林业工程学科化学实验室废液管理探究

张举斌 陈孝云 卢庆新

（福建农林大学材料工程学院 福建福州 350002）

引言

2004年，原国家环保总局下发《关于加强实验室类污染环境监管的通知》，将实验室污染纳入环境监管范围。2005年，教育部会同原环保总局联合印发《关于加强高等学校实验室排污管理的通知》，对高校实验室废物的管理制度、部门职责、应急处置及处罚措施等提出明确要求。2012年，环保部、发改委和卫生部等部门将实验室废物纳入《“十二五”危险废物污染防治规划》。2016年，教育部印发《关于集中开展教育系统危险化学品安全专项整治的通知》，要求各高校建立废弃危化品备案制度，并交由有危废处置资质的企业予以处理，逐步与企业建立长期合作、定向处理机制。2017年6月《中华人民共和国水污染防治法》最新修订版（2018年6月1日起实施）指出：禁止向水体排放油类、酸液、碱液或者剧毒废液。

林业工程类化学实验室主要由林产化学工程、植物资源化学与工程、纸浆工程、生物质能源与材料工程、木材科学与工程和林产精细化工等实验室组成。与普通化学实验室的废液相比，林业工程化学实验室产生的废液组分多样且更加复杂。例如：木材热解液化实验项目产生的废液中包木焦油、甲醇、醋酸和丙酮等各种有机物；活性炭制备和性能检测实验产生的废液含有Cr(VI)、亚甲基蓝和I液等；胶黏剂的合成及性能分析实验产生的废液含苯酚、甲醛及酚醛胶等；制浆实验产生的废液中有造纸黑液、亚硫酸根和碱等；植物多酚原料与产品的定性分析和松脂水蒸汽加工与松香产品分析实验等实验中所含的成份也更加复杂。普通化学实验室产生的废液成分简单，主要包括废酸、废碱、含重金属离子等无机废液及有机废液[1]。如果按照传统普通化学实验室废液处理方法，林业工程学科化学实验室产生的废液将得不到有效的处理并且处理费用大大增加。另外，随着高校招生规模的扩大以及实践教学内容的增加，化学实验室产生的废液日益增多[2]。因此，探究合适的林业工程类学科化学实验室废液管控方法成为亟待解决的问题。

1 林业工程学科化学实验室废液来源与特点

实验过程中使用的溶剂、原料、冲洗液、化学药品使用后的残液、失效化学试剂以及特定产物是化学实验室废液的主要来源[3]。普通化学实验室产生的废液成分简单，主要包括废酸（如：硝酸、盐酸、硫酸、磷酸等）、废碱与盐类（如：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、亚硫酸盐、硝酸盐等）、含重金属离子（如：铜、铅、铁、铬等）等无机废液及有机废液（苯酚、甲醇、苯、正己烷、四氯化碳、乙醚、乙酸乙酯等）。由于林业工程学科实验的特殊性，其产生的废液比普通化学实验室的废液组分多样且更加复杂。林业工程学科化学实验废液不仅包含普通的无机和有机废液，还包括胶黏剂、防腐剂、焦油以及植物化学组分（如多糖类、树脂类、纤维素、半纤维素和木质素）等，这些成分大大增加了废液管控与回收的难度。

2 控制林业工程学科化学实验室废液产生办法

绿色化学是由美国化学协会（ACS）于1991年提出，即应用化学技术和方法降低或除去化学产品设计、生产和应用中有害物质使用与产生，使设计的化学产品或过程对环境更加友好，其核心是用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染[4]。建设绿色化学实验室的目的就是主动地减少或消除实验室的化学污染，而不是被动地治理污染[5]。要控制林业工程学科化学实验室废液的产生，就应以建设绿色化学实验室为目标。结合本单位实际情况，可以从以下几个方面控制废液的产生：

2.1 减少试剂的用量

林业工程学科化学实验主要包含验证实验、设计实验、综合性实验和仿真性实验4大类。因此，在保证完成实践教学质量和达到锻炼学生实践能力的前提下，适当减少实验过程试剂用量，从而减少废液的产生。例如硫酸亚铁胺的制备和粗食盐的提纯实验中，实验现象明显，试剂用量可以减半操作，即保证锻炼学生的基本实验操作能力的前提下，减少了废液的产生及降低办学成本。同时，结合虚拟仿真技术，对实验过程进行演示，使学生预先了解实验过程，掌握反应机理，从而提高实际操作的成功率，进一步降低废液量。

2.2 减少有害物质实验

实验中使用有毒有害试剂是造成实验室废液不能直接排放的主要原因[6]。因此，在制定实验教学大纲时，应在保证完成教学目标的前提下，尽量开展绿色无污染的实验项目，或用常规试剂替换有毒有害试剂，从源头上控制基础化学实验所产生废液。例如活性炭的吸附性能实验中使用毒性较小的Cu(II)替代Cr(VI)。

2.3 废液转化

在“绿色化学”原则指导下，应对实验项目所产生的废液进行了系统地分析，对于可以作为后续实验原料的废液进行有效的回收，达到物尽其用，从而有效的地减少废液的产生。例如：精馏塔精馏实验回收的酒精用于乙醇抽提实验、茶叶中咖啡因提取实验或作为酒精灯的燃料。

2.4 试剂管控

林业工程学科化学实验室使用的试剂种类繁多，其中危险化学品数量达到一半以上，危害性较大，特别是存在大量已开封的试剂。这些开封的试剂在储存过程中易挥发或者产生化学反应，释放出有毒、有害气体物质（如甲醛、苯、乙醚、H2S等），或着腐蚀试剂标签成为无名试剂，严重威胁实验环境和安全。因此，应对所有试剂建立台账，同时依据试剂性质对久置试剂进行处理，以避免重复购买，造成浪费，还可以减少污染源。

3 林业工程学科化学实验室废液回收策略

根据《国家危险废物名录》第四条规定：列入《危险化学品目录》的化学品废弃后属于危险废物。《固体废物污染环境防治法》规定，危险废物应分类收集和贮存，禁止混合不相容而未经安全处置的危险废物。产生单位不能自行处置，必须交由具有危险废物经营资质的单位进行处理。这说明实验室使用危险化学品后所产生的废液均属于危险废物，只能将废液收集后交由具有危险废物经营资质的单位进行处理，不能自行处理后排放。因此，如何能够将实验室产生的废液有效回收成为高校废液管理亟待解决的问题。

3.1 建立废液回收设施

林业工程学科化学实验室所开展的实验项目种类多，包括：胶黏剂的合成实验，精细化学品实验，树木提化学成分的提取与分析实验，制浆实验，活性炭的制备及性能检测实验，生物质材料的液化与精馏分离实验等。根据教学计划安排，化学实验室在固定时间段内开设相应的实验项目。因此，根据每个实验项目的特性，配置专用废液回收桶，当实验室废液产生之后将不同种类的废液分类回收，并且注明相应化合物的名称、危险类别，安全措施和废弃时间等。同时建立专用的废液中转系统，以防止废液存放期间发生泄露和遗失等事故。

3.2 加强废液回收培训工作

林业工程学科化学实验室的废液主要是开展本科教学过程中产生。实验过程中，学生对“废液”认识不够，操作不规范，造成废液的漏排的主要原因。因此，除了配制废液回收设施之外，还应对进入实验室开展实验的学生进行环境安全培训，使学生了解液体污染对环境和人类的危害，实际实验操作过程中谨慎使用危险化学试剂，同时自觉的将废液分类回收，杜绝实验室废液乱混和漏排。

结语

随着我国社会的发展，高校实验室废液问题越来越受到社会的关注。本文通过分析林业工程学科化学实验室废液的来源与特点，提出通过减少试剂用量、减少有害试剂实验、废液转换和试剂管理等方法控制废液的产生；同时提出建立废液回收设施时，应加强对开展实验的学生进行废液危害培训，以培养其分类回收废液的习惯，进而减少实验室废液乱混和漏排。