实验室废液中锰的处理方法研究

叶会连

实验室在实验的过程中会产生各类的污染因子，其中以重金属为代表的污染物如果不经过处理直接排放至外环境将会造成严重污染。加之实验室废水具有化学成分复杂、浓度较大，总量较小等特征，故而需要采用相对特殊的方法予以处置。本文以实验室废水为研究对象，探究其中锰元素的去除，旨在为实验室合规管理奠定必要基础。

1 锰离子的来源及危害

锰是地壳中的第三大过渡元素，在自然界广泛分布。同时由于锰元素的价态多变，具有较强的氧化性，故而是实验室中重要的化学试剂之一。按照不同的实验室类型及其实验主要范围，对于锰的应用存在多种形式与方式，其中较为常见的如锰盐氧化法、高锰酸钾消毒、锰钢检测等均需要较高浓度的锰及其化合物参与其中，这一现象也决定了锰在实验室废液中十分常见。

现阶段，由于实验室处于间歇性排放，且排放总量相对较小，故而国家针对实验室废液中锰元素的排放标准相对较低，一般情况下执行三级其他排污单位标准，即5mg/L，而实验室废液中的锰含量根据其项目与强度不同大致分布在20-80mg/L之间，亟待采用适宜的方法予以处置后排放。如果大量的锰元素进入到水体会对环境产生严重的污染，并对其内的生物产生危害。从锰的特性角度来看，其在自然环境中极易发生氧化还原反应，并与有机物结合形成类精神毒素物质，对于生物的神经系统产生严重的破坏。同时，通过水生动物、农作物等生物富集作用进入到人体超过一定的浓度范围则会产生包括震颤性麻痹综合征、精神疾病等在内的不可逆神經系统疾病，对人的身体健康及生命安全造成严重威胁。

2 实验室废液中锰的处理方法

从上文的来源及危害角度分析中不难看出，对于实验室废液中的锰元素处理十分必要。不仅是达标排放的客观要求，也是对周边水体环境负责的根本表现。由于实验室废液中成分较为复杂，不同方法在锰的处理中效果不尽相同，本文分析若干种有效方法的原理与优缺点，供后续实验室处置实践进行合理选择。

石灰乳处置法：在溶液中加入石灰乳（氧化钙+水），石灰乳中的氧化钙经水电离后会产生一定量的氢氧根离子，氢氧根离子与溶液中的锰元素发生反应生成的氢氧化锰产生沉淀与溶液脱离，上清液达到排放标准后直接排放，沉淀物进行回收或按照危险废物的标准与要求进行处置。此种方式简单可行，且具有较高的经济性价比，是实验室常用的处置方法。然而，石灰乳在水中的溶解度相对较小，处理过程相对较长，且沉淀效果一般，故而溶液需要长期静止。

氢氧化钠处置法：利用氢氧化钠作为氢氧根来源对处置方法进行优化，提出了氢氧化钠处置法。该方法利用氢氧化钠作为水体中氢氧根来源，不引入其他污染物质，同时由于氢氧化钠的水溶性较好，能够快速去除水体中的锰元素，并形成沉淀。从实际的处理效果来看此种方法也存在一定的问题，一是无法精确控制氢氧化钠的投入量，从而使得废水中氢氧根离子超标，呈现出显著的碱性特征；二是产生的沉淀呈现出絮状结构，沉淀较为缓慢。

氢氧化钠-碳酸钙处置法：针对上述方法中存在的问题，在实际的处置过程中引入了氢氧化钠-碳酸钙处置模式。此种模式能够有效规避掉前文两种方法中存在的明显缺陷，能够快速的去除废水中的锰离子，同时由于碳酸钙的存在而使得产生的沉淀能够很好的进行凝聚，短时间内形成上清液中固相与液相的分离。此外，碳酸钙还能够与氢氧根发生反应，生成碳酸氢钙从而消除水体中的氢氧根残留。但是，此种方式受到废液中其他阳离子，尤其是金属阳离子的扰动较为明显，在复杂的废液环境下很难对锰产生有效去除。

铁氧电极法：此种方法利用铁作为阳极，以空气中的氧气作为负极联通为电子电池，在点击作用下使得锰元素还原为较低价位的固态进行析出。此种模式反应速率相对较低，但是投入的成本与去除效果也相对较好，且受到其他废液元素的扰动相对较小。

3 锰离子零排放的保障措施

上文中介绍了四种有效的实验室废水锰元素的处理方法。四种方式均能够对锰元素进行有效的处置，在合理配比的情况下其上清液能够达到0.2mg/L的水平以下，与排放标准相比仅为其4%左右。然而，我们需要注意到的是，实验室废水的相关处置是一个相对复杂的系统工程，除了必要的化学技术与原理之外，配套的管理措施也是必不可少的。要想获得较好的锰离子去除效果，我们需要在如下两个方面形成有效保障。一是建立完善的废水收集处置体系。形成一般废水与实验废水的分离制度，将高浓度、高残留、高危害的废水通过废液桶进行搜集，并定期处置。对于一般性废水则可以通过管网建设直接排入污水处理厂或者排入较大的收集池。二是需要形成实验室管理制度，尽可能避免相关药剂的大量使用。从技术更新、设备更新、人员培训与管理等四个方面形成污染物的源头管理，从“节流”的角度降低污染物需要处置的总量，必要时可以采用低温蒸发等方式对废液进行预处理，便于后续相关化学方法处置的难度。

4 总结

实验室废液中污染物相对复杂，且呈现出浓度较高、总量较少等特征，这对于污染物的去除提供了必要条件。本文以实验室废水中的锰为研究对象，在分析其来源与危害的基础上，探究了四种较为常见处置方法的优缺点，并从实验室管理等维度提出了有效处理的保障措施。希望通过本文的研究能够为今后的实验室废液管理提供必要理论基础。

（作者单位：赣西科技职业学院）