无机化学实验室重金属废水管控处理的绿色实践

周 凯，许 超，柴子骏

（1.南京诺卫检测技术有限公司，江苏 南京 211525；2.常州诺卫安全技术服务有限公司，江苏 常州 213000）

1 无机化学实验室重金属废水管控处理的必要性

在进行化学实验的过程中，由于会涉及到诸多化学物质和化学反应，所以产生一些重金属废水是十分常见的，在化学实验中，产生的重金属化学废水中，经常会包含汞、铅、镉、铬、银等物质[1]，这些物质本身就具备一定的危害性，特别是在未处理的情况下，直接进行排放很容易对环境造成危害，导致水资源、土地资源等重金属超标，进而对植物、动物和人体造成严重的重金属污染危害，所以在化学实验进行的过程中，对化学实验中产生的重金属废水进行处理和优化十分重要，具备很高的必要性。

2 无机化学实验室重金属废水管控处理的现状

现阶段，我国对很多机构的化学实验进行了严格的规定，并制定了相应的法律规定进行化学实验室的实验规制，在很大程度上促进了化学实验的规范，减少了化学实验的危险性和污染性。但是由于现阶段的法律法规并不完善，再加上很多化学实验人员安全意识和环保意识薄弱，在实际的化学实验污染处理中，还存在很多不足和问题，特别是针对化学实验室重金属废水的管控，还存在很多不足。其中主要的不足包括如下内容。首先，很多化学实验人员在进行实验的过程中，缺乏严格遵守规章制度的精神，在进行重金属废水处理的过程中，经常无视规章制度进行不经处理的废水排放，很容易造成环境的污染。其次，在进行重金属废水处理的过程中，很多实验室处理省时省力，在没有进行完全净化和处理的情况下，就进行擅自的废水排放，这同样会导致重金属废水污染环境，更有可能因为废水处理不足和掺杂其他化学物质，导致污染性变强[2]。最后，部分实验室在进行重金属废水处理的过程中，缺乏相应的设备，造成重金属废水难以进行充足的处理。

3 无机化学实验室重金属废水管控处理的绿色实践

综合上文可以明确，现阶段很多化学实验室在进行重金属废水处理的过程中，存在各种不足和问题，和容易导致重金属废水得不到有效处理就被排放，严重影响了自然环境，在这种情况下，本文主张利用绿色处理方法进行重金属废水的处理，其中具体的管控处理方法如下所示。

（1）利用酸碱中和法。在无机化学实验室实验的过程中，产生的重金属废水往往都会具备较高的酸碱度，所以本文认为对重金属废水的处理，应当首先对其酸碱度进行中和，以保障其腐蚀性得到有效控制，而具体的控制方法还是要利用酸碱中和法，其中具体的流程如下图所示。

图1 废水处理流程示意图

但是上述的处理方法，仅能起到酸碱中和处理的作用，而其中的重金属元素依然存在，对于这一情况，本文认为可以利用吸附法、沉淀法等方式进行重金属元素的去除，以确保重金属废水的安全排放。

（2）利用离子交换法。为了更好的进行重金属废水处理，本文认为可以利用离子交换法进行重金属废水的处理。离子交换法就是利用离子交换剂，对重金属废水中的阴阳离子发生交换并分离。离子交换法在实际的应用中有极大的优势，一方面离子交换法能够对多种重金属元素进行剥离，包括镁、铝、铁、锌、铬、镉、砷、汞等；另一方面离子交换法能够快速的进行交换反应，其处理速率相对较快。而在现阶段的研究和发展中，离子交换树脂的种类已经达到上百种，产量可以达到每年数十万吨，这样就表明其成本控制在了相对容易接受的范围。而现阶段较为常用的离子交换树脂主要有两种，分别是强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂，这两种树脂在实际的应用中发挥了很大的重金属元素剥离作用。而在实际的使用中，最好的使用方法，就是将强酸性阳离子与强碱性阴离子交换树脂进行呼和使用，也就是利用这两者构建一个混合式离子交换塔，以此最大程度的发挥离子的作用，去除废水中的重金属污染物。其中装置的配置情况如下图所示。

图2 离子交换法装置示意图

通过上图可以看出，离子交换法在实际应用的过程中，需要污水管、滤水管、交换柱、排气阀等设备，其中具体的使用流程如下所示。首先，将重金属废水导入污水管，污水管能够通过自身的滤网对大颗粒的固体污染物进行过滤，确保废水中不会夹杂固体杂质。其次，将污水罐中的出1号2号水阀门，以及1号入水阀门打开，并启动水泵将重金属废水引入到过滤装置中，直到污水灌内的重金属废水低于水位开关A未知，这时候需要关闭1号出水阀门，并打开冲洗阀门利用纯水对污水灌中剩余的重金属污水进行稀释并排除，这一过程大约持续10～15分钟左右，随后就可以关闭冲水阀、1号入水阀、2号出水阀以及水泵。最后，重金属废水会在滤水罐中被离子树脂进行处理精华，在处理精华完毕后，就可以打开排水阀进行排放，如果这一流程尚未完全清洁重金属废水，就需要重新过滤，直到完全过滤干净后才可以排放。

总的来说，这一方法具备良好的处理效果和处理效率，并且上述方法中使用的树脂可以经过处理后再进行循环利用，可以起到很好的绿色处理效果。

（3）设计连环式实验。为了更好的处理化学实验中产生的重金属废水，还可以利用连环式实验的方式进行废水的处理，达到绿色处理的效果。所谓连环式实验，就是将多个实验连接在一起，以达到化学产物循环利用的效果，以此减少废水的产量。例如，在进行实验的过程，就可以将稀硫酸与铁屑支配溶液的实验与三草酸合铁的实验结合在一起，因为前者所制备产生的硫酸亚铁铵，可以用作三草酸合铁的原材料，而三草酸合铁酸钾有可以用于三草酸合铁(Ⅲ)配阴离子组成及电荷数测定实验的原材料。除此之外，像五水硫酸铜含量的测定，也可以使用孔雀石制备的产物进行测定。

总而言之，通过这种连环式实验的方法，能够在很大程度上减少化学试剂的使用，化学试剂的使用减少了，重金属废水的产出自然也就减少了，就能够在很大程度上促进无机化学实验的绿色化，实现重金属废水的绿色化处理。

（4）提高化学实验意识。除了上述的具体手段，为了更好的促进化学实验绿色化处理的进行，促进重金属废水被更好的处理，还需要无机化学实验室人员提高相关意识，重视重金属废水处理和净化的重要性，避免在实验过程中未经处理就进行重金属废水的排放，而为了促进实验人员意识增强，就需要从以下几方面做起。首先，实验室中要制定相应的标准和制度，并制定检查和奖惩制度，从制度和规则上杜绝未经处理的重金属废水的排放。其次，还要加强对相关实验人员的培训，让实验人员明白遵守实验室规则的重要性，并能主动的进行重金属废水处理后排放。

4 结语

综上所述，通过上文的论述和研究，我们基本可以明确重金属废水的危害性和其处理后排放的必要性，但是通过本文的进一步分析论述发现，现阶段还有很多机构的无机化学实验室在进行化学实验的过程中，不遵守相应的规范制度，不注重对重金属废水的处理，这就会很容易造成重金属废水污染环境和污染水资源，甚至对人体也会造成一定的危害，在这种情况下，对重金属废水进行良好处理再进行排放就显得格外重要。而通过本文的分析和研究，从绿色处理的角度提出了多种重金属废水处理方法，包括提高化学实验意识、设计连环式实验、利用离子交换法、利用酸碱中和法，以此起到无机实验室化学重金属废水的绿色管控处理，希望本文的分析和研究能对我国化学实验的正规化，以及重金属废水处理的常态化起到一定帮助。