化工专业有机化学实验废弃物处理方法研究

潘慧，成文文，于育新，王婷(滨州职业学院，山东 滨州 256603)

0 引言

化学是一门实践性非常强的学科，在化工专业学习中，化学实验占据了非常重要的地位。近年来，随着我国高校注册规模的扩大，化学实验教学和科研呈上升趋势，化学试剂消耗和实验废物排放也呈相应上升趋势。未经处理的化学实验废弃物不仅会污染环境，还会造成浪费。如今，环保理念和“绿色化学”已经深入人心，危险化学品的处理方法成为了人们关注的重点。

1 化学实验室危险化学废弃物特点

化工专业有机化学实验废弃物具有反应性、感染性、腐蚀性、毒性、易燃性、易爆性等一种或多种以上危险性，在进行运输、储存和处理等过程中，均可能会直接或间接损害人类的身体健康和生态环境。被列入《国家危险废物名录》中的液体废物、废气、固体废物、试剂瓶等各种化学化工类实验室废弃物，均需要进行妥善处理。化学实验室产生化学废弃物的种类较多，但数量相对较少。而化学废物的成分复杂，浓度差异很大。化学实验中会产生的危险废弃物如表1所示。

表1 化学实验产生的废弃物列表

2 危险化学废弃物的处理原则

根据化工专业有机化学实验危险化学废弃物的特点，处理原则应为：(1)危险化学品废物的回收和再利用。实验室化学废物尽可能回收利用，以减少危险化学品废物对环境的污染，并降低专业制造商的处置成本。如果有机化学实验需要大量的有机溶剂，在实验室回收这些溶剂是一种环境友好、经济的方法，可以通过纯化和重复使用。在设计和制定实验方案时，尽量采用链式试验方法，试验废弃物应作为另一试验项目的原料回收利用。(2)减少废弃物的产生。开展化学实验，需要在实验室中树立“绿色化学”和环保意识，充分考虑废弃物对环境和生物的影响，实验设计必须安全、环保。微量、微型实验可以减少化学试剂的消耗，避免使用有毒和剧毒的试剂[1]。(3)无害化处理。不可回收的化学废弃物在实验室进行无害化处置，达到国家有关处置标准后排放；不能在实验室内重复使用，或应按照国家和学校标准回收利用。化学废弃物应分类收集和处置。化学实验室的废弃物虽然数量少，但种类很多，而且非常复杂。如果随意混合，不仅容易造成伤害，而且很难进行后续处理。由于废弃物处理部门在处理化学废物方面的资质有限，并非所有类型的危险化学废物都可以处理，但太仔细地对它们进行分类则需要太多的人力和物力。化学废弃物的处理不仅应便于收集、储存和运输，还应便于后续处理。

3 化工专业有机化学实验废弃物的处理方法

3.1 废液的处理方法

实验室排放的废水主要包括样品分析残液、实验废水、失效的贮存液、实验容器清洗液等，浓度低、成分多、数量小、不稳定。从其组成来看，主要废液为有机废液和无机废液。其中，造成严重环境污染的有机废液主要成分有苯胺、多氯联苯、苯酚、硝基苯、醚、石油、类、油脂类、有机磷化合物和废有机溶剂等。氰化物、重金属离子(如：Cr6+、Pb2+、Cd2+、Hg2+)以及其他无机离子等无机废液均会造成严重环境污染。实验室废液通常含有无机和有机污染物，应采取不同的无害化废水处理措施。

3.1.1 有机废液的处理方法

大多数液态有机废液是有机溶剂，并且具有毒性，如果在实验结束后选择直接排放，会造成严重的环境污染。然而，大多数有机废液都可以回收利用。在化学实验中，使用的废溶剂被倒入指定的回收瓶中。集中回收的有机溶剂通常在分离漏斗中清洗、过滤和脱水(例如添加无水氯化钙)，然后蒸馏或分馏以精炼和纯化[2]。所得有机溶剂纯度高，能达到重复使用的标准。对其他有机废液，应根据废液的来源、成分和特性，通过萃取、蒸馏和结晶分离等方式，将其中的有用成分进行回收。对难以分离和回收的有机废水可以焚烧。

(1)含酚废液的处理

低浓度含酚废液中添加漂白粉、次氯酸钠等，可以使含酚废液氧化，成为邻苯二酚和邻苯并激酮，然后将其作为一般有机废液进行处理。高浓度含酚废液使用乙酸丁酯进行萃取，之后使用少量氢氧化钠溶液萃取。经过pH值调节之后，进行蒸馏回收处理，重新作为化学实验材料使用[3]。

(2)含苯废液的处理

含有苯的液体废物可以回收或焚烧。少量含苯废液可放入铁制容器，在室外点燃，但操作员必须站在风的相反方向，握住长棒点燃，至完全燃烧。

3.1.2 无机废液的处理方法

(1)含氰废液的处理

氰化物及其衍生物是剧毒物质。在化学实验室中，CN-具有良好的配位能力，是常见的联合因素。含氰废水的毒性可以采取配位法祛除，在废水中添加石灰，将pH值调节至10，并在其中添加大量浓度为10%的硫酸铁溶液，经过充分混合之后，添加Fe(CN)4-6或Fe(CN)3-6离子稳定，其稳定常数分别为3.16×1034,3.98×1043，基本无毒。处理后的废水可直接排放，不污染环境[4]。

(2)含砷废液的处理

在化学实验过程中产生的含砷废液，是一种非常常见的化学废弃物。而在其中添加熟石灰，使其pH值调节至9，使砷生成砷酸钙或亚砷酸钙，之后添加FeCl3生成Fe(OH)3共沉淀，祛除溶液内悬浮的砷；含砷废水的pH值也调节至10以上，加入硫化钠与砷反应，从而成为不溶性低毒硫化物沉淀。

(3)含汞废弃物的处理

含汞废物主要分为单质汞和含汞废水。其中，单质汞主要是由于压力表和温度计意外破裂或是极谱分析过程中发生意外，从而将汞撒落，但是因为汞蒸汽压非常高，并且产生的汞蒸汽具有剧毒性，因此具有较高的危险性[5]。此时，应注意实验室的通风，尽快用滴管和刷子将其收集起来，放入盛水的烧杯中。

含汞废液的pH值可调节至8.9，然后加入过量的钠硫形成汞硫沉淀。添加硫酸铁作为共沉淀剂，清液之后进行排放，使用混凝剂将残渣固化之后，回收或转移到固体废物处理厂进行标准化处理[6]。有机汞废水比无机汞废水毒性更大，要加入浓硝酸和6%高锰酸钾溶液，加热回流2 h。当高锰酸钾溶液的颜色消失时，将温度降低到60 ℃以下，然后加入适量的高锰酸钾溶液加热。有机汞被完全消化成汞离子，并按照前述方法进行处理。

(4)含铅、镉废液的处理

废液中的铅和镉是以Pb2+和Cd2+的形式存在。通常情况下，不溶性氢氧化物的形成用于消除其毒性。对含有铅和镉的废弃液体，需要使用石灰将其pH值调节至8～10，使铅和镉离子形成氢氧化铅或氢氧化镉，从而逐渐沉淀分离。之后添加硫酸亚铁作为共沉淀剂，等待完全沉淀。最后，沉淀物和其他无机物混合烧结处理，将澄清液排入下水道[7]。

(5)含铬废液的处理

含铬废液在化工专业化学实验中非常常见，其主要来源于实验室中广泛使用的铬酸洗涤液和实验产生的含铬废液，特别是六价铬废液。在化工专业实验中，将Cr6+转化为Cr(OH)3能够将Cr6+的毒性消除。其具体的方法为：在酸性条件下，添加各种还原剂，如硫酸氢钠、二氧化硫、硫酸铁、联氨或废铁等，将Cr6+还原为Cr3+，然后添加碱，调节废液pH值。Cr3+沉淀产生Cr(OH)3，可以直接排放沉淀物，而沉淀液体则需要经过脱水、干燥，使用煤粉和碳粉进行烘烤，之后掩埋处理。

(6)酸碱废液及综合废水的处理

化工专业化学实验室在处理常见的酸碱废液时，对于实验产生的废液进行回收或是将其稀释用来清洗公厕，或用耐酸塑料或玻璃纤维滤网过滤酸渣，用碱中和滤液，并将pH值调节至6～8。然后埋在地下[8]。对污染物浓度略高于废水综合排放标准二级标准或是废水量小、污染物浓度低的一般废水，经过自然水冲洗，或是对其他不含此类污染物的废水进行稀释，使废水中的污染物浓度低于废水综合排放标准的二级标准，此时可以将其直接排放。

3.2 废气的处理方法

少量有毒废气经通风柜或通风管由空气稀释后排放。通风管道应有一定高度，使排出的气体易于被空气稀释；大量有害、有毒以及腐蚀性废气需要使用液体或固体吸收剂经过吸收、氧化或分解之后排放。

(1) 溶液吸附法

通过适当的液体吸收剂对混合物进行处理，将其中的有害气体去除。而常见的液体吸收剂包括水、氧化剂溶液、碱性溶液、酸性溶液和有机溶液，可以直接用于净化废气。

(2) 固体吸收法

该方法主要是通过废气与固体吸收剂接触来分离废气，能吸收废气中的杂质到固体表面。该方法主要适用于废气中低浓度污染物的处理[9]。例如，活性炭能够将大部分的有机和无机气体吸收；分子筛可以选择性地吸收NOx、CS2、H2S、NH3、CCl4；硅藻土能够选择性地吸收H2S、SO2和汞。

3.3 废渣的处理方法

尽量回收利用，不能回收利用的无毒废渣可直接掩埋；有毒废渣应与水泥混合固化，并远离生活区掩埋(应记录深埋位置)或焚烧。

(1) 生物废渣的处理

易燃固体废弃物必须及时焚烧，不易燃固体废物可以用漂白剂氯化消毒。满足条件后，可进行最终处理。例如，一次性产品必须集中燃烧；可重复使用的玻璃设备需要在1 000～3 000 mg/L有效氯溶液中经过2～6 h的浸泡，充分清洗之后投入下次使用。装有标准品的容器经过15 min的煮沸消毒，用于培养微生物的皮氏培养皿必须用高压蒸汽消毒；用于接种和培养微生物的琼脂平板应在压力下灭菌30 min，然后倒入琼脂中，趁热丢弃[10]。

(2) 放射性废渣的处理

放射性废渣是指被放射性物质污染而不能使用的物品，需要基于污染程度和废物的不同性质采取不同的处理方法。被放射性物质污染的仪器、设备和金属制品，在重复使用前，可用适当的清洁剂擦拭和清洁。对可燃固体废物，可使用专用焚烧炉进行焚烧和还原，其灰烬可密封在专用容器中；对不可燃固体废物，经压缩和还原后，可放置在专用容器中，然后将焚烧、密封、压缩和还原后的专用容器埋在地下或储存在混凝土结构的地下安全贮存库。

4 结语

综上所述，化工专业实验产生的废弃物种类非常多，且成分较为复杂，需要针对这一问题采取妥善措施。妥善处理化工专业实验产生的废弃物，能够有效降低对环境的污染，并且还可以回收有用物质，节省实验开支。