化学实验室废液分类回收与处理

2023-12-28李娃

化工管理 2023年34期

李娃

(中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳 621900)

1 化学实验室废液的分类及危害

1.1 实验室废液的分类

在化学实验室中，废液主要分为实验废水和危险化学废液两种，而危险化学废液也可以分为有机废液和无机废液。一般类型的实验废水主要包括清洗仪器的实验用水、回流实验用水以及合成实验用水等。有机废液包括含有还原剂或高分子化合物的废液、油脂类废液、一般有机溶剂以及含磷、含酚、含卤素、含氧化剂的废液类型等；无机废液主要包括含有重金属的废液、含汞废液、酸碱类的废液、含氟类废液以及含氰废液等。

1.2 实验室废液的危害

1.2.1 对人体的危害

在化学实验中产出的废液种类较多，并且多数是有毒有害的，若不及时处理，会对人体造成不同程度的损害。例如废液中的苯类物质，是一种致癌因素，被人体吸收后会直接损伤中枢神经系统以及肝脏功能，并且破坏人体的免疫系统。

1.2.2 对生态环境的危害

实验室中的化学废液如果经过不合理排放，会对生态环境造成严重的危害。例如，无机化学废液中的重金属物质在流入河流湖泊后，不会随着时间的流逝而减少，反而会导致水域环境中动植物的死亡与灭绝。污染物含量较高的水质被用于农田灌溉时，也会严重影响作物的产量，损害农民的经济收益。

2 实验室化学废液的处置原则

2.1 源头减量产生原则

在实验室化学废液的处置方面，实验室人员需要遵循源头减量产生的原则：其一，优化实验室管理制度，对实验药剂的购买以及存储制定有效的规章制度，减少化学药剂的闲置或者报废现象；其二，优化试验项目，实验人员应该根据项目的难易程度以及实验对环境的污染程度，选择更加适合的化学药剂类型，并完善实验流程，提升对化学废液的处理水平；其三，推广微型实验，合理将各个环节的废液进行无害化处理，降低实验末端的废液处置压力；其四，兼顾实验过程的首末，尽量使用易于处理的药品取代处置难度高的化学试剂，控制废液的产出量[1]。

2.2 绿色化学处置原则

实验室中的实验过程应该满足环境保护的标准，实验人员需要遵循以下方面的绿色化学处置原则：第一，产品安全性原则。化学实验的产品应该尽量不含有毒性，或者产品的毒性被控制在最低水平，并且尽量避免使用相关的溶剂物。第二，低耗能原则。实验人员应尽量在常温常压条件下开展试验，减少不必要的能源浪费现象。第三，减少派生物原则。实验室中的化学实验应该尽量避免其他产物的出现，减少对环境的不利影响。第四，回收利用原则。实验人员在完成实验时，应该尽量将实验用品进行回收再利用，以此减少实验资金的投入，降低试剂对环境的污染。

3 化学实验室废液回收与处理措施

3.1 化学实验室无机废液的处理措施

3.1.1 无机废液的分类存储

化学实验室中的无机废液在进行存储时，实验人员应该根据无机废液的具体性质，确定存储条件以及存储容器，不同类型的废液严禁混合存放。在完成废液的分类回收后，工作人员需要在容器外壁贴上标签，并写明废液的种类、危险程度、存储时间和处理方式等。在废液的存放过程中，需要将容器安置在远离热源、光源的地方，防止出现一系列的化学反应。一般来说，化学实验室中的无机废液根据常见有害物的化学性质可以被分为5个种类以及8种类型，主要是含汞、氰化物、磷酸化合物、氟以及重金属的无机废液，8 种类型是将这5 个种类再次细分，得到贴有灰色标签的含有机汞、无机汞、氰乙酸、氰化物、酸磷、氟化物的无机废液以及贴有蓝色标签的酸性和碱性重金属无机废液。在对这些含有污染物的废液进行收集和存储时，工作人员需要提高警惕，若发现其中存在螯合物、络离子等物质时，需要将废液采用另外的收集方式，防止废液的混合。

3.1.2 无机废液的处理

实验人员在化学实验室处置无机废液时，应注意到以下内容：实验人员需要对废液进行检测，防止废液中含有阻碍处理流程的有机化合物；废液不得包含沉淀物质、金属汞以及悬浮颗粒物质；无机废液不得含有铊、铍、硒等化学元素；无机废液在处置过程中不会出现自身爆炸的可能性。在化学实验室中处理无机废液的方式一般分为物理法、化学法以及生物法，其中化学方法的使用频率较高，主要是由于无机废液的成分相较于有机废液简单、可操作性强。化学处理方法主要是通过添加一定量的化学试剂引起无机废液中对应元素的化学反应，从而将废液回收利用。以下列举了几种常见的无机废液化学处理方法。在含有重金属Zn、Cu、Cd、Cr 等元素的无机废液的处置环节，一般选用氧化铁反应法。

在含有砷、汞、铋、锑等离子的无机废液中，首先需要控制其酸度，之后使其与硫化物反应生成沉淀，最后将沉淀用填埋的方式处理。其中对含汞的无机废液采用亚硫酸钠进行还原，对含有砷化物的无机废液采用加入石灰石的方式促进砷酸钙物质的析出，从而实现对重金属无机废液的有效处置，减轻重金属元素对环境的影响。对含有氟的无机废液，一般采用加入碳酸钙的方式，使其生成氟化钙沉淀。若废渣量较大时，需要使用深坑填埋的处理方式。对含有含氰的无机废液，可以使用氧化剂，将其氧化为氰酸盐物质，常见的氧化剂类型有高锰酸钾、氯气和漂白粉等。在处理含有无机酸盐的废液时，需要使用氢氧化钙或者碳酸钠的水溶液与之产生中和反应，在生成沉淀之后及时过滤，排出废物。对具有多种元素类型的综合无机废液而言，可以在其中加入铁粉，并调节无机废液的pH 值为3～4 左右，搅拌0.5 h，之后使用碱性溶液调节废液的pH 值为9 并搅拌10 min，再向其中加入高分子混凝剂，当无机废液变得清澈后即可达到排放要求。

3.2 化学实验室中有机废液的存储与处理

3.2.1 有机废液的分类存储

在化学实验室中，根据有机废液的成分以及性质来确定存储容器类型，一般采用玻璃瓶或者聚氯乙烯瓶。对一些高浓度的有机溶剂，实验人员应当对其分类回收并再利用，既能够减少实验成本，也能避免部分有机化学物质对环境带来的危害。在使用玻璃瓶对有机废液进行分类回收后，实验人员也需要将其放置在避光且远离热源的位置，防止废液中的物质发生不良的化学反应。有机废液的容器外壁上也需要贴上标签，并写明种类以及存储时间等信息。常见的实验室有机废液类型主要有3 种，分别是贴有红色标签的可燃类有机废液、含重金属的有机废液以及贴有绿色标签的不燃类有机废液[2]。

3.2.2 有机废液的处理

化学实验室中有机废液的处理方法一般有吸附法、萃取法、氧化分解法以及焚烧法等。需要注意的是，实验室能够自行处理的有机废液可以对其回收处理，而无法完成回收处理的一定要交到环保部门统一进行回收处理。下面主要对几种有机废液的回收处理方法进行了分析：第一种是焚烧处理法。焚烧处理法的应用原理主要是将有机废液加入到燃烧器中，在经过一段时间的燃烧后，有机废液被分解为水、二氧化碳、氮氧化物以及二氧化硫和氯化氢等物质，将产生的气体通入饱和氢氧化钠溶液中，可以实现对有害气体的快速吸收。在完成对有机废液的焚烧处理后，对量小的废试剂可在通风橱内销毁，量大的需要交给环保部门统一处理。能够采用焚烧处理法的有机废液类型主要包括由C、H、O、S、Cl 等元素组成的有机废液，且不含有不易燃烧的有害物质、沉淀或其他悬浮物，废液没有异味，在焚烧过程中不具有爆炸的可能性。第二种是溶剂萃取法，该方法适用于低浓度或具有挥发性的有机废液，在完成萃取分离后，仍要经过焚烧处理，并在其中吹入空气，使水层中的溶剂分离出来。第三种是吸附法，是指将具有强吸附能力的物质掺入化学实验的有机废液中，实现对有害物质的吸附与过滤处理，并将废物进行焚烧，使用到的吸附物质一般有活性炭、锯末、泡沫塑料以及硅藻土等。第四种是氧化分解法，氧化剂的种类主要包括高锰酸钾、漂白剂等，是比较常见的几种氧化剂物质，将其加入含有易被氧化分解有机物的废液中，之后可以按照上述的无机溶液处理方式进行处理。

4 化学实验室废液的管理办法探讨

4.1 利用信息系统，加强对危化品的管理

在化学实验室废液的管理中，实验人员可以使用相关的信息系统，加强对危化品的管理，从危化品的采购、使用、产废以及回收等各阶段实现有效监管，进而从源头上加强对废液的治理，减少废液的生产量，并保证化学药品的利用率。大数据技术被广泛应用在各行各业，将其引入危化品的信息管理系统，能够使化学实验室的管理力度得到明显的提升。实验人员可以使用信息系统模拟化学实验流程，经过对模拟实验结果的合理分析，优化实验方法，并明确危化品的采购量，在实验过程中按照实验规范，减少操作失误，并使用信息系统及时上传相关的实验数据，为其他化学实验提供参考或数据支持。

4.2 明确分类回收与处理标准，增强环保意识

在化学实验开展之前，实验人员需要具备相关的安全与环保意识，并明确化学实验室废液的分类回收与处理标准。在实验过程中，实验人员也应该具备良好的实验习惯，严格按照相关标准及要求进行操作，从而保证成功率，减少对实验材料的消耗量。在化学实验废液的处置方面，实验人员需要有清晰的认识，将各类废液进行分类回收与处理，防止有毒有害物质的挥发与不合理排放[3]。

4.3 预先处理，减少化学废液的排放量

由于化学实验过程中会产生多种废液，并且废液的处理难度也有较大的差别。因此，在实验废液生成后，实验人员需要根据实验材料的性质以及实验结果，判定其中的污染物类型并采取预先处理的方式，实现对有害废液的减量化。例如，对呈现酸性或者碱性的废液，实验人员可以采用酸碱中和的方式使废液变为不具有危害性的无机盐溶液，并加水稀释后排放。对含有重金属的无机废液，可以采用萃取法或沉淀法，加入适量的催化剂，将重金属离子分离出来，并妥善回收处理。在废液的排放环节，监测力度必须加强，尽量避免任何污染物成分流入外界环境[4]。

4.4 通过微量试验，减少化学药剂的用量

化学实验的设计方案与流程至关重要，这可以为实验人员提供操作指导，从而明确化学药剂的用量，减少实验成本。实验人员可以通过微量实验的方式，采用少量含有有毒有害物质的溶液进行实验，判定其中的污染物种类及含量，从而提高废液处理方式的合理性。在许多化学科学实验中，会使用到含有重金属的试剂，实验人员应该根据相关的实验操作规程，在保证人身安全以及顺利完成实验的前提下，减少相关试剂的用量，尽量减少废液中的有害物质含量，从而降低废液的处理难度，减少对环境的污染和危害[5]。