化学实验室废弃物处理方法的研究

1、化学实验室废弃物处理方法的研究李大刚摘要：实验室废弃物不同于工业废弃物，实验室废弃物的成分稳定度低，种类繁多，而且浓度高。化学实验过程中产生的废弃物大多具有易燃性、腐蚀性、反应性、毒害性, 有的甚至还可以致癌。如果不加以处理就直接将它们排放到环境中, 无疑会对周围的环境产生污染与危害, 损害人体健康。为此本文根据化学实验过程中产生废弃物的特点, 并结合多年从事化学实验室管理和实验教学的工作经验，参照相关化学实验室和工业污染治理技术, 多角度多层次较为详细的介绍了一些经济合理、简单易行的控制废弃物排放的处理和回收方法。 关键词：化学实验室  废弃物  处理方法  研

2、究   1. 化学实验产生废弃物的特点1.1 废弃物种类繁多 化学实验中使用的试剂品种极多,有毒性较大的离子，如银、铬、汞等;有腐蚀性极强的强酸、强碱、强氧化剂，如H2SO4、HNO3、盐酸、NaOH、KMnO4、KCr2O7等，再加上生成的化合物,污染物的种类就会更多。 1.2 产量小 尽管化学实验中涉及的试剂很多, 但产生的废弃物的量一般都很小。 2. 实验室处理废弃物的一般原则 2.1 在证明废弃物已相当稀少而又安全时，可以排放到大气或排水沟中，尽量浓缩废液，使其体积变小，放在安全处隔离储存，利用蒸馏、过滤、吸附等方法，将危险物分离，而只弃去安全部分。无论液体或固体，凡能安全燃

3、烧的则燃烧，但数量不宜太大，燃烧时切勿残留有害气体或烧余物，如不能焚烧时，要选择安全场所填埋，不使其裸露在地面上。 2.2  一般有毒气体可通过通风橱或通风管道，经空气稀释后排放，大量的有毒气体必须通过与氧气充分燃烧或吸附处理后才能排放。 2.3  废液应根据其化学特性选择合适的容器和存放地点，通过密闭容器存放，不可混合贮存，避光、远离热源，标明废物种类，贮存时间，定期处理。 3. 实验室废弃物收集的一般办法 3.1 分类收集法：按废弃物的类别性质和状态不同，分门别类收集。 3.2 按量收集法：根据实验过程中排出废弃物的量的多少或浓度高低予以收集。 3.3 相似归类收集法：

4、性质或处理方式、方法等相似的废弃物应收集在一起。 3.4 单独收集法：危险废弃物应予以单独收集处理。 4. 废弃物处理方法的研究 化学实验过程中经常会产生某些有毒的气体、液体和固体, 都需要及时排弃, 特别是某些剧毒物质, 如果直接排出就可能污染周围的环境, 损害人体健康。因此, 对废气、废液和废渣要经过一定的处理后,才能排弃。下面主要介绍常见废弃物处理的一些方法。 4.1 无机有毒废气的处理 产生少量有毒气体的实验应在通风橱内进行，通过排风设备将少量毒气排到室外(使其在大量空气中稀释), 以免污染室内空气；产生毒气量大的实验必须备有吸收或处理装置，如SO2、Cl2、H2S、NO2等可用导管通

5、入碱液中, 使其大部分被吸收, 一氧化碳可点燃转化成二氧化碳。 4.2 无机酸、碱类废液的处理  无机酸、碱废液通常含有盐酸、HNO3、H2SO4、NaOH、KOH、Na2CO3等, 不可以排放, 否则会使水中的pH值降低或升高。水的pH值小于6.0或大于9.0时, 水中的生物生长会受到抑制, 致使水体自净化能力受到阻碍, 生物物种变异及鱼类减少甚至死亡。水质的pH值过低, 还会对管道设施会造成腐蚀。对于无机酸、碱类废液, 当浓度较低时, 可用大量水清洗, 稀释至1%浓度以下后,即可直接从下水道排放。当浓度较高时,原则上将它们分别收集贮存, 在确定酸、碱废液互相混合没有危险后, 可将

6、其互相混合, 需分次少量将其中一种废液加入另一种废液中，使混合后溶液的pH 值在6.09.0 之间, 然后用清水稀释, 使溶液的浓度降到5%以下, 达到GB8978- 1996 污水排放标准, 这样即处理了废液, 又做到了以废治废, 降低了处理费用。 4.3 含氧化剂还原剂废液的处理    对氧化剂还原剂废液的处理常采用氧化还原法，对氧化剂还原剂应分别收集，查明废液的特性，将一种废液分次少量加入另一种废液中。但一些能反应产生有毒物质的废液不能随意混合，如强氧化剂与盐酸硫化物易燃物，硝酸盐和硫酸，有机物和过氧化物，磷和强碱（产生PH3）,亚硝酸盐和强酸（产生HNO2）,KMn

7、O4KClO3等不能与浓盐酸混合，挥发性酸和不挥发性酸等 。4.4 无机盐类废液的处理 4.4.1 含钡废液的处理    向含钡的废液中加入硫酸镁硫酸钠或稀硫酸，充分搅拌使Ba2+转化为难溶于水的BaSO4沉淀，分离沉淀，检测滤液中无Ba2+后即可排放 。 4.4.2 含银废液的处理 测定Cl-浓度采用的是银量法, 实验结束后, 就会产生含银盐废液, 这种物质任意倾倒会对环境造成很大危害。化学实验中对含银废液的处理常使用金属离子置换法,其具体方法如下:用金属Fe将Ag+置换为金属Ag而分离除去。 4.4.3 含镉废液的处理 4.4.3.1 氢氧化物沉淀法：用消石灰

8、把镉离子转化成难溶于水的Cd(OH)2沉淀，即在镉废液中加入消石灰，调节pH值至10.6-11.2，充分搅拌后放置，分离沉淀，检测滤液中无镉离子时，将其中和后即可排放。 4.4.3.2 硫化物沉淀法：在含镉废液中加入可溶性硫化物，使Cd2+形成CdS沉淀，分离沉淀，检测滤液中无镉离子时，即可排放。 4.4.3.3 离子交换法：利用Cd2+离子比水中其它离子与阳离子交换树脂有更强的结合力，优先交换 4.4.4 含铬废液的处理 4.4.4.1  向含Cr（）废液中加入还原剂，如硫酸亚铁、亚硫酸钠、铁屑，在酸性条件下将六价铬还原成三价铬，然后加入碱，如氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠等，使三价铬

9、形成Cr(OH)3沉淀，清液可排放，沉淀干燥后可用焙烧法处理，使其与煤渣一起焙烧，处理后可填埋。 4.4.4.2 钡盐法：向含Cr（）的酸性废液中加入碳酸钡或氯化钡，使Cr（）转变为铬酸钡沉淀而分离除去 。 4.4.4.3 离子交换法：对Cr（）可用强碱性阴离子交换树脂吸附处理，对Cr（）可用阳离子交换树脂吸附处理，此法即使废液含铬浓度较低也很有效。     4.4.5 含铅废液的处理 4.4.5.1铝盐脱铅法 ：在含铅废液中加入消石灰，调节pH至11，使废液中铅生成Pb(OH)2沉淀，然后加入Al2(SO4)3(凝聚剂)，将pH降至7-8，则Pb(OH)2与Al(OH)3

10、共沉淀，分离沉淀，检测滤液中不含铅后，排放废液。 4.4.5.2 硫化物沉淀法：在含铅废液中加入Na2S或通入H2S气体，使废液中铅生成PbS沉淀而分离除去 。 4.4.6 含砷废液的处理 4.4.6.1 镁盐脱砷法：在含砷废液中加入镁盐（如MgCl2），调节pH为9.5-10.5，生成氢氧化镁沉淀，利用新生成的氢氧化镁和砷化合物的沉淀吸附作用，搅拌，放置一夜，分离沉淀，排放废液。 4.4.6.2 铁盐脱砷法：在含砷废液中加入铁盐（如FeCl3）， 调节pH值为8-10，生成氢氧化铁沉淀，利用新生成的氢氧化铁和砷化合物的沉淀吸附作用，搅拌，放置一夜，分离沉淀，排放废液。 4.4.6.3 石灰法

11、：在含砷的废液中加入消石灰，使其生成亚砷酸钙沉淀而分离除去 。 4.4.6.4 硫化物沉淀法： 在含砷的酸性废液中通入H2S气体或加入NaHS溶液使其生成As2S3沉淀，分离沉淀，排放废液。 4.4.6.5 吸附法：用活性炭、活性矾土吸附处理。 4.4.7 含汞废液的处理 4.4.7.1 硫化物共沉淀法：先将含汞盐的废液的pH值调至8-10，然后加入过量的Na2S，使其生成HgS沉淀，再加入FeSO4(共沉淀剂)，与过量的S2-生成FeS沉淀，将悬浮在水中难以沉淀的HgS微粒吸附共沉淀然后静置、分离，再经离心、过滤，滤液的含汞量可降至0.05mg/L以下。 4.4.7.2 还原法：用铜屑、铁屑

12、、锌粒、硼氢化钠等作还原剂，直接回收金属汞。 4.4.7.3 活性炭吸附法：先稀释废液，使Hg浓度在1ppm以下，然后加入NaCl，调节pH值至6附近，加入过量的活性炭，搅拌约2小时，过滤，保管好滤渣。 4.4.7.4 离子交换法: 向含汞废液中加入NaCl，使之生成HgCl42-络离子而被阴离子交换树脂所吸附。但随着汞的形态不同，有时此法效果不够理想,并且，当有有机溶剂存在时，此法也不适用。 4.4.8 含氰化物废液的处理 4.4.8.1 化学氧化法：因氰化物及其衍生物都是剧毒，因此处理时必须在通风橱内进行，可利用漂白粉或次氯酸钠的氧化性将氰根离子转化为无害的气体，即先用碱溶液将溶液pH值调

13、到大于11后，加入次氯酸钠或漂白粉，充分搅拌，氰化物分解为二氧化碳和氮气，放置24h后排放。 4.4.8.2 硫酸亚铁法：在含氰化物的废液中加入硫酸亚铁溶液，CN-与Fe2+形成毒性小的Fe(CN)64-配离子，该离子可与Fe3+(由FeSO4氧化而来)形成Fe4Fe(CN)63蓝色沉淀而分离除去 。 4.4.8.3 活性炭催化氧化法：在活性炭存在下将空气通入含氰化物的废液中，利用空气中的氧将氰化物氧化为氰酸盐，氰酸盐随即水解为无毒物 。 4.5 含重金属离子废液的处理 最有效和最经济的方法是加碱或加Na2S把重金属离子变成难溶性的氢氧化物或硫化物沉积下来，从而过滤，分离，少量残渣可埋于地下

14、。     4.6 有机废弃物的处理 4.6.1 含甲醇、乙醇、醋酸等可溶性溶剂废液的处理  由于这些溶剂能被细菌分解，可以用大量的水稀释后排放。 4.6.2 含氯仿废液的处理     将三氯甲烷废液依次用水、浓硫酸（三氯甲烷量的十分之一）、纯水、盐酸羟胺溶液（0.5% AR）洗涤。用蒸馏水洗涤两次，将洗好的三氯甲烷用无水氯化钙脱水，放置几天，过滤，蒸馏，蒸馏速度为每秒12滴，收集沸程为6062的馏出液 ，保存于棕色试剂瓶中（不可用橡胶塞）。 4.6.3 含四氯化碳废液的处理 4.6.3.1向含四氯化碳的废液（含碘）中加入Na2SO3

15、溶液，使I2转化为I-（检查：用淀粉试纸或淀粉溶液检查是否还存在I2），转移到分液漏斗中，加少量蒸馏水，振荡静置分液（用AgNO3溶液检查水样溶液是否有I-，若有黄色或白色沉淀，再用水洗涤CCl4溶液）。 4.6.3.2向含四氯化碳的废液（含碘）中加入NaOH溶液，使I2转化为可溶于水的NaI和NaIO, 再转移到分液漏斗中，加少量蒸馏水，振荡静置分液 。 4.6.3.3 对四氯化碳废液进行水浴蒸馏，收集馏出液，密闭保存，回收利用。 4.6.4 含烃类及其含氧衍生物废液的处理 最简单的方法是用活性碳吸附，目前，有机污染物最广泛最有效的处理方法是生物降解法、活性污泥法等。 4.6.5 

16、 含酚废液的处理 4.6.5.1 低浓度含酚废液可加入次氯酸钠或漂白粉，使酚氧化为水和二氧化碳；高浓度可使用丁酸乙脂萃取，再用少量氢氧化钠溶液反复萃取，调节pH后，进行重蒸馏，提纯后使用。 4.6.5.2 利用二氧化氯（ClO2，强氧化消毒剂）水溶液对酚废水进行处理，不仅方便、安全，操作也十分简单，直接将其按一定量加入酚废水中，搅拌均匀，维持一定的处理时间，即可达到良好的处理效果，不存在二次污染。 4.7 固体废弃物的处理  实验室中的很多固体废弃物还有再次利用的价值, 如废弃的玻璃导管, 可制成胶头滴管, 底部有洞的试管和烧杯组合可作为简易的启普发生器等等；而很多化学实验结束后的遗

17、留物可以成为另一些实验的原料， 如硫酸铜晶体结晶水含量的测定实验中得到的硫酸铜粉末可用于检验酒精中是否含水等；含重金属盐的固体残渣对水体和环境会造成污染，要处理（一般变成难溶的氧化物或氢氧化物）后集中掩埋 ；制取氢气没有反应完的锌粒，应清洗干净后储存起来以备以后再利用；实验用剩下的钠钾白磷等易燃物，高锰酸钾氯酸钾过氧化钠等氧化剂不可随便丢弃，应该妥善保存，防止着火事件的发生。 4.8 放射性废弃物的处理 一般实验室的放射性废弃物为中低水平放射性废弃物，将实验过程中产生的放射性废物收集在专门的污物桶内，桶的外部标明醒目的标志，根据放射性同位素的半衰期长短，分别采用贮存一定时间使其衰变和化学沉淀浓缩或焚烧后掩埋处理。 放射性同位素的半衰期短(如：碘131、磷32等)的废弃物，用专门的容器密闭后，放置于专门的贮存室，放置十个半衰期后排放或者焚烧处理。 放射性同位素的半衰期较长(如：铁59、钴60等)的废弃物，液体可用蒸发、离子交换、混凝剂共沉淀等方法浓缩，装入容器集中埋于放射性废物坑内。 5. 废弃物