化學(xué)實(shí)驗(yàn)室污染與防治的探討

章 穎

(武漢工程大學(xué) 化工與制藥學(xué)院;國家級(jí)環(huán)境與化工清潔生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，武漢 430073)

·技術(shù)安全與環(huán)境保護(hù)·

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室污染與防治的探討

章 穎

(武漢工程大學(xué) 化工與制藥學(xué)院;國家級(jí)環(huán)境與化工清潔生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，武漢 430073)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是化學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究的重要場所，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室排放的一些有毒、有害物質(zhì)正以“聚沙成塔”的污染方式對(duì)環(huán)境產(chǎn)生累積破壞。如何減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的污染已是亟待解決的問題。文中針對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物直接排放導(dǎo)致環(huán)境污染的現(xiàn)狀，從樹立環(huán)保意識(shí)、合理布局實(shí)驗(yàn)室、“三廢”的無害化處理、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)和改革實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降确矫孢M(jìn)行了探討。化學(xué)實(shí)驗(yàn)室污染的防治，應(yīng)該采取源頭控制，以防為主、防治結(jié)合的策略，從整體利益為出發(fā)，形成可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室；污染；防治；廢棄物

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是化學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究的重要場所，隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)所占比例的提高和科研投入的不斷加大，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室排放的一些有毒、有害物質(zhì)已越來越不容忽視，它們正以“聚沙成塔”的污染方式對(duì)環(huán)境產(chǎn)生累積破壞[1]。在當(dāng)今越來越注重環(huán)保的社會(huì)里，如何減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的污染已是亟待解決的問題。

1 改變觀念，樹立環(huán)保意識(shí)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室排放物成分較復(fù)雜，這些廢棄物大多含有有毒、有害成分，有的還含有劇毒物、致癌物等。如果不加任何處理直接排放就會(huì)污染環(huán)境，危害人們的健康。對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室污染問題的嚴(yán)重性，以及防治的意義，許多人還存在認(rèn)識(shí)不足的問題[2]。我們應(yīng)加強(qiáng)國家有關(guān)政策和法規(guī)的學(xué)習(xí)，充分認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)廢棄物處理的重要性和必要性，不管是教師還是學(xué)生都要樹立關(guān)心和愛護(hù)環(huán)境的意識(shí)，要意識(shí)到保護(hù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境就是保護(hù)人類生存的環(huán)境。

樹立環(huán)保意識(shí)必須應(yīng)從身邊做起，把實(shí)驗(yàn)室綠色化、無害化，從污染預(yù)防的基本思想出發(fā)，在化學(xué)生產(chǎn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)始端就采取預(yù)防的科學(xué)手段，使整個(gè)過程和終端為零排放或零污染。教師不僅要以身作則，還要督促學(xué)生，加強(qiáng)學(xué)生管理，培養(yǎng)良好習(xí)慣。如廢液不能隨意倒入水槽，應(yīng)分類倒入不同廢液缸;用了有毒揮發(fā)性試劑應(yīng)立即蓋好瓶蓋等。培養(yǎng)學(xué)生遵循減量化、再利用、再循環(huán)的原則來考慮和解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物的污染[[3]。

2 設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)室建筑結(jié)構(gòu)并加強(qiáng)通風(fēng)

合理的實(shí)驗(yàn)室建筑結(jié)構(gòu)和良好的通風(fēng)效果能大大減少實(shí)驗(yàn)室廢氣污染。因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓在選址與結(jié)構(gòu)布局中要考慮到實(shí)驗(yàn)室的特殊性，應(yīng)建在遠(yuǎn)離居民區(qū)的空曠地方，朝向要考慮到當(dāng)?shù)匾荒晁募撅L(fēng)向多的一面。房屋結(jié)構(gòu)應(yīng)采用條式、單面外走廊。這樣風(fēng)能穿室而過，室內(nèi)氣體能迅速吹出，無風(fēng)時(shí)室內(nèi)氣體對(duì)流也能很快散出室外。實(shí)驗(yàn)室的分區(qū)要考慮到實(shí)驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的有害氣體，使用揮發(fā)性試劑、溶劑多的實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)分配在樓的高層上，這樣排出室外的氣體在高空中被氣流稀釋，擴(kuò)散范圍廣，對(duì)低層實(shí)驗(yàn)室影響會(huì)少一些。如武漢工程大學(xué)湖北省化學(xué)基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的實(shí)驗(yàn)樓采用條式單面外走廊，污染小的物化實(shí)驗(yàn)室在底層，無機(jī)、分析實(shí)驗(yàn)室在三層、四層，污染最嚴(yán)重的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)室在最高層。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)方式有兩種，即局部排風(fēng)和全室通風(fēng)：局部排風(fēng)即在有害氣體產(chǎn)生后立即就近排放以較少的風(fēng)量排走大量的有害氣體，如桌面吸氣罩排風(fēng)系統(tǒng);對(duì)于有些實(shí)驗(yàn)不能局部排風(fēng)，或者局部排風(fēng)滿足不了要求時(shí)，應(yīng)該采用全室通風(fēng)，如頂吸式排風(fēng)系統(tǒng)。武漢大學(xué)校示范中心有機(jī)化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)室每間面積在140 m2以上，采取頂吸式全室通風(fēng)，并配一個(gè)可暫時(shí)存放試劑、取用試劑的通風(fēng)櫥采取局部排風(fēng)，使用效果良好。

3 開展三廢的無害化處理、回收利用

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的污染原因主要有三方面：廢氣、廢液、廢渣。化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量少、種類多，組成經(jīng)常變化，大部分為毒害品、腐蝕性酸。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要對(duì)實(shí)驗(yàn)廢棄物進(jìn)行無害化處理，這樣既可保護(hù)環(huán)境，又可培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

1)廢氣在排放前可用固體、液體吸收。常用的液體吸收劑有水、堿性溶液、酸性溶液、氧化溶液和有機(jī)溶液，它們可用于凈化含有SO2、NOx、C12、HF、SiF4、HCl、NH3、汞蒸氣、酸霧、瀝青煙和各種有機(jī)蒸汽的廢氣。如實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氯氣、三氧化硫等有毒氣體用廢氫氧化鈉溶液或石灰水吸收可除去?；钚蕴縿t是較好的固體吸附劑，可吸收幾乎常見的大多數(shù)無機(jī)及有機(jī)氣體[4]。

2)廢液的處理方法很多，一般可分為物理法、生物化學(xué)法、物理化學(xué)法、化學(xué)法。其中，最常用的有中和法、氧化還原法、萃取法、化學(xué)沉淀法和離子交換法等。如酸堿廢液的處理用中和法，平時(shí)分開貯存，定期混合再中和處理，做到以廢治廢，使其pH值為6.5～8.5，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn);含汞、鎘、鉛廢液用化學(xué)沉淀法，用Na2C03將廢水調(diào)整pH值為8.0～10.0的條件下，向廢液中加入過量硫化鈉，使其生成硫化物沉淀，再加入FeS04作為共沉淀劑，生成FeS共沉淀，然后靜置分離;含Cr6+廢液的處理用還原沉淀法，用硫酸亞鐵石灰法處理，使Cr6+轉(zhuǎn)化為Cr(0H)3難溶物除去等。

3)廢渣一般用控制焚燒法和安全掩埋法等方法處理。廢渣焚燒時(shí)，有時(shí)會(huì)有有害氣體產(chǎn)生，引起環(huán)境二次污染，因此在焚燒處理過程中，需將有害氣體進(jìn)行凈化處理。有毒的廢渣掩埋時(shí)必須先進(jìn)行化學(xué)處理，將毒性降至最低后深埋在遠(yuǎn)離居民區(qū)的指定地點(diǎn);無毒的廢渣可直接掩埋，掩埋地點(diǎn)應(yīng)有記錄[5]。

此外，還可以回收部分有用物質(zhì)，節(jié)約資源。如有機(jī)實(shí)驗(yàn)中有許多基本操作訓(xùn)練，蒸餾及沸點(diǎn)的測定后得到的甲苯或乙醇，重結(jié)晶后的乙酰苯胺、苯甲酸、硝酸鉀等藥品，都可統(tǒng)一回收，直接用于某些實(shí)驗(yàn)。制備實(shí)驗(yàn)得到的產(chǎn)物，如1_溴丁烷、溴乙烷、乙醚、乙酸乙酯可統(tǒng)一回收后由實(shí)驗(yàn)員集中處理，經(jīng)過干燥、提純后用于實(shí)驗(yàn)。用濃硫酸作熱浴測定物質(zhì)的熔點(diǎn)時(shí)，可加入適量的硝酸鉀晶體除掉濃硫酸變黑現(xiàn)象，使?jié)饬蛩崮芾^續(xù)使用。實(shí)驗(yàn)室常用的鉻酸洗液，反復(fù)使用至溶液變成綠色就失效了，加入固體高錳酸鉀晶體使其再生又可繼續(xù)使用。含KI廢液可在酸性介質(zhì)中用Fe3+氧化成I2萃取分離后，再升華可得純度高的I2等。這樣處理后既化害為利、變廢為寶，又減少實(shí)驗(yàn)開支[6]。

4 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁母?/h2>

4.1 開設(shè)多步驟連續(xù)合成實(shí)驗(yàn)

通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，巧妙安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)次序，可以使這一次實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物作為下一次實(shí)驗(yàn)的原料使用，使學(xué)生實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物得到充分利用，既減少了環(huán)境污染，又節(jié)約了經(jīng)費(fèi)。如有機(jī)實(shí)驗(yàn)制備苯甲酸，學(xué)生制備的苯甲酸重結(jié)晶后可回收，作為原料直接用于下一次實(shí)驗(yàn)苯甲酸乙酯的制備。

4.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，降低毒性，減少污染

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，盡量排除或減少對(duì)環(huán)境污染大、毒性大、危險(xiǎn)大、三廢處理困難的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?？砂凑沾缶V要求使用低毒、污染小且后處理容易的試劑，盡量減少實(shí)驗(yàn)中廢棄物的排放量，使污染控制在最低限度[7]。如在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可用“肉桂酸”實(shí)驗(yàn)代替“哇琳”實(shí)驗(yàn)，避開苯胺、硝基苯等有毒致癌試劑;用“澳乙烷”實(shí)驗(yàn)代替“溴苯”實(shí)驗(yàn)，避開苯、溴等對(duì)空氣污染大的試劑。

4.3 開展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種新實(shí)驗(yàn)方法，它用盡可能少的藥品，在微型化的儀器裝置中進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其試劑用量通常是常量實(shí)驗(yàn)的十分之一至千分之一[8]。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芸s短時(shí)間、大大節(jié)約試劑、減少化學(xué)反應(yīng)對(duì)環(huán)境的污染，這對(duì)藥品貴、耗量大、污染嚴(yán)重、操作復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)尤為重要[9]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可根據(jù)實(shí)際情況，盡可能使實(shí)驗(yàn)微型化，以減輕末端實(shí)驗(yàn)室三廢處理的壓力。

我校省實(shí)驗(yàn)示范中心有機(jī)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)已建成一間微量反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室和一間半微量反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室，分別配備Z38型和T33型玻璃儀器及微型加熱攪拌儀，師生反映良好，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益也是顯而易見的。

5 結(jié)束語

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室污染的防治，不能一味實(shí)行末端管理的污染控制方法，應(yīng)該采取源頭控制，以防為主、防治結(jié)合的策略，從整體利益為出發(fā)，統(tǒng)一考慮，形成可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。

[1]侯英爽，程梓航，周偉婷，等.高校綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室模式初探[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012(10)：57_58.

[2]梁敏，黃海儒，鐘新仙，等.無機(jī)合成實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物再利用促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室綠色化建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012， 15(6)：42_43.

[3]百志明.創(chuàng)建綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的途徑及方法探究[J].通州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011(2)：27_28.

[4]姚運(yùn)先，王藝娟.實(shí)驗(yàn)室廢液的管理與處理方法[J].化學(xué)教學(xué)，2002(2)：9_10.

[5]張秋望，王秀芳.化工環(huán)境污染及治理技術(shù)[M].浙江：浙江大學(xué)出版社，1990：20_22.

[6]陳木娟，蔣臘生，曾卓，等.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革和學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)初探[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012，15(6)：154_157.

[7]余訓(xùn)爽.淺談高校綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010，8(3)：47_48.

[8]高濤.綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)探討[J].咸寧學(xué)院學(xué)報(bào)，2007(6)：55_57.

[9]鐘國清.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23(12)：29_31.

Discussion on Pollution and Protection of the Chem ical Laboratory

ZHANG Ying
(School of Chemical Engineering and Pharmacy;National Environmental and Chemical Cleaner Production Center of Experimental Teaching，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430073，China)

Chemical laboratory is an importantplace for chemical teaching and scientific research.The poisonous and harmful substance disposed by chemical laboratory accumulatively form into a kind of pollution which produces cumulative damage to our environment.To solve the concern of environment pollution caused by the disposition from the laboratory，we can discuss the problem from the following aspects：building up the environment protection awareness，arranging laboratory reasonably，disposing the three wastes without side effects，optimizing experiment and reforming the pattern of experiment.Concerning the prevention of laboratory pollution，it is supposed to control from the sources，adopt the strategy of“putting prevention first and combing treatment”，and form sustainable development awareness on the basis of overall interests.

chemistry laboratory;pollution;protection;waste

G482；G642.423

A

10.3969/j.issn.1672_4550.2014.01.061

2013_02_25

章 穎（1978_），女，碩士，實(shí)驗(yàn)員，研究方向：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理。