實(shí)驗(yàn)室廢液中錳的處理方法研究

葉會(huì)連

實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各類(lèi)的污染因子，其中以重金屬為代表的污染物如果不經(jīng)過(guò)處理直接排放至外環(huán)境將會(huì)造成嚴(yán)重污染。加之實(shí)驗(yàn)室廢水具有化學(xué)成分復(fù)雜、濃度較大，總量較小等特征，故而需要采用相對(duì)特殊的方法予以處置。本文以實(shí)驗(yàn)室廢水為研究對(duì)象，探究其中錳元素的去除，旨在為實(shí)驗(yàn)室合規(guī)管理奠定必要基礎(chǔ)。

1 錳離子的來(lái)源及危害

錳是地殼中的第三大過(guò)渡元素，在自然界廣泛分布。同時(shí)由于錳元素的價(jià)態(tài)多變，具有較強(qiáng)的氧化性，故而是實(shí)驗(yàn)室中重要的化學(xué)試劑之一。按照不同的實(shí)驗(yàn)室類(lèi)型及其實(shí)驗(yàn)主要范圍，對(duì)于錳的應(yīng)用存在多種形式與方式，其中較為常見(jiàn)的如錳鹽氧化法、高錳酸鉀消毒、錳鋼檢測(cè)等均需要較高濃度的錳及其化合物參與其中，這一現(xiàn)象也決定了錳在實(shí)驗(yàn)室廢液中十分常見(jiàn)。

現(xiàn)階段，由于實(shí)驗(yàn)室處于間歇性排放，且排放總量相對(duì)較小，故而國(guó)家針對(duì)實(shí)驗(yàn)室廢液中錳元素的排放標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，一般情況下執(zhí)行三級(jí)其他排污單位標(biāo)準(zhǔn)，即5mg/L，而實(shí)驗(yàn)室廢液中的錳含量根據(jù)其項(xiàng)目與強(qiáng)度不同大致分布在20-80mg/L之間，亟待采用適宜的方法予以處置后排放。如果大量的錳元素進(jìn)入到水體會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，并對(duì)其內(nèi)的生物產(chǎn)生危害。從錳的特性角度來(lái)看，其在自然環(huán)境中極易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并與有機(jī)物結(jié)合形成類(lèi)精神毒素物質(zhì)，對(duì)于生物的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。同時(shí)，通過(guò)水生動(dòng)物、農(nóng)作物等生物富集作用進(jìn)入到人體超過(guò)一定的濃度范圍則會(huì)產(chǎn)生包括震顫性麻痹綜合征、精神疾病等在內(nèi)的不可逆神經(jīng)系統(tǒng)疾病，對(duì)人的身體健康及生命安全造成嚴(yán)重威脅。

2 實(shí)驗(yàn)室廢液中錳的處理方法

從上文的來(lái)源及危害角度分析中不難看出，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室廢液中的錳元素處理十分必要。不僅是達(dá)標(biāo)排放的客觀要求，也是對(duì)周邊水體環(huán)境負(fù)責(zé)的根本表現(xiàn)。由于實(shí)驗(yàn)室廢液中成分較為復(fù)雜，不同方法在錳的處理中效果不盡相同，本文分析若干種有效方法的原理與優(yōu)缺點(diǎn)，供后續(xù)實(shí)驗(yàn)室處置實(shí)踐進(jìn)行合理選擇。

石灰乳處置法：在溶液中加入石灰乳（氧化鈣+水），石灰乳中的氧化鈣經(jīng)水電離后會(huì)產(chǎn)生一定量的氫氧根離子，氫氧根離子與溶液中的錳元素發(fā)生反應(yīng)生成的氫氧化錳產(chǎn)生沉淀與溶液脫離，上清液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后直接排放，沉淀物進(jìn)行回收或按照危險(xiǎn)廢物的標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行處置。此種方式簡(jiǎn)單可行，且具有較高的經(jīng)濟(jì)性?xún)r(jià)比，是實(shí)驗(yàn)室常用的處置方法。然而，石灰乳在水中的溶解度相對(duì)較小，處理過(guò)程相對(duì)較長(zhǎng)，且沉淀效果一般，故而溶液需要長(zhǎng)期靜止。

氫氧化鈉處置法：利用氫氧化鈉作為氫氧根來(lái)源對(duì)處置方法進(jìn)行優(yōu)化，提出了氫氧化鈉處置法。該方法利用氫氧化鈉作為水體中氫氧根來(lái)源，不引入其他污染物質(zhì)，同時(shí)由于氫氧化鈉的水溶性較好，能夠快速去除水體中的錳元素，并形成沉淀。從實(shí)際的處理效果來(lái)看此種方法也存在一定的問(wèn)題，一是無(wú)法精確控制氫氧化鈉的投入量，從而使得廢水中氫氧根離子超標(biāo)，呈現(xiàn)出顯著的堿性特征；二是產(chǎn)生的沉淀呈現(xiàn)出絮狀結(jié)構(gòu)，沉淀較為緩慢。

氫氧化鈉-碳酸鈣處置法：針對(duì)上述方法中存在的問(wèn)題，在實(shí)際的處置過(guò)程中引入了氫氧化鈉-碳酸鈣處置模式。此種模式能夠有效規(guī)避掉前文兩種方法中存在的明顯缺陷，能夠快速的去除廢水中的錳離子，同時(shí)由于碳酸鈣的存在而使得產(chǎn)生的沉淀能夠很好的進(jìn)行凝聚，短時(shí)間內(nèi)形成上清液中固相與液相的分離。此外，碳酸鈣還能夠與氫氧根發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸氫鈣從而消除水體中的氫氧根殘留。但是，此種方式受到廢液中其他陽(yáng)離子，尤其是金屬陽(yáng)離子的擾動(dòng)較為明顯，在復(fù)雜的廢液環(huán)境下很難對(duì)錳產(chǎn)生有效去除。

鐵氧電極法：此種方法利用鐵作為陽(yáng)極，以空氣中的氧氣作為負(fù)極聯(lián)通為電子電池，在點(diǎn)擊作用下使得錳元素還原為較低價(jià)位的固態(tài)進(jìn)行析出。此種模式反應(yīng)速率相對(duì)較低，但是投入的成本與去除效果也相對(duì)較好，且受到其他廢液元素的擾動(dòng)相對(duì)較小。

3 錳離子零排放的保障措施

上文中介紹了四種有效的實(shí)驗(yàn)室廢水錳元素的處理方法。四種方式均能夠?qū)﹀i元素進(jìn)行有效的處置，在合理配比的情況下其上清液能夠達(dá)到0.2mg/L的水平以下，與排放標(biāo)準(zhǔn)相比僅為其4%左右。然而，我們需要注意到的是，實(shí)驗(yàn)室廢水的相關(guān)處置是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，除了必要的化學(xué)技術(shù)與原理之外，配套的管理措施也是必不可少的。要想獲得較好的錳離子去除效果，我們需要在如下兩個(gè)方面形成有效保障。一是建立完善的廢水收集處置體系。形成一般廢水與實(shí)驗(yàn)廢水的分離制度，將高濃度、高殘留、高危害的廢水通過(guò)廢液桶進(jìn)行搜集，并定期處置。對(duì)于一般性廢水則可以通過(guò)管網(wǎng)建設(shè)直接排入污水處理廠或者排入較大的收集池。二是需要形成實(shí)驗(yàn)室管理制度，盡可能避免相關(guān)藥劑的大量使用。從技術(shù)更新、設(shè)備更新、人員培訓(xùn)與管理等四個(gè)方面形成污染物的源頭管理，從“節(jié)流”的角度降低污染物需要處置的總量，必要時(shí)可以采用低溫蒸發(fā)等方式對(duì)廢液進(jìn)行預(yù)處理，便于后續(xù)相關(guān)化學(xué)方法處置的難度。

4 總結(jié)

實(shí)驗(yàn)室廢液中污染物相對(duì)復(fù)雜，且呈現(xiàn)出濃度較高、總量較少等特征，這對(duì)于污染物的去除提供了必要條件。本文以實(shí)驗(yàn)室廢水中的錳為研究對(duì)象，在分析其來(lái)源與危害的基礎(chǔ)上，探究了四種較為常見(jiàn)處置方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并從實(shí)驗(yàn)室管理等維度提出了有效處理的保障措施。希望通過(guò)本文的研究能夠?yàn)榻窈蟮膶?shí)驗(yàn)室廢液管理提供必要理論基礎(chǔ)。

（作者單位：贛西科技職業(yè)學(xué)院）