分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液管理的研究進(jìn)展

曾琪

（四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑與環(huán)境工程系，四川 遂寧 629000）

引言

“化學(xué)廢液”指的是實(shí)驗(yàn)室廢棄物中的一般化學(xué)廢液和劇毒化學(xué)廢液。廢液按照污染程度可以分為高濃度和低濃度實(shí)驗(yàn)廢液；按照所含主要污染物的性質(zhì)分為有機(jī)、無機(jī)及生物實(shí)驗(yàn)廢液[1]。《國家危險(xiǎn)廢物名錄》（2016版）中規(guī)定，“在開發(fā)和教學(xué)活動(dòng)中，化學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢物都屬于危險(xiǎn)廢物”，因此分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的廢液應(yīng)該按照危險(xiǎn)廢物來進(jìn)行管理[2]。根據(jù)教育部《關(guān)于開展高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)品安全自查工作的通知》（教技司[2015]265號(hào)）文件和《教育部辦公廳關(guān)于加強(qiáng)高校實(shí)驗(yàn)室安全工作的通知》（教高廳[2017]2號(hào)）文件，高等學(xué)校需要對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢棄物進(jìn)行分類管理，并通過有資質(zhì)的企業(yè)來進(jìn)行處置。因此，本文系統(tǒng)總結(jié)了有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液處理方法和技術(shù)的研究，探討了目前高校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液管理存在的問題及解決措施，為化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液處理技術(shù)及工藝的進(jìn)一步發(fā)展提供參考資料。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液管理研究現(xiàn)狀

化學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生較多的廢液，其危害性很大，不能隨便傾倒，必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?。目前，絕大部分學(xué)校制定了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理制度，但是并沒有制定化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液的處理標(biāo)準(zhǔn)及細(xì)則；同時(shí)由于學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的處理量達(dá)不到經(jīng)濟(jì)規(guī)模，缺乏專業(yè)技術(shù)人員來執(zhí)行廢液管理的相關(guān)工作，國內(nèi)絕大部分高校都沒有自己的廢液處理流程和設(shè)施。因此，很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)產(chǎn)生的廢液不加任何處理就直接排入下水道或環(huán)境水體中，這將對(duì)周邊的水、大氣、土壤等環(huán)境造成極嚴(yán)重的危害，損害人類的身心健康。而化學(xué)廢液不加處理暫存于校園則會(huì)形成校園內(nèi)安全隱患，師生可能處于嚴(yán)重污染或有致癌性的校園環(huán)境中，影響師生身心健康。因此，高等學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液管理需要各級(jí)各部門加強(qiáng)重視，對(duì)化學(xué)廢液的管理與技術(shù)及工藝進(jìn)行不斷的探索。

1.1 化學(xué)廢液的分類及危害

化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中會(huì)產(chǎn)生較多的廢液，主要是實(shí)驗(yàn)過程中剩余的試劑、溶劑、貯備液、標(biāo)準(zhǔn)溶液和器皿的洗滌水以及混合物和過期藥品試劑等，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不同可能含有酸、堿、六價(jià)鉻、銀、鉛、鋅等有毒有害甚至劇毒的物質(zhì)[3]。其常見的分類及危害如下：

1.1.1 酸、堿廢液及其危害

化學(xué)實(shí)驗(yàn)各類酸、堿的用量較大。當(dāng)廢液呈酸性時(shí)，若未經(jīng)嚴(yán)格處理從實(shí)驗(yàn)室直接進(jìn)入到生活排水管網(wǎng)系統(tǒng)有可能會(huì)腐蝕管道，使管道容易斷裂。當(dāng)含量較高的酸堿廢液直接排放到江河湖泊，則會(huì)污染河流、污染環(huán)境，對(duì)水生生物及家畜家禽，甚至是人類自身健康都可能造成不可估計(jì)的影響。因此，將含有酸堿廢液隨意排放不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和破壞，而且也是一種資源的浪費(fèi)。

1.1.2 有機(jī)廢液及其危害

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液中的有機(jī)物成分復(fù)雜，主要為有機(jī)溶劑、油脂類，有的可能還含有毒的芳香族化合物和雜環(huán)化合物。有機(jī)廢液色度高，有異味，如由于生物降解作用，有機(jī)廢液會(huì)使受納水體缺氧甚至厭氧，多數(shù)水生物將死亡，從而產(chǎn)生惡臭，惡化水質(zhì)環(huán)境。對(duì)人體健康危害嚴(yán)重，如人體飲用含有千分之幾毫克甲醇的水，就會(huì)導(dǎo)致眼睛失明。有機(jī)廢液會(huì)在自然環(huán)境中不斷累積、儲(chǔ)存，最后在生物體內(nèi)富集，危害人體健康。

1.1.3 重金屬廢液及其危害

實(shí)驗(yàn)室廢液中的重金屬可能有汞、鎘、鉛、鈷、銅、砷、鎳、鉻等，不能被生物降解為無害物。重金屬廢液進(jìn)入水體后，除部分被水生物、魚類吸收外，其他大部分易被水中有機(jī)和無機(jī)膠體及微粒物所吸附，再經(jīng)聚集沉降沉積于水體底部。它在水中濃度隨水溫、PH值等不同而發(fā)生變化，冬季水溫低，重金屬鹽類在水中溶解度小，水體底部沉積量大，水中濃度??；夏季水溫升高，重金屬鹽類溶解度大，水中濃度高。因此，重金屬廢液污染水體后，危害持續(xù)時(shí)間長。

1.2 化學(xué)廢液管理的研究現(xiàn)狀

日本高校是校園廢污處理最成功的模式。東京大學(xué)、京都大學(xué)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液的管理專門制定了一系列措施，如規(guī)定了化學(xué)廢液分類的方法；規(guī)范了化學(xué)廢液處置流程，建立了化學(xué)廢液信息管理系統(tǒng)；設(shè)立了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室專用廢液排放系統(tǒng)；對(duì)實(shí)驗(yàn)室排出的廢液進(jìn)行監(jiān)測；加強(qiáng)宣傳和教育等[4]。

國內(nèi)部分研究者對(duì)化學(xué)廢液的管理進(jìn)行了不同的探索[5-7]。崔艷平[8]針對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見的三種含鉻、錳、銀的重金屬廢液的處理進(jìn)行了研究，利用重金屬不同的理化性質(zhì)選擇合理的方式來對(duì)廢液進(jìn)行處理，但由于其廢液處理過程操作復(fù)雜，成本較高而需要進(jìn)一步改進(jìn)。唐歡等對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見的含鉻[9]、汞、鉛的重金屬廢液處理方法進(jìn)行了研究，用化學(xué)還原法對(duì)含鉻廢液進(jìn)行了處理，用硫化物沉淀法對(duì)含汞、鉛的廢液進(jìn)行了處理。刑楠楠從化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇應(yīng)該綠色化[10]、減少實(shí)驗(yàn)試劑的用量、推廣連續(xù)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三個(gè)方面提出了高校分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的管理建議。段睿等對(duì)分析化學(xué)四大滴定實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的含錳廢液[11]、鉛鉍混合液、含銀廢液的處理方法進(jìn)行了探討，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了建議并強(qiáng)調(diào)了綠色化學(xué)的重要性。

2 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液處理探討

對(duì)分析化學(xué)廢液而言，由于廢液成份的不確定性以及混合之后帶來的潛在危險(xiǎn)性，所以應(yīng)首先考慮在發(fā)生源對(duì)廢液進(jìn)行處理，即“原點(diǎn)處理”。“原點(diǎn)處理”的原則是指要盡量在廢棄物產(chǎn)生的源頭就近對(duì)其進(jìn)行處理。目前，我院環(huán)境監(jiān)測與治理專業(yè)開設(shè)了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大，18環(huán)境專業(yè)學(xué)生人數(shù)增加到130多人，對(duì)實(shí)驗(yàn)藥品、試劑及儀器設(shè)備的需求量猛增，實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的廢液也相應(yīng)猛增。因此如何有效地減少分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的排放量及對(duì)廢液進(jìn)行妥善處理是教學(xué)過程中應(yīng)該重視并探討的問題。

2.1 將廢液知識(shí)引入課程

將有關(guān)廢液的知識(shí)增加到分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)里面，實(shí)驗(yàn)室需建立一套完整的化學(xué)廢液管理制度及實(shí)施細(xì)則，同時(shí)建立與之配套的管理機(jī)構(gòu)和監(jiān)管體系，使化學(xué)廢液管理能夠依據(jù)管理制度有效地開展。通過教師課堂教學(xué)及學(xué)生課后查資料，不僅使學(xué)生學(xué)到了廢液管理相關(guān)知識(shí)，還提高了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。如可以結(jié)合教學(xué)實(shí)驗(yàn)增加趣味小實(shí)驗(yàn)，如可做一定濃度的廢酸液對(duì)金屬管道的腐蝕實(shí)驗(yàn)，一定濃度的有機(jī)廢液對(duì)金魚的毒害性實(shí)驗(yàn)等，讓學(xué)生直觀了解到廢液對(duì)人類健康和環(huán)境的危害，從而不僅讓他們認(rèn)識(shí)到養(yǎng)成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的重要性，還有效提高了大家的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

表1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革探討

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)有嚴(yán)格規(guī)范的基本操作要求，要求學(xué)生在理解和掌握分析化學(xué)基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生的基本操作技能。因此，在保證教學(xué)效果和實(shí)驗(yàn)效果的前提下，針對(duì)高職院校學(xué)生的特點(diǎn)合理選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，去除毒性大的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，采取措施減少化學(xué)廢液的產(chǎn)生。盡量推行微型實(shí)驗(yàn)，盡可能少地使用藥品和試劑，如將50mL滴定管換成25mL，在移液管、吸量管、滴定管的基本操作技能訓(xùn)練中可用自來水代替試劑進(jìn)行操作練習(xí)；采用鏈?zhǔn)綄?shí)驗(yàn)法，合理選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將污染物回收作為另一實(shí)驗(yàn)的原材料，如0.1mol/L NaOH溶液的配制和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)、0.1mol/LHCl溶液的配制和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中的剩余酸堿溶液可用于后續(xù)滴定終點(diǎn)的操作技能訓(xùn)練；采用理實(shí)一體教學(xué)，利用多媒體軟件播放教學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，不但具有直觀、形象的特點(diǎn)，還可以讓學(xué)生們反復(fù)觀看，有利于節(jié)約藥品試劑，削減或消除實(shí)驗(yàn)過程對(duì)環(huán)境造成的污染；對(duì)許多涉及藥品用量、濃度的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索和改進(jìn)，如工業(yè)氫氧化鈉中NaOH和Na2CO3含量的測定實(shí)驗(yàn)中，將準(zhǔn)確稱取9.5g試樣改為準(zhǔn)確稱取1.3～1.5g試樣，最多可以節(jié)約藥品1090克；在藥片或水果中維生素C含量的測定實(shí)驗(yàn)中，將準(zhǔn)確稱取粉末0.2g改為準(zhǔn)確稱取粉末0.1g，可以節(jié)約3瓶維生素C藥片等。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置見表1。

2.3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液管理探討

教育部和高等學(xué)校要高度重視實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安全，具有先進(jìn)的環(huán)保理念，建立嚴(yán)格的管理制度。對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的酸堿廢液應(yīng)首先考慮回收和綜合利用。當(dāng)酸堿廢液濃度較高時(shí)，含酸廢液含酸量達(dá)到4%以上、含堿廢液含堿量達(dá)到2%以上時(shí)，就存在回收和綜合利用的價(jià)值。工業(yè)上可以用以制造硫酸亞鐵、石膏、化肥，或供其他工廠使用，實(shí)驗(yàn)室可用來作為其他實(shí)驗(yàn)的試劑。濃度低于4%的酸液和濃度低于2%的堿液，其回收利用的意義不大，可以考慮中和處理。

對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液通過分類收集可以提高廢物回收利用和無害化處理水平，分類收集時(shí)要在容器的標(biāo)簽上注明必要的信息，包括廢液主要成份、實(shí)驗(yàn)名稱、收集時(shí)間、負(fù)責(zé)人以及聯(lián)系方式等作為廢液處理的依據(jù)，同時(shí)可以提高處理質(zhì)量和效率。一般性洗滌用水可直接排放，實(shí)驗(yàn)器皿的洗滌水和實(shí)驗(yàn)殘液的排放則通過分類收集集中進(jìn)行處理，這樣可有效減少廢液處理量，降低處理裝置的運(yùn)行成本，處理后的清水可作為沖洗用水。實(shí)驗(yàn)室廢水與生活廢水不能全部混在一起排入城市污水管網(wǎng)，因此，有必要對(duì)高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，設(shè)立化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液排放專用管道，并在專用管道上安裝必要的檢測及處理裝置。

學(xué)校統(tǒng)一購買需要的化學(xué)藥品試劑，從源頭上管理并控制化學(xué)藥品的總量，減少安全和污染隱患的存在。全國化學(xué)教學(xué)開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本相同，能夠產(chǎn)生大量廢液的有二十幾項(xiàng)，針對(duì)這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目產(chǎn)生的廢液開展處置方法和工藝的研究，有助于減少化學(xué)廢液排放的總量。

3 結(jié)論

對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液管理得出以下結(jié)論：

⑴有關(guān)部門加大資金和設(shè)備的投入，實(shí)驗(yàn)工作者提高自身環(huán)保意識(shí)，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液的危害盡可能降到最低；

⑵化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液成份復(fù)雜，濃度瞬時(shí)多變，用單一的處理方法無法處理各種類型的污染物，因此需要多種方法結(jié)合才能達(dá)到好的處理效果；

⑶化學(xué)廢液的管理需要建立起科學(xué)規(guī)范的廢液等級(jí)及處理方法的部門標(biāo)準(zhǔn)或管理辦法，以規(guī)范高等學(xué)校的化學(xué)廢液管理。