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三废:废气、废水、固体废物的总称。也可以叫“放错地方的原料”。其中很多是有毒有害物质,有些是剧毒物质和强致癌物。若不经处理而排放,会污染空气和水源,造成环境污染,危害人体健康。若加以回收利用,还可以改善环境卫生。
目前,随着我国环保意识的不断增强,为了防止污染,保护环境,实验室也在加强三废的处理。根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(1995年10月30日中华人民共和国主席令第58号)、《危险废物贮存污染控制标准》(2001年12月28日国标-2001)、《危险化学品安全管理条例》(2002年1月26日中华人民共和国国务院令第344号)等有关规定,整理了一些常见的实验室废弃物处理方法。我们所说的废弃物,是按照国家规定的废弃物鉴别标准和鉴别方法鉴别后的废弃物。
1.处理原则
根据实验室废弃物的特点,应进行集中收集、储存和处理,处理方法应简单易操作,处理效率高,投资不大。
1、实验室废气处理及排放
对于无毒气体,我们通过通风设施直接排放;对于有毒气体,我们根据其不同性质进行处理。
1.1 汞蒸气的处理和排放
(1)对于储存的液汞,为减少汞液面的蒸发,应在汞液面覆盖化学液体,如甘油、50g/L硫化钠(Na2S·9H2O)溶液等,如条件不允许,可用水覆盖。
(2)对于溅洒的汞(如破碎的水银温度计、水银压力表等),可撒洒硫磺粉或200g/L的三氯化铁溶液(每平方米300mL~500mL),使汞转化为不挥发、不溶解的盐类,待其干燥后扫除。
1.2其他废气处理及排放
(1)实验室产生的少量废气(主要有盐酸蒸气、硝酸蒸气、硫酸雾、有机蒸气、溴蒸气、氨蒸气等)应通过排风设备排到室外,通风管道应有一定的高度,以便排出的气体被空气稀释。
(2)当产生的有毒气体量较大时,必须经过吸收处理后才能排放。例如碱性气体(如NH3)用回收的废酸吸收,酸性气体(如SO2、NO2、H2S等)用回收的废碱吸收。另外,对在水或其他溶剂中溶解度特别大或比较大的气体,只要找到合适的溶剂,就可以全部或大部分溶解。
(3)对于某些数量少、浓度高的有毒有机物,可在燃烧炉内供给充足的氧气,使其完全燃烧,生成二氧化碳和水。
2.废渣处理
分析测试产生的一般废渣(如纸屑、木屑、碎玻璃、废塑料等)直接排入实验室垃圾桶。
废液处理产生的沉淀物及其他危险固体废物应当交由专人管理人员保管。
废液集中处理后产生的固体废物应当作为危险货物进行安全处置或统一妥善贮存。
3.废液处理
含有《污水综合排放标准》中第一类污染物(包括总汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总银、总镍等)的废液和含有锌、铜、锰等第二类污染物的废液应存放在废液桶内,单独处理后排放。
对于含高浓度酸碱的废液应建立统一的酸碱废液桶,废液经中和处理后稀释后排放。
含有机物浓度较高的废液(主要是废丙酮、废甲醇、废酒精、废醋酸、废油等各种有机废液)应采用储存桶集中存放。
将未受污染的分析残液产品如HAc、液碱、H2SO4、HCl、甲醇等进行回收利用。
需要回收的废液应分别存放在洁净容器内,同类、浓度较高的废液应集中存放,以便于回收利用。部分浓度较低的成分,经适当处理达标后方可排放。
其它一般废液排放时应用大量水稀释。
4.废液的储存原则
(1)根据废液的性质,选择合适的容器和贮存地点。
(2)废液应密封存放,不得混合,避免剧烈化学反应引发事故。容器应防漏,防止挥发性气体逸出污染环境。剧毒、易燃、易爆等高危废物的存放应按照相关规定处理。废液应远离光、热源,避免加速化学反应。
(3)贮存容器必须标明种类及贮存时间,贮存时间不宜过长,并应由负责单位处理。
以下是常见的实验室废弃物处理
1.实验室废铬酸洗涤液的处理
铬酸清洗液:一般来说,配置需要按照重铬酸钾(g):水(ml):浓硫酸(ml)=1:2:18来配制。又叫强氧化剂清洗液,主要用于清洗被有机物(如油污)污染的玻璃器皿。用普通方法无法清洗的玻璃器皿,可以用铬酸清洗液清洗。
铬酸清洗液失效的迹象:颜色由深橙红色变成绿色。
方法一:铬酸清洗液反复使用后,当Cr6+逐渐还原为Cr3+,酸性降低,氧化能力逐渐降低,至不能使用时,再稀释清洗液。可将此废液在110-130℃温度下不断搅拌,加热浓缩,除去水分,冷却至室温。搅拌的同时,慢慢加入高锰酸钾粉末,直至溶液呈深棕色或微紫色(1L中约加10g高锰酸钾),加热至二氧化锰沉淀,稍冷却,用玻璃砂芯漏斗过滤。除去二氧化锰沉淀后,铬酸清洗液即可使用。
方法二:在含铬废液中加入硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、二氧化硫、水合肼或废铁等还原剂,在酸性条件下将Cr6+还原为Cr3+,再加入氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、石灰等碱调节pH值,使Cr3+生成低毒的氢氧化铬沉淀。沉淀分离后清液可排走,沉淀可脱水干燥,或综合利用,或采用焙烧法处理,与煤渣或煤粉一起焙烧,处理后的铬渣可填埋。不会产生二次污染。
六价铬无机化合物最高允许排放浓度为0.5mg/L,三价铬无机化合物最高允许排放浓度为3.0mg/L。
2. 实验室含银废水中银的回收
在搅拌下向含银废液中加入过量浓盐酸,生成氯化银沉淀,直至不再有白色乳状氯化银沉淀析出为止。待沉淀沉降后倒出母液,用纯水洗涤沉淀。在适当的容器中用硫酸(1+4)或10%-15%氯化钠溶液中和金属锌棒,使氯化银沉淀还原,直至沉淀中不再有白色颗粒为止,还原完成。将析出的深灰色细小金属银沉淀用纯水用倾倒法仔细洗涤,除去游离酸和锌粒。将洗净的银沉淀干燥,置于石墨坩埚中熔化,即得金属银。
或者将银沉淀直接溶解于硝酸或硫酸中,配制硝酸银或硫酸银溶液或试剂。
3.实验室含砷废水处理
当废液中含砷较多时,加入饱和氢氧化钙溶液,调节废液pH值至9.5左右,充分搅拌,静置澄清,过滤。在滤液中加入三氯化铁固体,使其砷铁比达到50(质量比),用氢氧化钠调节滤液pH值至7~10,静置过夜,过滤。将两次过滤的滤渣烘干,妥善保存。
滤液按照《水与废水监测分析方法》(国家环保总局编)进行总砷检测,达到《污水综合排放标准》后,经中和处理至中性,直接排入下水道。
(四)实验室含锌废水处理
用水稀释废液中锌离子浓度至1%以下,调节废液pH值为9.0-9.5,加入适量硫氢化钠,充分搅拌,加入少量三氯化铁,充分搅拌,调节废液pH值至8.0以上,放置过夜,倾析过滤,沉淀干燥后妥善保存。
滤液按《水与废水监测分析方法》(国家环保局编)检测锌离子,达到《废水综合排放标准》后再检测硫离子(取少量滤液,加几滴1mol/L醋酸锌溶液,若无沉淀生成,则表示不含硫离子,反之则含有硫离子)。若含有硫离子,可用双氧水氧化,中和,然后稀释后直接排入下水道。
(五)实验室含镉废水处理
将氢氧化钙制成石灰乳加入废液中,调节废液pH值为10.6~11.2,充分搅拌,放置过夜,倾倒过滤沉淀,干燥后妥善保存。
滤液依据《水与废水监测分析方法》(国家环保总局编)进行镉离子检测,达到《污水综合排放标准》后,经中和处理后直接排入下水道。
6、实验室含铅废水处理
将石灰乳制成的氢氧化钙加入废液中,调节废液pH值至11以上,充分搅拌。再加入硫酸铝(混凝剂),边搅拌边用硫酸慢慢调节废液pH值至7-8。待溶液充分澄清,过滤,干燥,沉淀物妥善保存。
滤液按照《水与废水监测分析方法》(国家环保总局编)进行铅离子检测,达到《污水综合排放标准》后,滤液直接排入下水道。
7.实验室含有其他金属离子的废液
在废液中加入适量三氯化铁,充分搅拌,再加入配成石灰乳的氢氧化钙,调节溶液pH为9-11,将废液放置过夜,过滤沉淀,干燥后妥善保存。
滤液依据《水与废水监测分析方法》(国家环保总局编)对各种金属离子进行检测,达到《污水综合排放标准》后,滤液经中和处理后直接排入下水道。
(八)实验室含酚废水处理
低浓度含酚废水可通过投加次氯酸钠()或漂白粉()将其氧化成二氧化碳和水。
高浓度含酚废液可用醋酸丁酯萃取,再用少量氢氧化钠反萃取,调节pH值后,再进行重蒸馏回收。
对于大量含酚废水,可以投加高铁酸钾氧化去除酚,当高铁酸钾投加量为1.2 g/L,pH=4,反应时间为30 min,初始酚浓度为100 mg/L时,酚去除率为90.2%,COD(化学需氧量)去除率为51.6%。
挥发酚最高允许排放浓度为1.0mg/L。
苯酚性质:有毒,有腐蚀性,易溶于氢氧化钠溶液,微溶于水,苯酚水溶液与三氯化铁反应生成紫色。密度1.071(25/40),熔点42-43℃,沸点182℃。萘酚:α-萘酚,密度1.224(40),熔点96℃,沸点278-280℃,能升华β-
(九)实验室废氯仿的回收与净化
用自来水冲洗废氯仿,除去水溶性杂质。取洗过的氯仿500mL置于1L分液漏斗中,加入50mL浓硫酸,振摇数分钟,静置分层,弃去下层硫酸,重复此操作,直至振摇后的硫酸层变为无色为止。然后用重蒸水洗涤氯仿两次,每次用200mL水。用50mL 0.5%盐酸羟胺溶液(分析纯)洗涤2~3次,再用重蒸水洗涤两次。将洗涤过的氯仿用无水氯化钙脱水干燥并蒸馏两次,收集61.2℃(60~62℃)即得纯CHCl3。
如果氯仿中杂质较多,可用自来水洗涤后预蒸馏一次,除去大部分杂质,再按上述方法处理。这样可以节省试剂用量。对于不能用蒸馏方法除去的有机杂质,可用活性炭吸附法净化。
CHCl3性质:无色透明液体,不易燃烧,微溶于水,密度1.4916(18/40),熔点-63.5℃,沸点61.2℃。
10、实验室废弃四氯化碳的回收与净化
2.1将含双硫腙的四氯化碳用水洗涤两次,用无水氯化钙干燥,然后蒸馏,收集76~78℃馏分。
2.2将含铜试剂的四氯化碳用纯水洗涤两次,用无水氯化钙干燥,过滤、蒸馏,收集76~78℃馏分。
11、实验室废酒精回收净化
废酒精采用水浴蒸馏法回收,收集78.10℃馏出液,即为含95.57%乙醇的普通酒精。若乙醇中含水,需配制无水乙醇,可将600mL含水乙醇放入1L圆底烧瓶中,加入80-100g氧化钙,在水浴上加热回流3-4h,然后蒸干乙醇,收集78.2℃馏出液,收集于洁净干燥的瓶中,储存瓶须有磨口塞。
对于乙醇中含有微量水分的情况,可将新活化的5A分子筛,冷却至室温后,加入到乙醇中,脱水过夜,脱水后取上清液即可使用。
乙醇的性质:易燃,易溶于水,能与水形成共沸混合物(沸点78.2℃),共沸混合物的组成为4.4%水+95.6%乙醇。乙醇的密度为0.7893(20/40),熔点为-117.3℃,沸点为78.4℃,普通酒精中乙醇含量为95.57%,蒸馏温度为78.10℃。
高浓度的苯酚可用乙酸丁酯萃取,再蒸馏回收;低浓度的含酚废液可用次氯酸钠或漂白粉氧化成二氧化碳和水。
12、实验室含氰废水处理
可用氢氧化钠将氰化物稀溶液调节至pH值在10以上,再加入几克高锰酸钾(3%),氧化分解CN-。若CN-含量较高,可用碱性氯化法处理。先用碱将pH值调节至10以上,再加入次氯酸钠,氧化分解CN-。