環(huán)保工程

實驗過程中產(chǎn)生的廢氣、廢液、廢渣大多數(shù)是有害的，必須經(jīng)過處理才能排放。為了降低實驗室對環(huán)境的污染，實驗室環(huán)保系統(tǒng)工程室實驗室設(shè)計與建設(shè)中非常重要的一環(huán)。

一、實驗室廢氣

實驗室在檢驗、鑒定、測試的過程中，由于實驗的需要會產(chǎn)生各種廢氣，廢氣成分相對復(fù)雜，包括芳香族類：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等;酮類：丙酮、環(huán)已酮、甲乙酮等;酯類：醋酸乙酯、醋酸丁酯、異酸甲酯、香蕉水等;醇類：甲醇、乙醇、丁醇、異丙醇等有機(jī)廢氣。也包括氮氧化物、硫酸霧、氯化氫、氟化氫、硫化氫、二氧化硫等無機(jī)廢氣;同時也有高溫的燃燒廢氣、粉塵等。在實驗過程中產(chǎn)生的廢氣往往成分具有復(fù)雜性、多樣性，針對該特點，對人體健康的損害程度也各不相同。

實驗室廢氣處理方法

目前對氣態(tài)污染物的處理方法一般可分為濕法和干法兩大類，具體需要根據(jù)化學(xué)實驗室廢氣的特點來選擇高效率、低成本的方法。

(1)濕法廢氣處理

濕法廢氣處理采用酸霧凈化塔進(jìn)行廢氣處理，適于凈化、氟化氫氣體(HF)氨氣(NH3)、硫酸霧(H2SO4)、鉻酸霧(CrO3)、氰化氫酸氣體(HCN)、硫化氫氣體(H2S)、低濃度的NOx廢氣等水溶性氣體，具備凈化效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、耐腐蝕、抗老化性能好、安裝、運輸、維修管理方便、設(shè)備結(jié)構(gòu)較為簡單、一次性投資少等特點，因而廣泛應(yīng)用于對奇臺污染物的處理。

酸霧凈化塔適應(yīng)于高層建筑屋面上安裝，工作原理是酸霧廢氣由風(fēng)機(jī)壓入凈化塔，經(jīng)過噴霧及填料層，廢氣與氫氧化鈉吸收中和液進(jìn)行氣液兩相充分接觸吸收中和反應(yīng)，酸霧廢氣經(jīng)過凈化后，在經(jīng)脫液層脫液處理，然后排入大氣。凈化后的酸霧廢氣可低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

(2)干法廢氣處理

干法廢氣處理是指氣體混合物與多孔性固體接觸時，利用固體表面存在的未平衡的分子引力或者化學(xué)鍵力，把混合物中某一組分或某些組分吸附在固體表面上的過程。具有吸附作用的固體稱為吸附劑，該方法的優(yōu)點是設(shè)備簡單，操作方便，易于實現(xiàn)自動控制。但是因吸附劑的物化性能不同，具有較強(qiáng)的針對性，所以處理含不同有害物質(zhì)的廢氣須配置不同理化性能的吸附劑，才能起到良好的氣體凈化作用;如果廢氣通過吸附劑的時間較短，廢氣中有害物質(zhì)的含量過高，廢氣凈化的效果就會不理想;在廢氣通過吸附介質(zhì)時，由于氣流受固體介質(zhì)的阻擋作用，須增加風(fēng)機(jī)的功率才能保證通風(fēng)系統(tǒng)的正常風(fēng)速。吸附劑需要定期更換或作再生處理才能保證吸收裝置的正常運行。所以，該方法在實際應(yīng)用中需要投入一定的費用和人力，此種方法一般用于廢氣中有害物質(zhì)的種類相對穩(wěn)定且含量較低的廢氣處理，這樣便于采用一種有針對性的吸附劑。

干法廢氣處理一般采用有機(jī)氣體活性炭吸附裝置，其原理時活性炭具有很多微孔及很大的表面積，依靠分子引力和滿習(xí)慣作用，能使溶劑蒸汽和揮發(fā)性物質(zhì)吸附于其表面，又根據(jù)不同物質(zhì)沸點，用蒸汽將吸附物質(zhì)析出。當(dāng)采用蒸汽為解除吸介質(zhì)時，析出的有機(jī)溶劑蒸汽與水蒸氣儀器通過冷凝器凝結(jié)，進(jìn)入分離桶經(jīng)分離后回收有機(jī)溶劑。

活性炭的吸附

a.物理吸附

主要發(fā)生在活性炭去除液相和氣相中雜質(zhì)的過程中。活性炭的多孔結(jié)構(gòu)提供了大量的表面積，從而使其非常容易達(dá)到吸收收集雜質(zhì)的目的。就像磁力一樣，所有的分子之間都具有相互引力。正因為如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以產(chǎn)生強(qiáng)大的引力，從而達(dá)到將介質(zhì)中的雜質(zhì)吸引到孔徑中的目的。

必須指出的是，這些被吸附的雜質(zhì)的分子直徑必須是要小于活性炭的孔徑，這樣才可可能保證雜質(zhì)被吸收到孔徑中。這也就是為什么我們通過不斷地改變原材料和活化條件來創(chuàng)造具有不同的孔徑結(jié)構(gòu)的活性炭，從而適用于各種雜質(zhì)吸收的應(yīng)用。

b.化學(xué)吸附

除了物理吸附之外，化學(xué)反應(yīng)也經(jīng)常發(fā)生在活性炭的表面。

活性炭不僅含碳，而且在其表面含有少量的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)形式的氧和氫，例如羧基、羥基、酚類、內(nèi)脂類、醌類、醚類等。這些表面上含有地氧化物或絡(luò)合物可以與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而與被吸附物質(zhì)結(jié)合聚集到活性炭的表面。

活性炭的吸附正是上述二種吸附綜合作用的結(jié)果。

當(dāng)活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等時,即單位時間內(nèi)活性炭吸附的數(shù)量等于解吸的數(shù)量時,此時被吸附物質(zhì)在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化,而達(dá)到了平衡,則此時的動平衡稱為活性炭吸附平衡,此時被吸附物質(zhì)在溶液中的濃度稱為平衡濃度。

二、實驗室廢水

1.廢水的組成與危害

實驗室產(chǎn)生的廢水包括多余的樣品、標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗滌水等。幾乎所有的常規(guī)分析項目都不同程度的存在著廢水污染問題。這些廢水中成分包羅萬象，包括常見的有機(jī)物、重金屬離子和有害微生物等及相對少見的、細(xì)菌、毒素、各種農(nóng)藥殘留、藥物殘留等。

據(jù)化學(xué)實驗室廢水的主要成分,可分為無機(jī)廢水、有機(jī)廢水和綜合廢水。無機(jī)廢水主要含有重金屬的汞、鉛、鉻、砷化物、氟化物等,有機(jī)廢水主要含有酚、苯、硝基化合物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等致癌物質(zhì),綜合廢水是指廢水中既含有機(jī)污染物,又含無機(jī)污染物,并且兩者含量都很大。大多數(shù)實驗廢水是綜合廢水,處理這些廢水,要因水而宜。

含有超標(biāo)的重金屬的廢水一旦排到干凈的下流，就會污染大片水源。由于這種受重金屬污染的水在顏色、氣味等方面與正常水沒有差別，一旦用這種水來灌溉、必然會讓土壤及農(nóng)作物成為重金屬的污染對象。人食用重金屬污染的土壤上種出來的農(nóng)作物，很容易受到重金屬的毒害。

2.廢水的處理方法

一般有化學(xué)法、物理法、生物法。

物理法主要利用物理作用以分離廢水中的懸浮物;

化學(xué)法主要是利用化學(xué)反應(yīng)來處理廢水中的溶性物質(zhì)或膠體物質(zhì);

生物法是去除廢水中的膠體物質(zhì)和溶解中的有機(jī)物質(zhì)。

上述三種基本處理方法各有其特點和適用條件。在廢水排入地面水中要按排放要求來確定處理程度，同時應(yīng)結(jié)合水體的自凈能力，通常根據(jù)有害物質(zhì)和溶解氧的指標(biāo)來確定水體的容許負(fù)荷，即排入水體的容許濃度.

按處理程度，廢水處理(主要是城市生活污水和某些工業(yè)廢水)一般可分為三級：

一級處理的任務(wù)是從廢水中去除呈懸浮狀態(tài)的固體污染物。為此，多采用物理處理法。一般經(jīng)過一級處理后，懸浮固體的去除率為70%～80%，而生化需氧量(BOD)的去除率只有25%～40%左右，廢水的凈化程度不高。

二級處理的任務(wù)是大幅度地去除廢水中的有機(jī)污染物 ，以 BOD 為例 ，一般通過 二級處 理后 ，廢水中的 BOD可去除80%～90%，如城市污水處理后水中的 BOD含量可低于30毫克/升。需氧生物處理法的各種處理單元大多能夠達(dá)到這種要求。

三級處理的任務(wù)是進(jìn)一步去除二級處理未能去除的污染物，其中包括微生物未能降解的有機(jī)物、磷、氮和可溶性無機(jī)物。三級處理是高級處理的同義語，但兩者又不*一致。三級處理是經(jīng)二級處理后，為了從廢水中去除某種特定的污染物，如磷、氮等，而補充增加的一項或幾項處理單元;高級處理則往往是以廢水回收、復(fù)用為目的，在二級處理后所增設(shè)的處理單元或系統(tǒng)。三級處理耗資較大，管理也較復(fù)雜，但能充分利用水資源。有少數(shù)國家建成了一些污水三級處理廠。

三、實驗室固體廢物

實驗室產(chǎn)生的固體廢物包括多余樣品、分析產(chǎn)物、消耗或破損的實驗室用品、殘留或失效的化學(xué)試劑等。這些固體廢物成分復(fù)雜，涵蓋各類化學(xué)、生物污染物，尤其是不少過期失效的化學(xué)試劑，處理稍有不慎，很容易導(dǎo)致嚴(yán)重的污染事故。

實驗室廢棄物處理原則

根據(jù)實驗室廢棄物的特點，應(yīng)做到分類收集、存放，集中處理。處理方法應(yīng)簡單易操作，處理效率高，不需要很多投資。

少量的有毒氣可通過通風(fēng)設(shè)備排出室外，通風(fēng)管道應(yīng)有一定高度，使排出的氣體 空氣稀釋。產(chǎn)生的毒氣量大時必須經(jīng)過吸收處理,然后才能排出，如氮、硫、磷等酸性氧化物氣體，可用導(dǎo)管通入堿液中，使其被吸收后排出。

對于某些數(shù)量較少，濃度較高的有毒有機(jī)物可于燃燒爐中供給充分的氧氣使其*燃燒,生成二氧化碳和水。對高濃度廢酸、廢堿液要經(jīng)中和至近中性時排放。對于含有少量被測物和其它試劑的高濃度有機(jī)溶劑廢液應(yīng)回收再用。

用于回收的廢液應(yīng)分別用潔凈的容器盛裝,同類廢液中濃度高的應(yīng)集中貯存，以便于回收某些組分，濃度低的經(jīng)適當(dāng)處理達(dá)標(biāo)即可排出。

根據(jù)廢棄物的性質(zhì)選擇合適的容器和存放點。廢液應(yīng)用密閉容器貯存，禁止混合貯存，以免發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)而造成事故。容器應(yīng)防滲漏，防止揮發(fā)性氣體逸出而污染實驗室環(huán)境。

劇毒、易燃、易爆藥品的廢液，其貯存應(yīng)按相應(yīng)規(guī)定執(zhí)行。廢液應(yīng)避光，遠(yuǎn)離熱源，以免加速廢液的化學(xué)反應(yīng)。貯存容器必須貼上標(biāo)簽，標(biāo)明種類，貯存時間等，貯存時間不宜太長。

實驗室廢棄物處理方法

實驗室廢棄試劑瓶如乙醇、 乙酸、等無毒無害試劑瓶可用自來水沖洗干凈后廢棄，由酸餐部垃圾處理人員統(tǒng)一處理。

其他試劑瓶用自來水沖洗干凈后廢棄，由酸餐部垃圾處理人員統(tǒng)一處理產(chǎn)生的廢液同3。3處理。

其他玻璃廢棄物如吸管，三角瓶，試管等若殘留化學(xué)試劑也須沖洗干凈后丟棄。

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