管窥环境工程实验室废物处理

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1常见实验室废液的处理方法

1．1中和法

中和法是指用化学试剂将废液的pH值调整到合适范围的过程。酸性废液需调整其pH值为6－9，才能达到排放标准，实现其处理效果。投药中和法中，常用的试剂包括氨水、烧碱、纯碱、小苏打、生石灰、碳酸钙等。涉及到的化学反应就是中和反应:H++OH→H2O

1．2Fenton试剂法

法国化学家H．J．H．Fenton于1894年发现了Fe2+与H2O2组成的体系能迅速氧化某些有机物，后来就将该方法称为Fenton试剂法。Fenton试剂的体系包括催化剂Fe2+和过氧化氢H2O2，是一种强氧化剂，可以将多种已知化合物如偶氮类、酯类、醇类、羧酸等氧化，效果十分明显。其机理为在酸性溶液中，Fe2+催化过氧化氢生成活泼的自由基•OH，引发并传导了自由基的链反应，使有机物氧化为H2O，CO2等无机物。在众多的高级氧化工艺(AOPs)技术中，Fenton试剂法具有反应速度快、反应条件温和、二次污染少等优点，广泛应用于实验室有毒废液的处理中。其中涉及到的化学反应方程式为:Fe2++H2O2→Fe3++OH－+OH•(1)OH•+Fe2+→Fe3++OH－(2)Fe3++H2O2Fe2++HO2•+H+(3)Fe3++HO2•→Fe2++O2+H+(4)Fe2++OH•→Fe3++OH－(5)

1．3膜分离技术

膜分离技术是一种针对酸性废液净化回收的新兴技术，具有污染少、节能降耗、占地少、操作简易、无二次污染的特点，有着广泛的应用前景。该技术主要包括纳滤、扩散渗析、反渗透、电渗析、膜电解等。针对实验室废液利用膜分离技术处理的方法，已经在部分高校实施。

2本校废液处理实例

根据我校环境工程实验室的教学实践，在实验过程中产生的废弃物主要包括以下几个方面:利用盐酸萘乙二胺比色法测量氮氧化物(GB8969－88)，利用甲醛溶液吸收－盐酸副玫瑰苯胺比色法测量二氧化硫(GB/T15262)，利用二苯碳酰二肼分光光度法测量六价铬(GB/T7467－1987)，利用纳氏试剂分光光度法(GB7481－87)测量氨氮等若干项目所产生的废液。由此可见，本校实验室产生的废弃物特别是废液中，含有大量苯环类、偶氮类有机物，大都呈酸性，并且含有铬、汞等重金属离子，具有高毒性、致癌性、难生物降解等特点，若直接排放，必将造成严重的环境污染。

2．1废液水质

本实验的废液为实验室自产废液，其中80%以上为含有苯环结构和偶氮结构的有机物，且含有羟基、磺酸基、羧基等各类基团。经测定，废液pH值为7．2－8．6，色度为22000倍，CODCr为1600－1800mg•L－1，氯化钠以质量分数计为2．3%。

2．2实验仪器与试剂仪器

电子天平MAX=129GD=0．1MGAY120，日本岛津;多头磁力加热搅拌器HJ－6，常州国华电器有限公司。直流伺服电机，上海诺杰迪机电设备科技有限公司;LH－2010型多功能调速器，无锡市利华仪器厂;石英玻璃回流装置，江苏省金坛市恒丰仪器制造有限公司;数显pH计，无锡梅湖数显ph计厂;多用全封闭电炉，东莞市兴万电子厂。试剂:H2O2(30%)，浓硫酸，FeSO4•7H2O，Hg-SO4，NaOH，K2Cr2O7，Ag2SO4，NH4FeSO4等，均为分析纯。

2．3实验方法

首先用氢氧化钠或硫酸调节废液pH值以满足Fenton法的反应条件。事先配好1mol•L－1FeSO4溶液。将200mL废液注入回流装置，加入一定量的Fe-SO4溶液和一定量的H2O2，启动磁力搅拌器，反应进行一定时间后，取上层清液并调pH值为8－9，测CODCr值。本实验对改变pH值、反应时间、Fe2+用量、H2O2用量等参数的结果进行比较，以探讨最佳的反应条件。本实验盐度的测定采取重量法;pH值的测定采取玻璃电极法;CODCr的测定采取重铬酸钾法。

2．4结果与讨论

2．4．1pH值对废液处理结果的影响

分别调节实验室废液的pH值为2、3、4、5，取200mL废液置于反应容器中，加入1mol•L－1的FeSO42．5mL，30%的H2O22．5mL，开动搅拌反应6h，调节pH值为8－9，取其上层清液，测定CODCr值。不同pH值对废液CODCr的去除率影响见图1由图1可见，CODCr在pH值为3时去除率最大，当pH值大于3时，CODCr的去除率反而降低，若pH值大于5，CODCr的去除率就很低了。因此，确定pH值等于3作为最佳实验条件并固定下来。

2．4．2反应时间对废液处理结果的影响

取200mL废液置于反应容器中，加入30%的H2O22．5mL，nFe2+:nH2O2=0．1，调pH=3，在室温下反应，分别于1h、2h、4h、6h、8h取样，测废液的CODCr值。反应时间对废液CODCr的去除率影响见图由图2可见，当反应进行到6h时，CODCr的去除率已达到82．1%;以后随着反应时间的增加，CODCr的去除率增加效果并不明显。因此，将反应时间确定为6h为宜。

2．4．3Fe2+用量对废液处理结果的影响

取200mL废液置于反应容器中，加入30%的H2O22．5mL，调pH=3，分别加入1mol•L－1的Fe-SO4的量为nFe2+:nH2O2=0．06、0．1、0．14、0．2。反应6h后，调pH值为8－9，取层上清液，测定CODCr值。加入Fe2+的量对废液CODCr的去除率影响见图3。图3不同nFe2+的量对CODCr去除率的影响由图3可见，当nFe2+:nH2O2=0．1时，CODCr的去除率最高，为81．2%;若nFe2+与nH2O2的比值增大，CODCr的去除率反而会降低。所以将实验中nFe2+与nH2O2的比值确定为0．1。4．4．4H2O2用量对废液处理结果的影响取200mL废液置于反应容器中，调pH=3，分别加入30%的H2O21．5、2、2．5、3mL，保持nFe2+:nH2O2=0．1。反应6h后，调节pH值为8－9，取上层清液，测定CODCr值。加入H2O2的量对废液CODCr的去除率影响。不同nH2O2的量对CODCr去除率的影响由图4可见，废液CODCr的去除率随着H2O2加入量的增加而升高，但是当增加到一定值时，CODCr的去除率反而会下降。在本实验中，当H2O2的加入量为2．5mL时，CODCr的去除率最大。

3结论

对于有毒成分多、浓度大、含盐量高的环境工程实验室废液，用Fenton试剂法进行处理，所得最佳实验条件为:pH值=3，nFe2+:nH2O2=0．1，H2O2(30%)的加入量为12．5ml•L－1，反应时间6h。此时废液CODCr的去除率最高，达82．1%，CODCr值为309mg•L－1。实验证明，用Fenton试剂法处理环境工程实验室排放的废液是可行的，可以进一步推广到其它实验室。对于环境工程实验室来说，排放的废液毒性大、所含有机物种类多、生物降解性差、含重金属离子多，如不加强管理，会造成严重的后果。要形成严格监管、规范有序的流程，从保障实验人员人身安全、减少对环境污染出发，做到对实验室废弃物的及时清理、有效治理，防止二次污染，达到绿色排放标准，实现可持续发展。

作者：贾昌梅单位：广东石油化工学院化工与环境工程学院