1 實驗室無機廢液的分類、管理和處理原則
對于無機廢液的分類雖然有不同的觀點,但通常大學實驗室無機廢液根據其中所含主要成分常分為三大類: 第一類是酸、堿廢液; 第二類是含毒性大的重金屬廢液; 第三類是含毒性大的陰離子廢液。
化學實驗室中的無機廢液也可根據的離子細分為:
酸堿廢液、含鎘廢液、含鉻廢液、含鉛廢液、含砷廢液、含汞廢液、含氰廢液、含氟廢液、含鉍廢液等等。
日常實驗教學和科研所產生的無機廢液管理務必做到不可隨意排放,廢液應裝入指定容器內,且容器必須有密封措施。所用容器應兼備抗敲擊、不易變形、抗老化、防滲漏,防擴散等特性。決不將有可能相互反應的廢液混裝。收集廢液的容器放置于固定遠離電源、氣源、火源,且通風、干燥、避光的區域。
容器上的標簽應書寫規范、字跡清晰,注明廢液所含成分的化學名稱、危險等級、禁忌物等,所貼標簽應用蠟封或用透明膠帶上膜。容器內廢液存放量不得超過容器容積的五分之四,在達到限制容積之前應及時、正確收集處理,同時置換新的收集容器。
處理無機廢液時應遵循的原則是: 根據廢液的特點對其進行分類收集、集中處理; 所用試劑盡可能兼備種類少、用量小、方法簡單、易于操作、高效、投資少且不造成二次污染等特點; 根據具體的成分不同采用最佳的處理方法。適當處理,盡可能回收利用,本著恰當、環保、高效的宗旨處理實驗室無機廢液[1].
2 實驗室無機廢液的處理方法
2. 1 酸堿廢液的處理方法
應將酸、堿廢液分門別類地收集存放。實際操作中,如果確認現有的酸、堿廢液對環境沒有任何危害的情形下,可將其互相中和生成無損環境的鹽類后直接排放,但此操作應依照少量多次的原則[2],在攪拌下將其中一種廢液注入到另一種廢液中,檢驗中和后的廢液的 pH 值接近7,用水稀釋使之濃度降至1%以下,方可排放。有時酸堿廢液也可根據反應需要和生成物無毒的情況下利用其處理其它的廢液。
2. 2 含鎘廢液的處理方法
( 1) 硫化物-聚合硫酸鐵沉淀法: 調節含鎘廢液 pH 值至 9 左右,投入稍過量的硫化鈉,使鎘生成難溶的 CdS,再投加一定量的聚合硫酸鐵,生成 FeS和 Fe( OH)3沉淀,利用它們的凝聚和共沉淀作用,在強化 CdS 的沉淀分離的同時清除過量的 S2 -.此時的廢液即可排放[3].
( 2) 離子交換法: 利用 Cd2 +離子比水中其它離子與陽離子交換樹脂有更強的結合力,優先交換。用不溶性淀粉黃原酸酯為離子交換劑,除鎘效率大于 99. 8%,其凈化程度高,可回收鎘,無二次污染。交換后的溶液可直接排放。此方法的優點是除鎘效率高、環保,但成本相對較高[4].
2. 3 Cr(Ⅵ) 廢液的處理方法
Cr( Ⅲ) 對人體基本無毒,微量 Cr( Ⅲ) 對人及動物體有益,Cr( Ⅵ) 毒性比 Cr( Ⅲ) 強 100 倍之多,屬強致癌物。在處理含鉻廢液時,首先將 Cr( Ⅵ) 還原為 Cr( Ⅲ) .最常見處理含鉻廢液的方法是鐵氧體法,操作時先將廢液濃度稀釋至 1% 以下,然后用硫酸將 Cr( Ⅵ) 廢液 pH 值調至約為 pH3,用 FeSO4將Cr( Ⅵ) 還原為 Cr( Ⅲ) ,再加入 NaOH,調節 pH 值為8 ~ 9,加熱到 80℃ 左右,放置,減壓過濾,沉淀經脫水干燥后回收利用,濾液經二苯基碳酰二肼試紙檢測合格后即可排放[5].在實驗教學中產生的含鉻廢液安排“鐵氧體法處理含鉻廢水”實驗,一方面有助于鍛煉學生的實驗操作技能,加強學生的環境保護意識; 另一方面也可將實驗中產生的鉻廢液就地及時消化。
2. 4 含鉛廢液的處理方法
鉛鹽進入人體會引起多種疾病,如貧血、神經衰弱、腹痛、食欲不振等,即對人體循環系統、消化系統、神經系統均有影響[1].含鉛廢液的常用處理方法: 調節廢水 pH 11. 5 左右時加入消石灰,使 Pb2 +生成氫氧化鉛沉淀,在混合液中加入 Al2( SO4)3,調節 pH 值至 7 ~8,以生成 Al( OH)3與 Pb( OH)2的共沉淀,待廢液澄清后,分離沉淀,經檢測 Pb2 +含量低于 0. 2mg/L 后排放廢液。
2. 5 含銀廢液的處理方法
( 1) 當廢液含有多種金屬離子時回收 Ag+,加入鹽酸不會產生共沉淀現象。此種情況下,先在廢液中加入鹽酸調節 pH 值,加 NaCl 得到沉淀,將得到的白色沉淀用硝酸洗滌后過濾回收[6 -7].
( 2) 當收集的廢液為堿性,加入 NaCl,其它金屬的氫氧化物會和 AgCl 一起沉淀,用鹽酸洗沉淀可除去其它金屬離子。得到的 AgCl 用硫酸和鋅粉還原直到沉淀內不再有白色物質,析出暗灰色細單質 Ag,水洗,烘干,用石墨或剛玉坩堝熔融可得金屬銀[5].
2. 6 含汞廢液的處理方法
( 1) 硫化共沉淀法: 可先將廢液用 NaOH 調至 pH值約為9 后加入過量 Na2S,使汞生成 HgS 沉淀,再加入 FeSO4使生成 FeS 沉淀將懸浮在水中的 HgS 懸浮微粒吸附而共沉淀,靜置,傾析法分離大部分清液,剩余物經離心過濾分離沉淀,所有清液經檢驗不含Hg2 +后即可排放,沉淀收集貯存,做進一步處理[3].
( 2) 金屬還原法: 此法可將廢液中的 Hg2 +以單質汞的形式回收。將含汞廢液的 pH 值為調至 6 ~9之間,然后將一定量的鐵屑投入廢液中,充分攪拌使Hg2 +還原,析出的汞可在濾器底部收集,液體即可排放[3].
2. 7 含鉍廢液的處理方法
用鹽酸調節廢液酸度為 0. 3mol/dm3,再加入Na2S 生成沉淀,靜置后分離沉淀,濾液經檢測無Bi3 +,即可排放[8].
2. 8 含銅廢液的處理方法
用鐵粉或鐵屑將 Cu2 +從含銅廢液中還原為Cu,或者在含銅廢液中加入生石灰使之轉化為 Cu( OH)2沉淀,分離沉淀后廢液再加經中和后排放[3].
2. 9 含氰化物廢液的處理方法
由于氰化物中毒量及致死量極低( 口服 HCN致死量為 0. 7 ~3. 5mg/kg; 吸入的空氣中 HCN 濃度達 0. 5mg/L 即可致死) ,在處理含氰廢液時務必注意周圍酸堿環境,準備好所需防護設施。
( 1) 強氧化劑氧化法: 往含氰廢液加入 NaOH 調節廢液 pH 值在 10 以上,加入過量的 NaClO 或漂白粉或 KMnO4溶液使 CN-氧化為相應的鹽,并進一步分解為 CO2和 N2.放置一晝夜,再加入 Na2SO3還原剩余的 NaClO,檢測廢液中不再有 CN-,即可排放[9].
( 2) 雙氧水氧化法: 往含氰廢液加入 NaOH 調節廢液在 pH 值為 8. 5,往廢液中加入 H2O2使氰化物氧化成氰酸鹽,并隨著反應放熱使最終產物為CO2和 N2,有毒物質被處理過程中不存在有毒中間體,處理完的廢液經檢測無 CN-后可排放[9].
2. 10 含氟廢液的處理方法
由于氟化物對玻璃具有腐蝕作用,含氟廢液一般盛裝在聚四氟乙烯容器內。將氟化物廢液 pH 值調節為 8. 5 時加入石灰形成 CaF2沉淀,若同時加入明礬共沉淀效果則更佳[3,6].