高校實驗室廢氣處理工程研究

文/王鵬飛 武漢科貝科技股份有限公司 湖北鄂州 436070

許多高校的實驗室廢氣直接排放，對環境危害較大，實驗室廢氣的成分復雜，且種類較多。我國最新的《環境保護法》規定，有毒有害的實驗室廢氣必須收集處理達標后方可排放，因此對實驗室廢氣處理相關的研究需要提上日程。

1、高校實驗室廢氣特征

1.1 種類及成分復雜

高校實驗室會經常進行化學實驗，藥劑種類較多且成分復雜，主要分為兩類。一類是無機污染物，氯化氫、溴化氫、硝酸等，另一類是有機污染物，二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮等。由此可見高校實驗室廢氣成分復雜，處理工作進行困難。

1.2 排放不穩定

高校實驗室使用的廢氣處理設備通常有固定式通風柜和可移動的集氣罩配合使用，在實驗室開啟排風系統時實驗室內部的廢氣才會排放，因此大部分高校實驗室廢氣排放時間成間歇性，時長無法固定。

1.3 量大且濃度低

國內高校實驗室的廢氣普遍使用敞開式集氣罩收集，為提高收集效率，需要注意將集氣罩口風速提高，此外高校實驗室的實驗計量不高，因此具有量大但濃度較低的特點。

2、高校實驗室廢氣處理工程特點

高校實驗室的用途是師生科研，因此對廢氣處理工作的質量和效果要求更高，不僅應保障廢氣排放達到國家規定標準，還要去除室內異味，削弱對實驗室正常使用的影響。高校同時實驗室為廢氣處理設備的預留空間十分有限，因此處理工程需要面對較大挑戰[1]。

3、高校實驗室廢氣處理工程設計

3.1 集氣風量設計

針對高校實驗室廢氣排放的特點，廢氣收集風量可以從兩個方面進行設計，一方面是通風柜氣量設計，以某藥學院的實驗室廢氣處理工程為例，該工程根據面風速對排風量大小進行了設定，其中面風速取值一般在0.3-0.5m/s之間，該實驗室設計時通過公式Q=S×V×h×μ=L×H×V×3600×μ計算得知單臺通風柜量取值為2000m3/h，此公式中各項內容如下：Q=排風量，單位設計為m3/h；S=操作窗面積，單位為m2；V=面風速度，單位m/s；h=通風柜長，以m為單位；H=操作窗高度，單位為m；μ=安全系數。該校實驗室通風柜規格全部為1800×850×2350，經測量得知實驗室面風速為0.35m/s，操作窗高度統一為0.8m。最終確定安全系數去1.1，由以上數據代入公式后獲得了最終通風柜風量。

另一方面是廢氣集氣罩氣量設計，該數據需要通過集氣罩口的風速確定，我國高校實驗室集氣罩口風速取值一般是1-2m/s，此數據同樣需要利用固定公式計算，即Q=π×R2×V×3600×μ。該校實驗室的集氣罩規格均為φ300，經測量該校實驗室集氣罩口風速為1.8m/s，取安全系數為1.1的值代入公式，式中Q=排風量；R=罩口半徑；V=罩口風速；μ=安全系數，經計算可得出結果，該實驗室的集氣罩風量為500m2/s。

3.2 廢氣處理工藝

高校實驗室常見的廢氣污染物有兩類，一類是有機廢氣，另一類的無機廢氣，目前廣泛使用的處理方式為回收和銷毀。主要處理技術如下，第一是吸收法，指使用化學中和的原理對實驗室廢氣中的水溶性、酸堿性廢物進行吸附處理。第二是吸附法，指使用吸附能力較強的吸附劑對實驗室廢氣中的污染物進行吸收處理。第三是生物法，指將廢氣溶解到水中在使用微生物進行處理。第四是光催化，在紫外線照射的作用對廢氣進行光合作用，達到降解污染物的效果。第五是等離子，即使用對廢氣增加電壓的方法處理廢氣。此外還有冷凝法、燃燒法等常見廢氣處理技術。

實驗室廢氣中含有的污染物成分較多，主要是氯化氫、溴化氫等，同時還有甲醇、乙醇等揮發性污染物，因此在設計廢氣處理工藝時應綜合考慮兩種類型的污染成分，由于無機物的處理過程較為簡單，因此處理方法以水吸收法為主，而揮發性有機物的性質差異性較大，處理方式也比較多樣化。依舊以某藥學院為例，該學校的實驗室中廢氣成分主要為揮發性有機物，在設計處理技術時使用的是將冷凝法、吸收法、燃燒法等幾種處理方式相結合的處理方法，以促使該實驗室的廢氣達到排放標準。

3.3 廢氣處理設備

以某藥學院為例，該學校實驗室原有的廢氣處理裝置占地面積較大，為提高實驗室空間利用率，在飛處理設備選擇是將其原有的處理設備換成了一體化廢氣處理裝置。同時新的廢氣處理設備中的填料選擇按照該校實驗室內的廢氣類型設計，使用了SDG-2吸附劑，有效使該實驗室廢氣吸收效果得到了提升。且該實驗室廢氣中酸性成分較多，因此吸附劑選擇上使用的是吸收效果較強的氫氧化鈉堿液。而對于實驗室內的有機廢氣選擇的吸附劑材料為活性炭顆粒、硅膠等，不僅方便在廢氣吸附裝置內填裝更換，阻力也比一般的填裝材料更低。

3.4 廢氣處理系統

實驗室廢氣處理系統需要注意兩方面的設計內容，一方面是自動添加堿液，實驗室廢氣處理工作需要專人負責添加堿液，為減少人工投入可以設計自動添加程序，當設備中循環箱的PH值低于設定數值自動添加系統就會開始工作直到PH值達到設定標準。另一方面是風機和水泵的控制，實驗室廢氣處理設備可以在實驗室設立遠程開關，將風機與水泵使用一個開關聯合控制，同時使用管道靜壓調整風機的轉速。

3.5 預防二次污染

一體化廢氣處理裝置使用時會定期產生廢液，為防止二次污染，高校實驗室應將廢液交由第三方作危險品處置，此外實驗室廢氣處理設備在工作時會產生噪音，因此高校實驗室的處理設備上應安裝消音器，或將風機放置在隔音箱內，避免在運行過程中產生過大噪音污染[2]。

結語:

綜上所述，高校實驗室廢氣收集處理均有一定難度，本文設計的實驗室廢氣處理工程不僅突破了高校的實驗室廢氣處理困難，還有效避免了二次污染的現象產生，對常見的實驗室廢氣處理效率達到了國家規定的排放標準。