分析化學實驗廢液管理的研究進展

曾琪

（四川職業技術學院 建筑與環境工程系，四川 遂寧 629000）

引言

“化學廢液”指的是實驗室廢棄物中的一般化學廢液和劇毒化學廢液。廢液按照污染程度可以分為高濃度和低濃度實驗廢液；按照所含主要污染物的性質分為有機、無機及生物實驗廢液[1]。《國家危險廢物名錄》（2016版）中規定，“在開發和教學活動中，化學和生物實驗室產生的廢物都屬于危險廢物”，因此分析化學實驗過程產生的廢液應該按照危險廢物來進行管理[2]。根據教育部《關于開展高等學校實驗室危險品安全自查工作的通知》（教技司[2015]265號）文件和《教育部辦公廳關于加強高校實驗室安全工作的通知》（教高廳[2017]2號）文件，高等學校需要對化學實驗廢棄物進行分類管理，并通過有資質的企業來進行處置。因此，本文系統總結了有關化學實驗廢液處理方法和技術的研究，探討了目前高校分析化學實驗廢液管理存在的問題及解決措施，為化學實驗廢液處理技術及工藝的進一步發展提供參考資料。

1 化學實驗廢液管理研究現狀

化學實驗會產生較多的廢液，其危害性很大，不能隨便傾倒，必須經過適當的處理。目前，絕大部分學校制定了化學實驗室管理制度，但是并沒有制定化學實驗廢液的處理標準及細則；同時由于學校化學實驗室廢液的處理量達不到經濟規模，缺乏專業技術人員來執行廢液管理的相關工作，國內絕大部分高校都沒有自己的廢液處理流程和設施。因此，很多化學實驗室對產生的廢液不加任何處理就直接排入下水道或環境水體中，這將對周邊的水、大氣、土壤等環境造成極嚴重的危害，損害人類的身心健康。而化學廢液不加處理暫存于校園則會形成校園內安全隱患，師生可能處于嚴重污染或有致癌性的校園環境中，影響師生身心健康。因此，高等學校化學實驗室廢液管理需要各級各部門加強重視，對化學廢液的管理與技術及工藝進行不斷的探索。

1.1 化學廢液的分類及危害

化學實驗過程中會產生較多的廢液，主要是實驗過程中剩余的試劑、溶劑、貯備液、標準溶液和器皿的洗滌水以及混合物和過期藥品試劑等，根據實驗內容的不同可能含有酸、堿、六價鉻、銀、鉛、鋅等有毒有害甚至劇毒的物質[3]。其常見的分類及危害如下：

1.1.1 酸、堿廢液及其危害

化學實驗各類酸、堿的用量較大。當廢液呈酸性時，若未經嚴格處理從實驗室直接進入到生活排水管網系統有可能會腐蝕管道，使管道容易斷裂。當含量較高的酸堿廢液直接排放到江河湖泊，則會污染河流、污染環境，對水生生物及家畜家禽，甚至是人類自身健康都可能造成不可估計的影響。因此，將含有酸堿廢液隨意排放不僅會對環境造成污染和破壞，而且也是一種資源的浪費。

1.1.2 有機廢液及其危害

化學實驗室廢液中的有機物成分復雜，主要為有機溶劑、油脂類，有的可能還含有毒的芳香族化合物和雜環化合物。有機廢液色度高，有異味，如由于生物降解作用，有機廢液會使受納水體缺氧甚至厭氧，多數水生物將死亡，從而產生惡臭，惡化水質環境。對人體健康危害嚴重，如人體飲用含有千分之幾毫克甲醇的水，就會導致眼睛失明。有機廢液會在自然環境中不斷累積、儲存，最后在生物體內富集，危害人體健康。

1.1.3 重金屬廢液及其危害

實驗室廢液中的重金屬可能有汞、鎘、鉛、鈷、銅、砷、鎳、鉻等，不能被生物降解為無害物。重金屬廢液進入水體后，除部分被水生物、魚類吸收外，其他大部分易被水中有機和無機膠體及微粒物所吸附，再經聚集沉降沉積于水體底部。它在水中濃度隨水溫、PH值等不同而發生變化，冬季水溫低，重金屬鹽類在水中溶解度小，水體底部沉積量大，水中濃度小；夏季水溫升高，重金屬鹽類溶解度大，水中濃度高。因此，重金屬廢液污染水體后，危害持續時間長。

1.2 化學廢液管理的研究現狀

日本高校是校園廢污處理最成功的模式。東京大學、京都大學對化學實驗廢液的管理專門制定了一系列措施，如規定了化學廢液分類的方法；規范了化學廢液處置流程，建立了化學廢液信息管理系統；設立了化學實驗室專用廢液排放系統；對實驗室排出的廢液進行監測；加強宣傳和教育等[4]。

國內部分研究者對化學廢液的管理進行了不同的探索[5-7]。崔艷平[8]針對分析化學實驗室常見的三種含鉻、錳、銀的重金屬廢液的處理進行了研究，利用重金屬不同的理化性質選擇合理的方式來對廢液進行處理，但由于其廢液處理過程操作復雜，成本較高而需要進一步改進。唐歡等對化學實驗室常見的含鉻[9]、汞、鉛的重金屬廢液處理方法進行了研究，用化學還原法對含鉻廢液進行了處理，用硫化物沉淀法對含汞、鉛的廢液進行了處理。刑楠楠從化學實驗內容的選擇應該綠色化[10]、減少實驗試劑的用量、推廣連續性的實驗內容三個方面提出了高校分析化學實驗室廢液的管理建議。段睿等對分析化學四大滴定實驗中產生的含錳廢液[11]、鉛鉍混合液、含銀廢液的處理方法進行了探討，對實驗教學提出了建議并強調了綠色化學的重要性。

2 分析化學實驗室廢液處理探討

對分析化學廢液而言，由于廢液成份的不確定性以及混合之后帶來的潛在危險性，所以應首先考慮在發生源對廢液進行處理，即“原點處理”。“原點處理”的原則是指要盡量在廢棄物產生的源頭就近對其進行處理。目前，我院環境監測與治理專業開設了分析化學實驗課程，隨著招生規模的擴大，18環境專業學生人數增加到130多人，對實驗藥品、試劑及儀器設備的需求量猛增，實驗過程產生的廢液也相應猛增。因此如何有效地減少分析化學實驗室廢液的排放量及對廢液進行妥善處理是教學過程中應該重視并探討的問題。

2.1 將廢液知識引入課程

將有關廢液的知識增加到分析化學實驗的基礎知識里面，實驗室需建立一套完整的化學廢液管理制度及實施細則，同時建立與之配套的管理機構和監管體系，使化學廢液管理能夠依據管理制度有效地開展。通過教師課堂教學及學生課后查資料，不僅使學生學到了廢液管理相關知識，還提高了學生的環保意識。如可以結合教學實驗增加趣味小實驗，如可做一定濃度的廢酸液對金屬管道的腐蝕實驗，一定濃度的有機廢液對金魚的毒害性實驗等，讓學生直觀了解到廢液對人類健康和環境的危害，從而不僅讓他們認識到養成良好實驗習慣的重要性，還有效提高了大家的環境保護意識。

表1 分析化學實驗教學內容及學時分配

2.2 實驗教學內容改革探討

分析化學實驗有嚴格規范的基本操作要求，要求學生在理解和掌握分析化學基本理論知識的基礎上，重點訓練學生的基本操作技能。因此，在保證教學效果和實驗效果的前提下，針對高職院校學生的特點合理選擇實驗教學內容，去除毒性大的教學實驗，采取措施減少化學廢液的產生。盡量推行微型實驗，盡可能少地使用藥品和試劑，如將50mL滴定管換成25mL，在移液管、吸量管、滴定管的基本操作技能訓練中可用自來水代替試劑進行操作練習；采用鏈式實驗法，合理選擇實驗內容，將污染物回收作為另一實驗的原材料，如0.1mol/L NaOH溶液的配制和標定實驗、0.1mol/LHCl溶液的配制和標定實驗中的剩余酸堿溶液可用于后續滴定終點的操作技能訓練；采用理實一體教學，利用多媒體軟件播放教學實驗操作，不但具有直觀、形象的特點，還可以讓學生們反復觀看，有利于節約藥品試劑，削減或消除實驗過程對環境造成的污染；對許多涉及藥品用量、濃度的實驗進行探索和改進，如工業氫氧化鈉中NaOH和Na2CO3含量的測定實驗中，將準確稱取9.5g試樣改為準確稱取1.3～1.5g試樣，最多可以節約藥品1090克；在藥片或水果中維生素C含量的測定實驗中，將準確稱取粉末0.2g改為準確稱取粉末0.1g，可以節約3瓶維生素C藥片等。分析化學實驗教學內容設置見表1。

2.3 化學實驗廢液管理探討

教育部和高等學校要高度重視實驗室環境安全，具有先進的環保理念，建立嚴格的管理制度。對化學實驗過程中產生的酸堿廢液應首先考慮回收和綜合利用。當酸堿廢液濃度較高時，含酸廢液含酸量達到4%以上、含堿廢液含堿量達到2%以上時，就存在回收和綜合利用的價值。工業上可以用以制造硫酸亞鐵、石膏、化肥，或供其他工廠使用，實驗室可用來作為其他實驗的試劑。濃度低于4%的酸液和濃度低于2%的堿液，其回收利用的意義不大，可以考慮中和處理。

對化學實驗廢液通過分類收集可以提高廢物回收利用和無害化處理水平，分類收集時要在容器的標簽上注明必要的信息，包括廢液主要成份、實驗名稱、收集時間、負責人以及聯系方式等作為廢液處理的依據，同時可以提高處理質量和效率。一般性洗滌用水可直接排放，實驗器皿的洗滌水和實驗殘液的排放則通過分類收集集中進行處理，這樣可有效減少廢液處理量，降低處理裝置的運行成本，處理后的清水可作為沖洗用水。實驗室廢水與生活廢水不能全部混在一起排入城市污水管網，因此，有必要對高校化學實驗室的排水系統進行改造，設立化學實驗室廢液排放專用管道，并在專用管道上安裝必要的檢測及處理裝置。

學校統一購買需要的化學藥品試劑，從源頭上管理并控制化學藥品的總量，減少安全和污染隱患的存在。全國化學教學開設的實驗項目基本相同，能夠產生大量廢液的有二十幾項，針對這些實驗項目產生的廢液開展處置方法和工藝的研究，有助于減少化學廢液排放的總量。

3 結論

對于化學實驗廢液管理得出以下結論：

⑴有關部門加大資金和設備的投入，實驗工作者提高自身環保意識，養成良好的實驗習慣，規范實驗操作，將化學實驗廢液的危害盡可能降到最低；

⑵化學實驗廢液成份復雜，濃度瞬時多變，用單一的處理方法無法處理各種類型的污染物，因此需要多種方法結合才能達到好的處理效果；

⑶化學廢液的管理需要建立起科學規范的廢液等級及處理方法的部門標準或管理辦法，以規范高等學校的化學廢液管理。