化学实验室废水处理现状与研究进展_江华

化学实验室废水处理现状与研究进展

江 华

（安庆技师学院，安徽安庆，210002）

摘 要：化学实验室废水处理一直以来不为人们所重视，但其对环境造成的污染以及对人体产生的危害不容忽视。处理好实验室废水并使其达标排放，是一项重要任务，对促进环境保护、提高现代生活质量至关重要。 关键词：化学实验室废水；环境污染 ；废水处理；现状；研究进展。

中图分类号：X703； 文献标识码：A； 文章编号：1009-1114（2013）01-0029-03

The Status Quo and Research Development of the Laboratory Effluent Treatment

JIANG Hua

Abstract: The chemical laboratory effluent treatment has long been ignored. Its pollution to the environment and its harm to the human body should deserve serious attention. It is an important task to carry out effluent treatment so as to meet the national releasing standard, which is vital to environmental protection and high life quality.

Key words: chemical laboratory effluent; environmental pollution; effluent treatment; status quo; research development. 收稿日期：2013-03-28

作者简介：江华，1962年出生，安徽安庆人，安庆技师学院讲师。

0.引言

随着高校的大幅扩招与学生人数的激增，高校化工类及相关专业实验室规模在日益骤增。我国经济的高速发展带动科研规模进一步扩大，致使实验室废水排放量及排放的污染物种类日益增多。据报道和我们近两个多月的市场调研，很多实验室对废水不加任何处理就排入下水道。实验废水的成分相当复杂,含有较多的酸、碱、氰化物、六价铬、砷化物、 酚、苯、甲苯、二甲苯等有毒有害的物质,有的甚至是剧毒物质，直接排放会对人们的身体健康和环境造成严重污染。随着人们对生活环境的要求越来越高,人类环保意识也越来越强，逐渐认识到实验室废水的严重危害性。为此，国家环保总局发出通知,要求自2005年元月l日起,对科研、监测(检测) 、试验等实验室、化验室、试验场按照污染源进行管理,纳入环境监管范围。寻找一种经济、高效、节能、环保、简单易行的化学实验室废水处理工艺已经刻不容缓。

1.化学实验室废水的产生和状况

传统的化学实验室废水主要分为无机废水、有机废水和综合废水。无机废水主要含有重金属，如汞、铅、铬及氰化物、砷化物、氟化物等；有机废水主要含有酚、苯环类、硝基化合物、多环芳烃、多氯联苯等致癌物质。综合废水是指既含有机污染物又含无机污染物的废水，并且两者含量都很大。高校实验室废水是综合废水，因为学生通常要做有机、无机、分析及专业实验。而工厂和科研单位实验废水通常与他们的生产产品和科研类别有关，要么是有机废水，要么是无机废水。从排放量来看，高校废水排

放量一般比较大。

2.化学实验室废水处理方法

化学实验室使用的试剂和药品,少则近百种,多则上千种。所用化学试剂包括常见酸、碱、重金属盐和酚及其它有机物等, 其中大多数都能对环境产生严重污染,许多试剂及其反应废弃物如各种酸碱、重金属盐及有机物等对环境和人体健康危害极大。它们之中有些可以在环境中长期存在，很难降解；有些通过食物链富集进入人体而造成毒害作用;有些甚至在降解的过程中又造成了二次污染[1]。实验室废水有害物质种类虽多，但可以分门别类地处理。

2.1. 重金属废水的处理

重金属废水的污染对人类危害极大。以铜、镉、铅废水的处理为例。铜本身毒性很小，但接触高浓度铜化合物时可使皮肤发炎和坏死。镉是一种有毒物质，在人体内可残留3-9 年。镉盐中毒后潜伏期极短，可造成休克甚至致死。慢性镉中毒可引起骨质变软。铅及其化合物对人体的很多系统都有毒性作用，会引起神经衰弱、贫血和肾炎。对含较高浓度的重金属离子废水可以用电解法和化学沉淀法来处理。刘晓燕等[2]用沉淀法处理实验室废水中的铜，采用在碱性条件下使铜变成Cu(OH)2沉淀以除去废水中的铜，取得了较好的效果。另外，我们要从源头上减少污染物的排放，如实验设计要合理，尽量减少有毒有害物质的使用。有一些实验尤其是化工类实验，可以采用微型实验的方法进行，以减少废物的生成等。

2.1.1. 汞及含汞废液[2]

实验内容涉及到汞单质很少，大多是不小心或实验失

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芜湖职业技术学院学报2013年第15卷第2期

误所致，如打碎温度计或极谱分析操作失误等。对于这类危害物的处理通常是及时清除散装的汞,用滴管、棉花或用在汞的酸性溶液中浸过的薄铜片、粗铜丝收集于烧杯中,用水覆盖。散 落于地面难以收集的微小汞珠,应尽快撒上硫磺粉,使其化合成毒性较小的硫化汞后清除干净；或喷上20%三氯化铁的水溶液,干后再清除干净。化合物汞包括有机汞和无机汞,有机汞的废液可加入一定量的氧化剂分解为无机汞；无机汞的废液一般要调节 PH为8 ～10,再加入硫化物变成硫化汞沉淀，因为其溶度积很小,为4×10

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陷，我们可以使用臭氧与其它方法相结合的办法，对废水处理的方案进行改进。西方国家近年来都建立了大规模的臭氧污水处理厂，美国地下水技术公司 在试验用臭氧化技术处理土壤及地下水污染取得成功。总之，有机废水成分复杂，其处理方法也各有不同。

2.2.1. 芳烃硝化废水的处理

芳烃硝化废水主要来源于芳基硝化实验,芳基硝化实验一般采用的是混酸硝化方法,过程中产生的污染物主要包括2 - 硝基酚、4 - 硝基酚、4. 6 -二硝基甲酚、 2. 4 - 二硝基酚、2. 6 - 二硝基甲苯、2.6 - 二硝基甲酚和硝基苯等数十种污染物, 毒性大,处理难。废水呈深酱色,气味难闻,含酚浓度高达0. 004mg/L 以上, COD 达 1100mg/L,属于高浓度有机废水,实验室处理包括活性炭、 磺化煤等吸附法,络和萃取剂萃取法和化学氧化法等,特别是吸附法处理硝基废水具有工艺流程短,操作简 单,处理效率高的特点,适合实验室操作。姜笔存等[ 7 ] 采用一种新型ZVI-Fenton集成工艺作为硝化废水预处理技术，该技术由新型零价铁(ZVI)-芬顿(Fenton)预处理,生物处理及树脂深度处理三部分组成，对含胺类有机废液的处理取得了令人满意的结果。

2.2.2胺类有机废液的处理

含胺类有机废液主要来自于染(颜) 料中间体,药物中间体等实验，使用络合萃取法见多，吴方宁等[ 8 ]对含胺类有机废液进行萃取,具有相当高的COD去除率,废水的各项指标均达到了实验室排放要求,并且工艺简单,设备投资少,运行成本低、操作方便。

2.2.3. 高浓度有机废液的处理

高浓度有机废水主要来自对天然植物、动物的冲洗、粉碎、提取有效成分等工序,还有部分来自于失效的有机试剂,具有有机物浓度高, SS高, pH值低,能使水质变化大等特点。采用以水解酸化+接触氧化为主体的生化处理工艺,不仅能有效 去除水中有机物悬浮物,而且运行可靠,处理费用低,处理效果好,出水水质满足排放要求。潘安济、苗田林等[ 9] 对苹果汁加工生成的含高浓度有机废水进行处理。该法采用先水解酸化、后接触氧化的方法使处理后的水质满足《污水综合排放标准》 (GB78-96)中的二级标准

2.3. 实验室其他废液的处理

2.3.1. 浓酸浓碱、无机盐和碱类废水的处理 酸、碱废液在化学实验室内最常见。这类废水会造成农田土壤的板结和盐碱化，使农作物减产。浓酸浓碱废水对建筑物、水生生物也有很大的危害。一般清洗玻璃器皿的废液,因经大量水洗涮,浓度极小,故可直接排放。浓度较高的酸碱废液,平时分开贮存,定期混合再中处理,做到以废治废,使其PH值在6. 5—8. 5之间,达到排放标准。处理这类废水同样可用物理处理法 （离心分离、沉淀、过滤）、化学处理法（中和法、化学沉淀、氧化还原等）、物理化

。常用的硫化物有H2S、Na2S、NaHS、(NH4)S作

为药剂来沉淀汞。由于汞有剧毒,滤液用活性碳过滤排放。张长水等[ 3 ]用H2S、Na2S处理含汞离子浓度为2.13×10- 3的汞废水，处理后的废水中汞离子的浓度≤1.1×10- 55。取得了令人满意的结果。

2.1.2. 含铬废液的处理

[ 3 、4、5]

铬的化合物一般均为氧化剂，实验中使用的铬氧化剂是废液中铬的主要来源之一。另外，电镀废水、铬酸洗液及制备有机化合物等也通常是含鉻废水的主要来源。处理方法是将含有Cr3+和Cr5+两种价态的重金属废液加入还原剂 ,如硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、二氧化硫、水合肼或者废铁屑,在酸性条件下将Cr5+还原为Cr3+,然后加碱，如NaOH、Ca(OH) 2、Na2CO3 等。调节pH值,使Cr形成低毒的Cr(OH)

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沉淀,清液可直接排放,沉淀经脱水干燥后回收综合利用,

或用焙烧法处理,使其与煤渣或煤粉一起焙烧,处理后的铬渣可填埋。孙成静[4]等将电镀含鉻废水经上述方法处理后废水完全达到国家有关排放标准。

2.1.3. 含银废液的处理

化学实验室的含银废液主要来自银量分析、银镜反应、电镀和实验用银化合物等。银是贵重金属，处理含银废液主要是以回收银的方法见多。任雪峰等用NaCl浸泡含Ag+1废水，得到AgCl沉淀，然后洗涤、过滤、干燥回收价值昂贵的AgNO3此方法所用药品价格低廉，操作简单，回收率高。既变废为宝，减少了教学费用，又消去了实验室含银废水对环境的影响。

2.2. 有机废水的处理

有机废水一般含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质，往往难以由生物进行降解，易造成水质富营养化，危害比较大。现在越来越多的水处理新技术在兴起运用，臭氧高级氧化技术是其中之一 。臭氧的氧化还原电位是 2.07 V ,仅次于氟，具有很强的氧化能力。臭氧具有化学氧化特性和产生活泼的羟基自由基，原电位为 2.80 V，反应能力强，速度快。臭氧与污染物反应，使有机物大分子断裂，生成分子量小、无色的有机酸、醛等中间产物。利用臭氧降解染料废水，使染料脱色，是较快而有效的方法之一。但是臭氧氧化过程中也可能产生一些有害副产物，这一方面是由于臭氧用量不够，反应不完全，另外臭氧的氧化活性具有很高的选择性造成的。为弥补缺

[5]

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江华：化学实验室废水处理现状与研究进展

学处理法（吸附、离子交换、膜分离）和生物处理法（好氧、厌氧）进行处理 。

2.3.2. 悬浮物和胶体颗粒污染物废水的处理 混凝法和气浮法也是水处理中常用的方法。对于悬浮物和胶体颗粒的污染物可以使用混凝法，加入混凝剂搅拌，使胶体脱稳，结成大颗粒絮体而发生沉降。常用的混凝剂是铝盐和铁盐，有硫酸铝、 明矾、铝酸钠、三氯化铝、碱式氯化铝、硫酸亚铁、硫酸铁及三氯化铁，还有聚丙烯酰胺等。处理流程包括投药、混合、反应及沉淀分离几个部分气浮法是固液分离和液液分离的一种技术。它是用某种方法产生大量的微气泡，使固体或液体污染 物微粒粘附在微气泡上，上浮形成浮渣。适用于比重≦1的悬浮物、油类和脂肪。按汽泡产生的方法，可分为加压溶气气浮法、喷射气浮法、机械细碎空气气浮法、多孔材料鼓风布气气浮法和电解气浮法等 。

2.3.3. 沉淀物的处理

在实验废水处理后产生的沉淀物中，我们对其中有价值并有条件回收的物质可以先进行回收利用，如对用活性 炭吸附法处理重金属产生的沉淀物可以进行解吸、电解，提取其中有用物质。离子交换法处理废水也可以进行解吸、浓缩，再利用其中有用物质。对污泥可以进行浓缩，经过自然干化之后用于堆肥，也可以用作人工湿地污泥，或经过机械脱水之后干燥焚烧、填埋等方法。

2.3.4. 含氰废液的处理[ 4 ]

含氰废液主要来自于电镀实验和冶金实验。孙成静等采用电解和化学氧化两部法处理含氰废液。该法运行稳定，操作简单、经济出水达标率高。具体做法是：低浓度的氰化物废液可以加入 NaOH调节PH值至10以上,再加入HClO (约3% ) ,充分搅拌,使CN-被氧化分解,使有 毒的CN- 变成无毒的CO2 和N2。 NaCN +NaOH +HClO =NaCNO +NaCl +H2O 2NaCNO + 2HClO = 2CO2 ↑ + N2 ↑ + H2 ↑ +2NaCl 含氰化物废液一定不能与酸混合,以免生成剧毒的HCN气体而造成中毒。

2.3.5. 含磷废液的处理

含磷废液主要来源于电镀、表面活性剂实验及清洗废液。污染严重、残留时间长,不易降解,对人体健康危害极大且难以处理。累托石[ 7 ]是一种由类云母层和类蒙皂石层形成规则间层的粘土矿物,遇水膨胀崩解、水中粒度一般为1 - 2μm,累托石具有较大的亲水表面,在水溶液中显示出良好的亲水性、分散性和膨胀性,含磷废液用累托石进行吸附,可达到排放标准，同时累托石经冲洗后可再生利用。

3.实验室废水处理未来的发展方向展望

[9、10、11]

化,达到国家排放标准。每种废水处理方法都是一种单元操作,由于高校化学实验室废水污染物是多种多样的, 不可能只用一种方法就能把所有污染物去除殆尽,因此处理废水往往需要几种方法组合才能取得较好的处理效果。目前国内外有许多处理方法，如混凝沉淀法、半透膜法、反渗透法等,我们在实际应用中要从经济性、安全性和处理效果入手,以最少的投资处理获得最大的环境效益。因此,如何有效的减少废液排放以及对废液进行系统分类和妥善处理已成为环保领域一个新的热点。

我国为防止水环境污染颁布了污水综合排放标准地面水环境质量标准、农田灌溉水质标准、污水排入城市下水道水质标准等许多标准。处理后的水可以参考上述这些标准进行排放。实验室废水的排放是一个重要的污染源。治理好实验室废水并使其达标排放，是一项重要任务，对促进环境保护、提高现代生活质量至关重要。随着科技的快速发展，水处理的新方法、新技术也在不断涌现，除前面提到的臭氧高级氧化技术、Fenton 试剂均相催化氧化技术、超声波降解水中化学污染物技术之外，还有半导体(如TiO2)光催化氧化技术、电催化氧化（用半导体或贵金属作阳极）技术以及各种高级氧化技术的联合应用技术等，这些高新处理技术将成为今后废水处理研究的热点。

文稿责编 徐世前

参考文献

[1] 蔡成翔、沈文闻、凌绍明. 高校化学实验废水的处理. 广西民族学院学报 (自然科学版) , 2001

[2] 刘晓燕. 化学实验室常见废液的处理. 绵阳师范高等专科学 校学报, 2000,

[3] 张长水、张立敏,王洁新. 化学实验室常见废液处理的探讨. 洛阳农业高等专科学校学报, 2001

[4] 孙成静、李自林、郑筱梅. 电解、化学两步氧化法处理高浓度 电镀含氰废液. 电镀与环保, 2005

[5]任雪峰、宋海等从实验室含银废液中回收银的实验研究.河西学院学报，2009.

[6] 鲍世聪、孙家寿、刘羽. 柱层累托石材料对有机废水的处理及效果评价. 岩石矿物学杂志, 2001

[7]姜笔存等芳烃硝化废水毒性削减技术的研究.南京大学硕士论文.

[8 吴方宁、张全英. 络合萃取法对含胺类有机废水的处理. 化工中间体, 2005

[9 潘安济、苗田林. 苹果汁加工高浓度有机废水的处理. 工业用 水与废水, 2004

[10] 王春萍、实验室废液的处理. 济南教育学院学报，1999

[11]王家琪. 关于化学实验室的废液的处理讨论. 化学教育，1998

废水处理实质上是采用各种手段和技术将废水中的污染物分离出来或将其转化为无害物,从而使废水得到净

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