实验室化学废弃物的处理方法
由于实验室缺乏专业设施和专业技术人员,且处理量达不到经济规模,因此目前实验室的化学废弃物主要由具备相应处置资质的单位负责处理。但在这些单位回收处理之前,实验室必须采取有效措施,对化学废弃物进行分类收集、妥善储存、合理回收或简单处理,防止其扩散、流失、渗漏或产生交叉污染。
(1)化学废弃物的分类收集和储存
①实验室的废液一般分三类收集,即含卤素有机物废液、一般有机物废液和无机物废液。某些废液不能相互混合,如:过氧化物与有机物;氰化物、硫化物、次氯酸盐与酸;盐酸、氢氟酸等挥发性酸与硫酸等不挥发性酸;浓硫酸、磺酸、羟基酸、聚磷酸等酸与其他酸;铵盐、挥发性胺与碱。
②化学废弃物的收集应使用专用收集桶或旧试剂瓶,桶口或瓶口应能良好密封,不要使用敞口或有破损的容器。废气可用适当溶剂吸收,装入棕色玻璃瓶密封储存;废液可用棕色玻璃瓶收集并密封储存;废渣可用塑料瓶或塑料袋收集并密封储存。储存化学废弃物的容器不可装满,溶液体积不可超过容器容积的90%,以防止溢漏。容器表面应粘贴标签,标签上应注明内容物的名称、含量、产生时间、实验者姓名等。
③化学废弃物应储存在专门的场所或房间,环境应避光、阴凉、通风和干燥,并远离火源和热源。储存时间不应超过一周,特殊废弃物应立即处理,如硫醇、胺等能发出臭味的废液,能产生氰、磷化氢等有毒气体的废液,燃烧性强的二硫化碳、乙醚等废液。
④化学废弃物储存时应注意:酸应远离钠、钾、镁等活泼金属、氧化性的酸或易燃有机物以及氰化物、硫化物等相碰后会产生有毒气体的物质;碱应远离酸和一些性质活泼的物质;易燃物应避光储存,并远离一切有氧化作用的酸,或能产生火花火焰的物质。易挥发、毒性大的有机溶剂,如三氯甲烷、四氯化碳等,应在其上面覆盖一层水,以减少挥发,并储存于实验室阴凉处。
(2)化学废弃物的回收
从实验室的化学废弃物中直接进行回收,既可解决环境污染问题,又可节约实验经费和资源。
①有机溶剂的回收 实验室的废液主要是有机溶剂,通常可由实验室自行回收。一般方法是:先在分液漏斗中洗涤,再进行蒸馏或分馏以精制、纯化,所得有机溶剂纯度较高,可重复使用。由于有机溶剂通常具有挥发性和毒性,因此整个回收过程应在通风橱中进行。
下面列举几例常见有机溶剂的回收方法。
(i)乙醚:先用水洗涤乙醚废液一次,再用酸或碱调节pH值至中性,然后用0.15%的高锰酸钾溶液洗涤至紫色不褪,经蒸馏水洗后,再用0.15%～1%的硫酸亚铁铵溶液洗涤以除去过氧化物,最后用蒸馏水洗涤2～3次,弃去水层,用无水氯化钙干燥,过滤,蒸馏,收集33.15～34.15℃的馏出液,保存于棕色带磨口塞子的试剂瓶中。
(ii)石油醚:先将石油醚废液在(81±2)℃的水浴上蒸馏15～20min,馏出液通过内径25mm、高750mm的玻璃柱以除去芳烃等杂质,柱内下层装60～100目硅胶,高600mm,上层装70～10目氧化铝,高50mm,用前于150～160℃活化4h,然后进行分馏,收集60℃以上的馏出液。重复分离,直至空白值(n=20)和透光率(n=10)检验合格。
(iii)三氯甲烷:先将三氯甲烷废液按顺序用蒸馏水、浓硫酸(三氯甲烷量的1/10)、蒸馏水、0.15%盐酸羟胺溶液洗涤,再用重蒸水洗涤2次,然后用无水氯化钙脱水干燥,放置数日,过滤、蒸馏,蒸馏速度为每秒1～2滴,收集沸程为60~62℃的馏出液,保存于棕色带磨口塞子的试剂瓶中。对蒸馏法不能除去的有机杂质,可用活性炭吸附纯化。
(iiii)四氯化碳:含双硫腙的四氯化碳应先用硫酸洗涤一次,再用蒸馏水洗涤2次,弃去水层,用无水氯化钙干燥、过滤,在90～95℃的水浴上蒸馏,收集76～78℃的馏出液;含铜试剂的四氯化碳应用蒸馏水洗涤2次后,用无水氯化钙干燥、过滤、蒸馏;含碘的四氯化碳应先滴加三氧化钛至溶液呈无色,再用蒸馏水洗涤2次,弃去。
②金属的回收 常见金属的回收方法如下。
(i)铂:将含铂废液加热溶于王水,过滤、滤渣用水洗,合并滤液与洗液,蒸干,加水及等体积的盐酸再蒸干。
(ii)银:将含银废液在搅拌下加入浓盐酸,直至不再析出白色乳状氯化银沉淀。静置,待沉淀沉降完毕后倾出母液,用蒸馏水以倾泻法充分洗涤沉淀至完全除去铁离子和氯离子。在适当的容器内用硫酸(1:4)或10%～15%氯化钠溶液及金属锌棒还原处理氯化银沉淀,直到沉淀不再含白色氯化银粒子,而是析出暗灰色粉末状金属银沉淀,再用蒸馏水以倾泻法洗涤除去沉淀中的游离酸和锌粒子,然后将粉末状银烘干,在石墨坩埚中熔融。
(iii)汞:将废弃的金属汞置1L烧杯中,用水漂洗几次后,用纱布过滤于800ml烧杯中,再用水漂洗几次,加入2mol/L的硫酸500ml,控制电压2.8～3.0V,输出电流150～200mA,在不断剧烈搅拌下电解至汞盐析出,反复电解三次,阴极即得纯汞。
(iiii)钠:将废弃的金属钠置于圆底烧瓶中,加入液体石蜡或甲苯等溶剂,加热回流,使钠完全熔融,趁热倒入蒸发皿中,自然冷却。待钠凝固后,倾去溶剂,将钠保存于含煤油或石蜡的试剂瓶中。
(3)化学废弃物的一般处理方法
①焚烧法 对可燃性废液,可置于燃烧炉中燃烧,若量少可选择室外安全的地方燃烧;对难燃烧的废液,可与可燃性物质混合燃烧,或喷入配有助燃器的焚烧炉中燃烧;对燃烧后可产生二氧化氮、二氧化硫、氯化氢等有害气体的废液,可用配有洗涤器的焚烧炉燃烧,或用碱液洗涤燃烧废气以除去有害气体;对废渣,可溶于可燃性溶剂中燃烧。
②吸附法 用活性炭、硅藻土、矾土、层片状织物聚丙烯、聚酯片、氨基甲酸乙酯泡面塑料、稻草屑、锯末等吸附剂充分吸附有害成分后,与吸附剂一起焚烧。
③溶剂萃取法 对含水的低浓度废液,可用与水不相混溶的正已烷等挥发性溶剂萃取,分离出溶剂后焚烧。
④蒸馏法 利用废液中各组分的沸点不同,采用蒸馏或分馏的方法除去有害成分。
⑤中和法 通过酸碱中和反应,调pH值至中性。
⑥沉淀法 加入合适的沉淀剂,并控制温度、pH值等条件,使有害成分生成溶解度很小的沉淀物或聚合物除去。
⑦水解法 对有机酸或无机酸的酯、某些有机磷化合物等易水解的物质,可加入氢氧化钠或氢氧化钙,在室温或加热下水解。若水解产物无害,可中和、稀释后排放;若水解产物有害,可用吸附等适当的方法处理后再排放。
⑧氧化法加入合适的氧化剂,如臭氧、含氯化合物等,使有害成分转化成无害或危害较小的物质。
⑨还原法 对重金属,可加入合适的还原剂,如铁屑、铜屑、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠和硼氢化钠等,使之转化成易分离除去的形式。
