實(shí)驗(yàn)室廢液處理是實(shí)驗(yàn)室三廢處理之一,產(chǎn)生的廢液包括一般洗滌廢水和化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液,對一般洗滌廢水,采取循環(huán)用水系統(tǒng),使廢水在一定的實(shí)驗(yàn)過程中多次重復(fù)利用,節(jié)約用水,把實(shí)驗(yàn)室廢水處理排放量控制在少。對化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液,需要進(jìn)一步處理,達(dá)標(biāo)后才能排放。
實(shí)驗(yàn)室廢液的凈化方法一般可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物化學(xué)法四類。
物理法有:沉降、過濾、離心分離、蒸發(fā)結(jié)晶(濃縮)、萃取、吹脫等。
化學(xué)法有:沉淀、中和、氧化還原、電解、離子交換等。
物理化學(xué)法有:絮凝沉淀、吸附、浮選、反滲透、電滲析、超過濾及超吸附等。
生物化學(xué)法有:活性污泥法、生物膜法、生物氧化塘等。
在實(shí)際實(shí)驗(yàn)室廢液處理中,往往要通過實(shí)驗(yàn)、比較,確定出有效、經(jīng)濟(jì)合理的處理方法,對于成分復(fù)雜、數(shù)量較多的實(shí)驗(yàn)室廢水,常聯(lián)合運(yùn)用幾種方法進(jìn)行系統(tǒng)處理,終達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
下面介紹幾種實(shí)驗(yàn)室廢水廢液處理的常用方法。
?、倭蚧锍恋矸ā顺恋矸ㄖ饕槍M成成分中含有汞、鉛、鎘等重金屬較多的無機(jī)廢棄液,具體方法一般是采用Na2S或者NaHS把廢棄液中的此類重金屬轉(zhuǎn)化為難溶于水的金屬硫化物,隨后與Fe(OH)3共同沉淀而使其得以分離?;蛘呖梢韵葘U棄液的pH值調(diào)平至8.0~10.0,然后向廢棄液中逐步加入硫化鈉至過量,直到生成硫化物的沉淀,此時再加入FeSO4作為共同沉淀劑,促使其生成FeS以吸附廢棄液中的懸浮硫化汞、硫化鎘、硫化鉛和微粒進(jìn)而共沉淀,通過靜置、過濾達(dá)到分離的目的。
②絮凝沉淀法——此方法主要適用于含有重金屬離子比較多的無機(jī)廢棄液。在初步確定了廢棄液的性質(zhì),并探究了各種離子的沉降特性以后,通過選擇合適的絮凝劑(如石灰、鐵鹽或鋁鹽等),讓其在弱堿條件下形成含有Fe(OH)3和Al(OH)3成分的絮凝狀沉淀,此絮凝沉淀物具有一定的吸附作用,既可以去除廢棄液中的重金屬離子,還可以一并除去廢棄液中的部分其他有機(jī)污染物,達(dá)到降低廢棄液中化學(xué)需氧量(COD)的目的。
③氧化還原中和沉淀法 此方法通常適用于實(shí)驗(yàn)室廢液處理含有六價鉻(Cr6+)或是具有還原性的有毒的物質(zhì),如氰根離子(CN-)等,還有一些含有金屬元素的有機(jī)化合物。常見的工藝過程可概括為:先讓廢棄液經(jīng)歷一系列的氧化還原反應(yīng),從而將高毒性的污染物轉(zhuǎn)化為低毒性的污染物質(zhì),隨后,再經(jīng)過絮凝和沉淀將已轉(zhuǎn)化得到的低毒性污染物質(zhì)從當(dāng)前的反應(yīng)體系中分離出去;而對于含有六價鉻的廢棄液,則需要首先把六價鉻由氧化還原反應(yīng)還原成為三價鉻(Cr3+),再用合適的沉淀劑使其沉淀,達(dá)到分離的目的,或者可以將其與其他種類的重金屬廢棄液一并處理。
在上述反應(yīng)中所用的還原劑通常是鐵粉、二氧化硫、亞鐵鹽或者亞硫酸氫鹽等,同時需要在pH值低于3.0的條件下進(jìn)行,再通過中和沉淀作用,將鉻元素轉(zhuǎn)化成為難溶于水的鹽除去。當(dāng)溶液中含有氰根離子的時候,則一般需要首先在堿性的條件下使用氧化劑,將其氧化成為N2和CO2,通常的方法有氯堿法、普魯士藍(lán)法(即以生成鐵合物的方法使其發(fā)生沉淀)、臭氧氧化法、電解氧化法及鐵屑內(nèi)電解法等。
?、芑钚蕴课椒ā〈朔椒ㄍǔS迷谌コ锓ɑ蛭锢矸?、化學(xué)法都不能去除的微量并且呈溶解狀態(tài)的一類有機(jī)物。實(shí)驗(yàn)室里的有機(jī)廢棄液通常都含有大量的實(shí)驗(yàn)殘液和廢棄溶劑,它的主要成分是烷烴類、芳香類或表面活性劑,而且廢棄液的濃度很高,非常適合用活性炭進(jìn)行吸附處理。處理的工藝流程通常為首先經(jīng)過一系列簡單的分離手段把廢棄液里的有機(jī)相分離出來,然后再經(jīng)過活性炭的二級吸附,有效去除廢液中的COD,與此同時活性炭還可以一并吸附一部分的無機(jī)重金屬離子?;钚蕴刻幚硎菍?shí)驗(yàn)室廢水廢液處理比較重要的一部分。
?、蓁F氧體沉淀法 此方法主要適用于含有多種重金屬離子的無機(jī)廢棄液。鐵氧體指的是一類復(fù)合的金屬氧化物,它的化學(xué)通式為M2FeO4或者是MOFe2O3(其中M的是其他金屬),一般呈現(xiàn)尖晶石狀的立方結(jié)晶構(gòu)造。鐵氧體的形成比較好條件一般是要提供給其足量的Fe2+和Fe3+,其Fe2+∶Fe3+=1∶2(摩爾比),此時理想的pH值條件為8.0~9.0;而鐵氧體特有的包裹和夾帶作用,則可以使重金屬離子在進(jìn)入鐵氧體的晶格后形成復(fù)合的鐵氧體。復(fù)合的鐵氧體一般會具備很強(qiáng)的穩(wěn)定性,只要在一般的酸堿條件下,就能一次性脫除廢棄液中的各種金屬離子,如對Cr3+、Fe3+、Pb2+、As3+、Zn2+、Hg2+、Cd2+、Mn2+、Cu2+等都有不錯的脫除效果,使那些包含在廢棄液中的有害的重金屬都不會浸出。
?、薹贌ā∫?yàn)橛袡C(jī)物一般會具有非常好的可燃性質(zhì),因此對于這些有機(jī)溶劑、有機(jī)殘液或廢料液等通常采取焚燒法來進(jìn)行處理。采用焚燒法處理有機(jī)廢棄液指的就是在高溫的條件下對有機(jī)物進(jìn)行氧化分解,促使其生成水、CO2等對環(huán)境無害的產(chǎn)物,然后將這些產(chǎn)物排入大氣中,此時COD的去除率通??梢赃_(dá)到99%及以上。值得一提的是,用焚燒法來處理有機(jī)廢棄液是在高溫的條件下利用空氣對廢棄液中的有機(jī)物進(jìn)行深度氧化處理的一種有效手段,也是容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的方法之一。
在實(shí)驗(yàn)室三廢處理中,通常化工行業(yè)排放的有機(jī)廢棄液都采用焚燒法來進(jìn)行終的處置,尤其是對一些濃度高且組分復(fù)雜,或者污染物沒有回收利用的價值且熱值比較高的廢棄液,可以考慮直接來采用焚燒法進(jìn)行處理。對于那些難以燃燒的污染物質(zhì),就可以將其與可燃性高的物質(zhì)混合后再燃燒。但是在此操作過程中就要特別注意,防止燃燒不完全產(chǎn)生新的毒性物質(zhì)或燃燒產(chǎn)生的毒氣逸出,從而造成對環(huán)境的二次污染,而燃燒是否完全,要視燃燒的溫度、燃燒時區(qū)域的停留時間和物質(zhì)的混合狀況來決定。
⑦溶劑萃取法 溶劑萃取法指的是利用化合物的溶解度或分配系數(shù)在兩種互不相溶的溶劑中的不同,使化合物可以從一種溶劑中被轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中,這樣經(jīng)過反復(fù)多次的萃取,就可以將該化合物萃取出來;一般來說,有機(jī)溶劑的親水性愈大,其與水做兩相萃取的效果就愈不好,這是因?yàn)槠淠苁贡容^多的親水性的雜質(zhì)隨之而出,這樣對有效成分的進(jìn)一步精制有很大的影響。對于那些低濃度有機(jī)物的水溶液廢棄液,可采用與其互不相容的具有揮發(fā)性質(zhì)的溶劑來進(jìn)行萃取和分離,然后再焚燒。
?、嗌锘瘜W(xué)處理法 通常適用于對高濃度的有機(jī)廢棄液的初步處理,一般是讓微生物利用污染物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長,使廢棄液中呈現(xiàn)溶解或膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為無害的污染物質(zhì),從而使廢液得到凈化。生物化學(xué)處理法可以分為需氧的生物處理法和厭氧的生物處理法兩種。其中需氧的生物處理法指的是在采用好氧微生物分解廢棄液中的有機(jī)污染物質(zhì),對廢棄液進(jìn)行無害化的處理的方法;而厭氧的生物處理方法則是利用厭氧的微生物的生物作用來降解廢棄液中的有機(jī)污染物質(zhì),達(dá)到廢棄液凈化目的的方法。對于形成了乳濁液酯類的廢棄液不能用生物化學(xué)處理方法處理,而是要用焚燒法來處理。
一般來說,化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的危險廢液主要包括無機(jī)廢酸廢堿液、有機(jī)廢溶劑、含氰廢液、含重金屬廢液、含汞廢液、含鉻廢液和含砷廢液等,針對不同的廢液有不同的處理方法。
?、贌o機(jī)廢酸廢堿 可以采取酸堿中和的方法將廢酸與廢堿中和至pH呈中性,既達(dá)到處理的目的,也節(jié)約成本。
②有機(jī)廢溶劑 有機(jī)實(shí)驗(yàn)室對有機(jī)溶劑的用量一般都較大,實(shí)驗(yàn)室廢液也以有機(jī)溶劑為主,對于含有較多醇類、有機(jī)酸、酯類、酮和醚等有機(jī)溶劑的廢液應(yīng)該盡量回收再利用,比如使用蒸餾、分餾等回收方法加以回收利用。對于高濃度的有機(jī)廢棄液的處理方法主要有焚燒法、氧化分解法、生物化學(xué)處理法及溶劑萃取法等。
③含氰廢液 含氰廢液的處理主要是消除其毒性,常用氯氣氧化、過氧化氫氧化或鐵鹽沉淀法進(jìn)行處理。
④含重金屬廢液 含重金屬廢液可以加入堿或硫化鈉,使之沉淀,過濾分離,并收集殘渣統(tǒng)一處理。
⑤含汞廢液 金屬汞易揮發(fā),不小心灑落應(yīng)盡快收集,可以用硫黃粉覆蓋并使之與汞充分接觸轉(zhuǎn)化為不揮發(fā)的硫化汞。含汞鹽廢液可在pH 8.0~10.0的條件下,加適當(dāng)過量的硫化鈉生成硫化汞沉淀,靜置、離心、過濾,收集沉淀,統(tǒng)一處理。
?、藓t廢液 廢的鉻酸洗液可用高錳酸鉀氧化后重復(fù)使用。低濃度的含鉻廢液可加入鐵屑還原成三價鉻,再加堿生成低毒的氫氧化鉻并集中處理。
⑦含砷廢液 含砷廢液可加入氧化鈣,調(diào)節(jié)pH為8.0左右,使之生成砷酸鈣、亞砷酸鈣而形成沉淀。