合理处理实验废弃物常识
在化学教学的实验中,妥善地处理化学实验后的废弃物,既是防止教学环境污染的重要措施,也是向学生进行环保教育的重要手段。
实验室中所产生的废弃物分别为有毒气体(废气)、液体(废液)和固体(废渣),称为实验室的“三废”。不经处理的废弃物而直接排出,污染空气、水源、生态和环境,损害人体健康,而废弃物中的贵重成分和有用成分未能回收,在经济上也造成了一定的损失,因此,实验室的废弃物需经一定的处理才能排弃或利用。
(一)处理废弃物的原则
随着化学实验室实验教学活动和科研任务的日益频繁,实验室的废气、废液、固体废弃物的排放和环境污染问题逐渐凸出,如果不能及时、科学地处理,就会产生严重的人身伤害及环境污染问题。因此,化学实验废弃物的处理要遵循一定的处理原则,根据其特点分类收集、定点存放、专人管理、集中处理。[2]
科学地处理废弃物,应遵循下列基本原则。
1.分别处理原则
实验室排放的废弃物,其最大的特点是种类繁多、杂乱,而且组成经常变化,因而必须区别对待。根据废弃物的不同成分、性质及含量,综合考虑安全、经济、时间、可行性等因素,分别选择处理方案。该及时处理的,要在实验结束后马上处理;可暂缓处理的,应先行分类收集、妥善贮存,再将可以统一处理的废弃物一起处理;需个别处理的,收集后再集中处理。
2.安全弃废原则
化学实验废弃物的另一个特点是,具有一定的危害性,因而进行处理时,必须确保不留后患,即不腐蚀或堵塞下水管道,不影响环境保护,不造成着火、爆炸等事故。
3.变废为宝原则
这一原则要求发挥化学学科的特长,积极考虑废物利用。凡能回收且有回收价值的废弃物,应设法予以回收利用。对不能回收的废弃物,也要挖掘其利用价值,尽量考虑用一种废弃物去处理另一种废弃物。
(二)处理废弃物常用的方法
处理废弃物时,要根据上述原则,根据废弃物的成分及其性质,选择适当的方法。常用的废弃物处理方法有以下几种。
1.沉淀(或共沉淀)法
这种方法一般用于处理含有害金属离子的无机类废液。处理方法是,在废液中加入合适的试剂,使金属离子转化为难溶性沉淀物。有时为了增强沉淀效果,还可加入明矾等凝聚剂,使其与沉淀物共沉淀,以便分离;然后进行过滤,将滤除的沉淀物妥善保存,检查滤液,确定其中不含有害物质(或含量在允许范围内)后,方可排放。
例如,汞及汞的化合物有剧毒。初中化学教学中,硝酸汞跟铜丝置换反应后的废液中含有未反应完的汞离子(Hg2+)和反应生成的铜离子,可用硫化钠或硫氢化钠和明矾,使汞离子变成硫化汞沉淀,同时铜离子也变成硫化铜沉淀,从废液中析出。
滤出沉淀物后,将其装入瓶子里。另外,还有把覆盖了一层汞的那段铜丝剪下,一起放入瓶子里,用硫黄粉盖好,再密封好瓶子。
2.中和法
处理含酸或碱类物质的废弃物,常用中和法。处理时,可以利用废酸和废碱相互中和,用pH试纸检验至废液pH约等于7,如果这时废液中不含其他有害物质,则加水稀释至含盐浓度在5%以下,即可排放。
3.氧化还原法
此法主要用于处理含氧化剂的废弃物。处理方法是:在废弃物里加入一定的还原剂或氧化剂,使其发生氧化还原反应。如果两种废液混合时没有危险,可将其中一种废液分次、少量逐步加入另一种废液中,使之反应。然后,用淀粉碘化钾试纸检验反应液。若淀粉碘化钾试纸变蓝,再加入亚硫酸钠(或硫代硫酸钠、硫酸亚铁等)溶液,至试纸不变颜色为止。若淀粉碘化钾试纸不变色,,可加入双氧水,使试纸刚好变色为止,再加少量亚硫酸钠。最后将反应液中和至pH为7,并使其含盐浓度在5%以下,方可排放。
4.焚烧法
含可燃性物质(如绝大多数有机物)的废弃物,一般可用焚烧法处理,就是把废弃物置于燃烧炉中(少量废弃物可装入铁制或瓷制容器),选择室外安全的地方把它燃烧掉,并保管好残渣。某些在燃烧时可能产生二氧化氮、二氧化硫等有害气体的废物,应做到特别处理,最好用配备有洗涤有害气体的装置进行燃烧。
5.吸附法
含难于燃烧的或可燃性的低浓度的有机废液,可用吸附法处理。即选用活性炭、硅藻土、矾土、聚丙烯、氨基甲酸乙酯泡沫塑料、稻草屑及锯末之类具有良好吸附功能的物质,使废液被充分吸附后,与吸附剂一起焚烧。另外,某些无机类废液,亦可选择适当的离子交换树脂为吸附剂,用吸附法处理。例如,含Pb2+的废液,使用强酸性离子交换树脂为吸附剂,几乎能把它们完全除去。处理铁的含氰配合物的废液时,也可用阳离子交换树脂吸附。
(三)处理“三废”的方法
在中学化学实验里,为了处理废弃物的方便,通常根据废弃物的种类进行处理,即按照实验室的废气、废液和废渣“三废”进行处理。
1.废气处理
在化学实验中,若生成有毒气体时,实验装置中要增加有毒气体的吸收或处理装置,如NO2、SO2、H2S、Cl2、Br2等可用导管通入废碱液中,CO可以点燃转化成CO2等。对于实验中无法消除的有毒气体,应在通风橱内进行实验,并在通风橱顶部安装过滤装置,减少毒气的排出量,防止室内空气的污染。
2.废液处理
实验室中的废液必须倒入废液缸内,不能直接冲入下水道中。一般的酸碱废液在中和后可排放。对于含有重金属离子或汞盐的废液,可加碱液调pH值为8~10后,再加硫化钠处理,使其毒害成分转变成难溶于水的氢氧化物或硫化物沉淀而分离,生成的残渣跟其他废渣一起埋入指定地点。铬酸洗液尽量少用或不用,用过的废液可加入FeSO4溶液,使CrO4-溶液还原为无毒的Cr3+后,按普通重金属离子废液处理。3.废渣处理
无毒废渣可在指定地点深埋,有毒废渣必须交有关专业部门进行处理。
实验室的“三废”中还包括实验产物,可进行综合利用,提倡前一实验的产物作为后边一些实验的反应物,如“粗盐提纯”实验中得到的氯化钠可用在“配制溶液”实验中。所以“三废”的利用是实验室管理中的重要内容之一,有待于进一步实施和利用。
由于实验废弃物的处理工作,目前尚未引起人们的重视。因此,化学教育工作者及有关人员应充分认识化学实验废弃物处理的重要性和必要性,了解国家有关的政策和法令,熟悉对各种废弃物的排放标准的规定,加强对废弃物处理的研究,积极创造条件,采取措施,努力做好这项工作。
各类各级学校的化学教材,应增编实验后处理的有关内容,各实验室也应增加实验废弃物处理的相应设施。