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實驗室環保工程

實驗過程中產生的廢氣、廢液、廢渣大多數是有害的,必須經過處理才能排放。
 
       一、實驗室廢氣
       實驗室在檢驗、鑒定、測試的過程中,由于實驗的需要會產生各種廢氣,廢氣成分相對復雜,包括芳香族類:苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等;酮類:丙酮、環已酮、甲乙酮等;酯類:醋酸乙酯、醋酸丁酯、異酸甲酯、香蕉水等;醇類:甲醇、乙醇、丁醇、異丙醇等有機廢氣。也包括氮氧化物、硫酸霧、氯化氫、氟化氫、硫化氫、二氧化硫等無機廢氣;同時也有高溫的燃燒廢氣、粉塵等。在實驗過程中產生的廢氣往往成分具有復雜性、多樣性,針對該特點,對人體健康的損害程度也各不相同。
 
       實驗室廢氣處理方法
       目前對氣態污染物的處理方法一般可分為濕法和干法兩大類,具體需要根據化學實驗室廢氣的特點來選擇高效率、低成本的方法。 
       1)濕法廢氣處理
       濕法廢氣處理采用酸霧凈化塔進行廢氣處理,適于凈化氯化氫氣體(HCI)、氟化氫氣體(HF)氨氣(NH3)、硫酸霧(H2SO4)、鉻酸霧(CrO3)、氰化氫酸氣體(HCN)、硫化氫氣體(H2S)、低濃度的NOx廢氣等水溶性氣體,具備凈化效果好、結構緊湊、占地面積小、耐腐蝕、抗老化性能好、安裝、運輸、維修管理方便、設備結構較為簡單、一次性投資少等特點,因而廣泛應用于對奇臺污染物的處理。 
       酸霧凈化塔適應于高層建筑屋面上安裝,工作原理是酸霧廢氣由風機壓入凈化塔,經過噴霧及填料層,廢氣與氫氧化鈉吸收中和液進行氣液兩相充分接觸吸收中和反應,酸霧廢氣經過凈化后,在經脫液層脫液處理,然后排入大氣。凈化后的酸霧廢氣可低于國家排放標準。

酸霧噴淋塔及工作原理

2)干法廢氣處理
       干法廢氣處理是指氣體混合物與多孔性固體接觸時,利用固體表面存在的未平衡的分子引力或者化學鍵力,把混合物中某一組分或某些組分吸附在固體表面上的過程。具有吸附作用的固體稱為吸附劑,該方法的優點是設備簡單,操作方便,易于實現自動控制。但是因吸附劑的物化性能不同,具有較強的針對性,所以處理含不同有害物質的廢氣須配置不同理化性能的吸附劑,才能起到良好的氣體凈化作用;如果廢氣通過吸附劑的時間較短,廢氣中有害物質的含量過高,廢氣凈化的效果就會不理想;在廢氣通過吸附介質時,由于氣流受固體介質的阻擋作用,須增加風機的功率才能保證通風系統的正常風速。吸附劑需要定期更換或作再生處理才能保證吸收裝置的正常運行。所以,該方法在實際應用中需要投入一定的費用和人力,此種方法一般用于廢氣中有害物質的種類相對穩定且含量較低的廢氣處理,這樣便于采用一種有針對性的吸附劑。 
       干法廢氣處理一般采用有機氣體活性炭吸附裝置,其原理時活性炭具有很多微孔及很大的表面積,依靠分子引力和滿習慣作用,能使溶劑蒸汽和揮發性物質吸附于其表面,又根據不同物質沸點,用蒸汽將吸附物質析出。當采用蒸汽為解除吸介質時,析出的有機溶劑蒸汽與水蒸氣儀器通過冷凝器凝結,進入分離桶經分離后回收有機溶劑。

活性炭吸附器

活性炭的吸附
       a.物理吸附
       主要發生在活性炭去除液相和氣相中雜質的過程中。活性炭的多孔結構提供了大量的表面積,從而使其非常容易達到吸收收集雜質的目的。就像磁力一樣,所有的分子之間都具有相互引力。正因為如此,活性炭孔壁上的大量的分子可以產生強大的引力,從而達到將介質中的雜質吸引到孔徑中的目的。
       必須指出的是,這些被吸附的雜質的分子直徑必須是要小于活性炭的孔徑,這樣才可可能保證雜質被吸收到孔徑中。這也就是為什么我們通過不斷地改變原材料和活化條件來創造具有不同的孔徑結構的活性炭,從而適用于各種雜質吸收的應用。
       b.化學吸附
       除了物理吸附之外,化學反應也經常發生在活性炭的表面。
       活性炭不僅含碳,而且在其表面含有少量的化學結合、功能團形式的氧和氫,例如羧基、羥基、酚類、內脂類、醌類、醚類等。這些表面上含有地氧化物或絡合物可以與被吸附的物質發生化學反應,從而與被吸附物質結合聚集到活性炭的表面。  
       活性炭的吸附正是上述二種吸附綜合作用的結果。
       當活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等時,即單位時間內活性炭吸附的數量等于解吸的數量時,此時被吸附物質在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化,而達到了平衡,則此時的動平衡稱為活性炭吸附平衡,此時被吸附物質在溶液中的濃度稱為平衡濃度。
 
       二、實驗室廢水
       1.廢水的組成與危害
       實驗室產生的廢水包括多余的樣品、標準曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗滌水等。幾乎所有的常規分析項目都不同程度的存在著廢水污染問題。這些廢水中成分包羅萬象,包括最常見的有機物、重金屬離子和有害微生物等及相對少見的氰化物、細菌、毒素、各種農藥殘留、藥物殘留等。
       據化學實驗室廢水的主要成分,可分為無機廢水、有機廢水和綜合廢水。無機廢水主要含有重金屬的汞、鉛、鉻及氰化物、砷化物、氟化物等,有機廢水主要含有酚、苯、硝基化合物、多環芳烴、多氯聯苯等致癌物質,綜合廢水是指廢水中既含有機污染物,又含無機污染物,并且兩者含量都很大。大多數實驗廢水是綜合廢水,處理這些廢水,要因水而宜。
       含有超標的重金屬的廢水一旦排到干凈的下流,就會污染大片水源。由于這種受重金屬污染的水在顏色、氣味等方面與正常水沒有差別,一旦用這種水來灌溉、必然會讓土壤及農作物成為重金屬的污染對象。人食用重金屬污染的土壤上種出來的農作物,很容易受到重金屬的毒害。
       2.廢水的處理方法
       一般有化學法、物理法、生物法。
       物理法主要利用物理作用以分離廢水中的懸浮物;
       化學法主要是利用化學反應來處理廢水中的溶性物質或膠體物質;
       生物法是去除廢水中的膠體物質和溶解中的有機物質。
       上述三種基本處理方法各有其特點和適用條件。在廢水排入地面水中要按排放要求來確定處理程度,同時應結合水體的自凈能力,通常根據有害物質和溶解氧的指標來確定水體的容許負荷,即排入水體的容許濃度.

按處理程度,廢水處理(主要是城市生活污水和某些工業廢水)一般可分為三級: 
       一級處理的任務是從廢水中去除呈懸浮狀態的固體污染物。為此,多采用物理處理法。一般經過一級處理后,懸浮固體的去除率為70%80%,而生化需氧量(BOD)的去除率只有25%40%左右,廢水的凈化程度不高。
       二級處理的任務是大幅度地去除廢水中的有機污染物 ,以 BOD 為例 ,一般通過 二級處 理后 ,廢水中的 BOD可去除80%90%,如城市污水處理后水中的 BOD含量可低于30毫克/升。需氧生物處理法的各種處理單元大多能夠達到這種要求。
       三級處理的任務是進一步去除二級處理未能去除的污染物,其中包括微生物未能降解的有機物、磷、氮和可溶性無機物。三級處理是高級處理的同義語,但兩者又不完全一致。三級處理是經二級處理后,為了從廢水中去除某種特定的污染物,如磷、氮等,而補充增加的一項或幾項處理單元;高級處理則往往是以廢水回收、復用為目的,在二級處理后所增設的處理單元或系統。三級處理耗資較大,管理也較復雜,但能充分利用水資源。有少數國家建成了一些污水三級處理廠。
 
       三、實驗室固體廢物
       實驗室產生的固體廢物包括多余樣品、分析產物、消耗或破損的實驗室用品、殘留或失效的化學試劑等。這些固體廢物成分復雜,涵蓋各類化學、生物污染物,尤其是不少過期失效的化學試劑,處理稍有不慎,很容易導致嚴重的污染事故。
       實驗室廢棄物處理原則 
       根據實驗室廢棄物的特點,應做到分類收集、存放,集中處理。處理方法應簡單易操作,處理效率高,不需要很多投資。 
       少量的有毒氣可通過通風設備排出室外,通風管道應有一定高度,使排出的氣體 空氣稀釋。產生的毒氣量大時必須經過吸收處理,然后才能排出,如氮、硫、磷等酸性氧化物氣體,可用導管通入堿液中,使其被吸收后排出。 
       對于某些數量較少,濃度較高的有毒有機物可于燃燒爐中供給充分的氧氣使其完全燃燒,生成二氧化碳和水。對高濃度廢酸、廢堿液要經中和至近中性時排放。對于含有少量被測物和其它試劑的高濃度有機溶劑廢液應回收再用。    
       用于回收的廢液應分別用潔凈的容器盛裝,同類廢液中濃度高的應集中貯存,以便于回收某些組分,濃度低的經適當處理達標即可排出。 
       根據廢棄物的性質選擇合適的容器和存放點。廢液應用密閉容器貯存,禁止混合貯存,以免發生劇烈化學反應而造成事故。容器應防滲漏,防止揮發性氣體逸出而污染實驗室環境。 
       劇毒、易燃、易爆藥品的廢液,其貯存應按相應規定執行。廢液應避光,遠離熱源,以免加速廢液的化學反應。貯存容器必須貼上標簽,標明種類,貯存時間等,貯存時間不宜太長。
       實驗室廢棄物處理方法
       實驗室廢棄試劑瓶如乙醇、 乙酸、等無毒無害試劑瓶可用自來水沖洗干凈后廢棄,由酸餐部垃圾處理人員統一處理。 
       其他試劑瓶用自來水沖洗干凈后廢棄,由酸餐部垃圾處理人員統一處理產生的廢液同33處理。 
       其他玻璃廢棄物如吸管,三角瓶,試管等若殘留化學試劑也須沖洗干凈后丟棄。


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