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    实验室环保工程

           实验过程中产生的废气、废液、废渣大多数是有害的,必须经过处理才能排放
     

           一、实验室废气
           实验室在检验、鉴定、测试的过程中,由于实验的需要会产生各种废气,废气成分相对复杂,包括芳香族类:苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等;酮类:丙酮、环已酮、甲乙酮等;酯类:醋酸乙酯、醋酸丁酯、异酸甲酯、香蕉水等;醇类:甲醇、乙醇、丁醇、异丙醇等有机废气。也包括氮氧化物、硫酸雾、氯化氢、氟化氢、硫化氢、二氧化硫等无机废气;同时也有高温的燃烧废气、粉尘等。在实验过程中产生的废气往往成分具有复杂性、多样性,针对该特点,对人体健康的损害程度也各不相同。
     

           实验室废气处理方法
           目前对气态污染物的处理方法一般可分为湿法和干法两大类,具体需要根据化学实验室废气的特点来选择高效率、低成本的方法。 
           (1)湿法废气处理
           湿法废气处理采用酸雾净化塔进行废气处理,适于净化氯化氢气体(HCI)、氟化氢气体(HF)氨气(NH3)、硫酸雾(H2SO4)、铬酸雾(CrO3)、氰化氢酸气体(HCN)、硫化氢气体(H2S)、低浓度的NOx废气等水溶性气体,具备净化效果好、结构紧凑、占地面积小、耐腐蚀、抗老化性能好、安装、运输、维修管理方便、设备结构较为简单、一次性投资少等特点,因而广泛应用于对奇台污染物的处理。 
           酸雾净化塔适应于高层建筑屋面上安装,工作原理是酸雾废气由风机压入净化塔,经过喷雾及填料层,废气与氢氧化钠吸收中和液进行气液两相充分接触吸收中和反应,酸雾废气经过净化后,在经脱液层脱液处理,然后排入大气。净化后的酸雾废气可低于国家排放标准。 
    酸雾喷淋塔及工作原理
           (2)干法废气处理
           干法废气处理是指气体混合物与多孔性固体接触时,利用固体表面存在的未平衡的分子引力或者化学键力,把混合物中某一组分或某些组分吸附在固体表面上的过程。具有吸附作用的固体称为吸附剂,该方法的优点是设备简单,操作方便,易于实现自动控制。但是因吸附剂的物化性能不同,具有较强的针对性,所以处理含不同有害物质的废气须配置不同理化性能的吸附剂,才能起到良好的气体净化作用;如果废气通过吸附剂的时间较短,废气中有害物质的含量过高,废气净化的效果就会不理想;在废气通过吸附介质时,由于气流受固体介质的阻挡作用,须增加风机的功率才能保证通风系统的正常风速。吸附剂需要定期更换或作再生处理才能保证吸收装置的正常运行。所以,该方法在实际应用中需要投入一定的费用和人力,此种方法一般用于废气中有害物质的种类相对稳定且含量较低的废气处理,这样便于采用一种有针对性的吸附剂。 
           干法废气处理一般采用有机气体活性炭吸附装置,其原理时活性炭具有很多微孔及很大的表面积,依靠分子引力和满习惯作用,能使溶剂蒸汽和挥发性物质吸附于其表面,又根据不同物质沸点,用蒸汽将吸附物质析出。当采用蒸汽为解除吸介质时,析出的有机溶剂蒸汽与水蒸气仪器通过冷凝器凝结,进入分离桶经分离后回收有机溶剂。
    活性炭吸附器及工作原理
           活性炭的吸附
           a。物理吸附
           主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积,从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就像磁力一样,所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此,活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力,从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的。
           必须指出的是,这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于活性炭的孔径,这样才可可能保证杂质被吸收到孔径中。这也就是为什么我们通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的活性炭,从而适用于各种杂质吸收的应用。
           b.化学吸附
           除了物理吸附之外,化学反应也经常发生在活性炭的表面。
           活性炭不仅含碳,而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢,例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等。这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。  
           活性炭的吸附正是上述二种吸附综合作用的结果。
           当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时,即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时,此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化,而达到了平衡,则此时的动平衡称为活性炭吸附平衡,此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。
     

           二、实验室废水
           1.废水的组成与危害
           实验室产生的废水包括多余的样品、标准曲线及样品分析残液、失效的贮藏液和洗涤水等。几乎所有的常规分析项目都不同程度的存在着废水污染问题。这些废水中成分包罗万象,包括最常见的有机物、重金属离子和有害微生物等及相对少见的氰化物、细菌、毒素、各种农药残留、药物残留等。
           据化学实验室废水的主要成分,可分为无机废水、有机废水和综合废水。无机废水主要含有重金属的汞、铅、铬及氰化物、砷化物、氟化物等,有机废水主要含有酚、苯、硝基化合物、多环芳烃、多氯联苯等致癌物质,综合废水是指废水中既含有机污染物,又含无机污染物,并且两者含量都很大。大多数实验废水是综合废水,处理这些废水,要因水而宜。
           含有超标的重金属的废水一旦排到干净的下流,就会污染大片水源。由于这种受重金属污染的水在颜色、气味等方面与正常水没有差别,一旦用这种水来灌溉、必然会让土壤及农作物成为重金属的污染对象。人食用重金属污染的土壤上种出来的农作物,很容易受到重金属的毒害。
           2.废水的处理方法
           一般有化学法、物理法、生物法。
           物理法主要利用物理作用以分离废水中的悬浮物;
           化学法主要是利用化学反应来处理废水中的溶性物质或胶体物质;
           生物法是去除废水中的胶体物质和溶解中的有机物质。
           上述三种基本处理方法各有其特点和适用条件。在废水排入地面水中要按排放要求来确定处理程度,同时应结合水体的自净能力,通常根据有害物质和溶解氧的指标来确定水体的容许负荷,即排入水体的容许浓度.
    实验室废水处理设备
           按处理程度,废水处理(主要是城市生活污水和某些工业废水)一般可分为三级: 
           一级处理的任务是从废水中去除呈悬浮状态的固体污染物。为此,多采用物理处理法。一般经过一级处理后,悬浮固体的去除率为70%~80%,而生化需氧量(BOD)的去除率只有25%~40%左右,废水的净化程度不高。
           二级处理的任务是大幅度地去除废水中的有机污染物 ,以 BOD 为例 ,一般通过 二级处 理后 ,废水中的 BOD可去除80%~90%,如城市污水处理后水中的 BOD含量可低于30毫克/升。需氧生物处理法的各种处理单元大多能够达到这种要求。
           三级处理的任务是进一步去除二级处理未能去除的污染物,其中包括微生物未能降解的有机物、磷、氮和可溶性无机物。三级处理是高级处理的同义语,但两者又不完全一致。三级处理是经二级处理后,为了从废水中去除某种特定的污染物,如磷、氮等,而补充增加的一项或几项处理单元;高级处理则往往是以废水回收、复用为目的,在二级处理后所增设的处理单元或系统。三级处理耗资较大,管理也较复杂,但能充分利用水资源。有少数国家建成了一些污水三级处理厂。
     

           三、实验室固体废物
           实验室产生的固体废物包括多余样品、分析产物、消耗或破损的实验室用品、残留或失效的化学试剂等。这些固体废物成分复杂,涵盖各类化学、生物污染物,尤其是不少过期失效的化学试剂,处理稍有不慎,很容易导致严重的污染事故。
           实验室废弃物处理原则 
           根据实验室废弃物的特点,应做到分类收集、存放,集中处理。处理方法应简单易操作,处理效率高,不需要很多投资。 
           少量的有毒气可通过通风设备排出室外,通风管道应有一定高度,使排出的气体 空气稀释。产生的毒气量大时必须经过吸收处理,然后才能排出,如氮、硫、磷等酸性氧化物气体,可用导管通入碱液中,使其被吸收后排出。 
           对于某些数量较少,浓度较高的有毒有机物可于燃烧炉中供给充分的氧气使其完全燃烧,生成二氧化碳和水。对高浓度废酸、废碱液要经中和至近中性时排放。对于含有少量被测物和其它试剂的高浓度有机溶剂废液应回收再用。    
           用于回收的废液应分别用洁净的容器盛装,同类废液中浓度高的应集中贮存,以便于回收某些组分,浓度低的经适当处理达标即可排出。 
           根据废弃物的性质选择合适的容器和存放点。废液应用密闭容器贮存,禁止混合贮存,以免发生剧烈化学反应而造成事故。容器应防渗漏,防止挥发性气体逸出而污染实验室环境。 
           剧毒、易燃、易爆药品的废液,其贮存应按相应规定执行。废液应避光,远离热源,以免加速废液的化学反应。贮存容器必须贴上标签,标明种类,贮存时间等,贮存时间不宜太长。
           实验室废弃物处理方法
           实验室废弃试剂瓶如乙醇、 乙酸、等无毒无害试剂瓶可用自来水冲洗干净后废弃,由酸餐部垃圾处理人员统一处理。 
           其他试剂瓶用自来水冲洗干净后废弃,由酸餐部垃圾处理人员统一处理产生的废液同3。3处理。 
           其他玻璃废弃物如吸管,三角瓶,试管等若残留化学试剂也须冲洗干净后丢弃。
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