化学实验污水治理技术

化学实验污水治理技术
  
  摘要:文章论述了化学实验自身产生的废液大多是未经处理直接排入下水道，对环境造成了严重污染，针对存在的问题,作者探索了一套简单而易行的化学治理污水的方法，使化学实验更贴近绿色化学的要求。
  关键词：化学污染 化学治理 实验绿色化
  化学是一门以实验为基础的学科。长期以来，化学实验室承担着全校的化学实验，在化学实验过程中总有一些废水、废渣需要排放。但是，化学实验产生的废液大多是未经处理直接排放，对环境造成了严重的污染。化学实验“绿色化”[1]是新世纪化学实验课改革的重点方向。为此，笔者认为要实现实验“绿色化”,首先要制止化学污染的生成，树立绿色化学思想观念，增强环境保护意识。实验中随时收集，集中处理化学污染物，这是我们近两年来探索的一套简单而可行的治理方法，收到了明显效果，对保护环境起到了积极作用。
  1、化学污染的危害
  化学实验产生的废水进入河流或地下水等水体中，使水和水体的物理、化学性质发生变化而降低了水体的使用价值。水体污染会严重危害人体健康，据世界卫生组织报导，全世界75%左右的疾病与水有关。常见的伤寒、霍乱、胃炎、痢疾和传染性肝炎等疾病的发生与传播都和直接饮用污染水有关。[2]
  1.1有毒无机污染物：
  主要是指汞（Hg）、铬(Cr)、铜（Cu）、镉（Cd）、铅（Pb）、锰（Mn）等重金属和砷（As）的化合物以及氰根离子（CN-），亚硝酸根离子（NO2-）等，产生这些重金属废水的主要原因是由于元素化学实验次数较多，废水排放量较大，随着废水的排放而进入天然水体，从而导致水体的重金属污染，由于重金属在进入水体后不会自动消失，而且特别容易在生物体内积累，因此重金属污染物一般具有潜在危害性，它们对生态环境和人体健康的危害是非常严重的，重金属的污染物与有机污染物不同，水中的微生物难于使之分解消除，经过“虾吃浮游生物，小鱼吃虾，大鱼吃小鱼”的水中食物链被富集，浓度逐级加大，而人正处于食物链的终端，通过食物或饮水，将有毒物摄入人体。这些有毒物不易排泄，将会在人体内积蓄，引起慢性中毒。在生物体内的某些重金属又可被微生物转化为毒性更大的有机化合物。例如：废水排放的无机汞，在物理、化学、生物因素的作用下，转化为甲基汞为主要类型的有机形态，更易于被动植物摄食、吸收、积累，最终导致人类发生包括肢体感觉障碍，运动失调、语言障碍、视野缩小和听力障碍等症状的综合性神经病变，即“水俣病”。[2]铬是毒性较高的元素之一，废水中的铬主要以重铬酸根离子（Cr 2O72-）或铬酸根离子（CrO42-）形式存在，其中六价铬的毒性最大，对皮肤有刺激可致溃烂，进入呼吸道会引起发炎或溃疡，同时还是一种致癌物质，所以国家规定废水中六价铬的排放标准小于0.5mg·L-1。铜可以迅速抑制动物的呼吸而减弱动物运动。摄食和繁殖功能，甚至造成动物的死亡，汞、镉等也有类似危害。重金属污染物的毒害不仅与其摄入机体内的数量有关，[3]而且与其存在形态有密切关系，不同形态的同种重金属化合物其毒性可以有很大差异。如：烷基汞的毒性明显大于二价汞离子的无机盐；砷的化合物中三氧化二砷（As2O3）毒性最大；钡盐中的硫酸钡（BaSO4）因其溶解度小而无毒性，碳酸钡(BaCO3)虽难溶于水，但能溶于胃酸，所以和氯化钡（BaCl2）一样有毒。
  无机污染物中的氰化物（KCN，NaCN）的毒性是很强的，致死量为0.05g，氰化物以各种形式存在水中，所有氰化物及其衍生物都剧毒，而且中毒作用非常迅速，因为它们能使中枢神经系统瘫痪，使呼吸酶及血液中血红蛋白中毒，因而使机体窒息。
  1.2有机污染物
  化学实验排放的废液中含有大量的烃类化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等有机物质，本身无毒性，但在分解时需消耗水中的溶解氧。天然水体中溶解氧含量一般为５mg·L－１～100 mg·L－１，当大量耗氧有机物排入水体后，使水中溶解氧急剧减少，水体出现恶臭，破坏水中生态系统，对渔业生产的影响甚大。［４—５］
  2、妥善处理化学实验中的污染物
  实验“绿色化”的提出是本世纪可持续发展对环境的挑战。在实验过程中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质，实验首先从源头上制止化学污染的生成，在安排实验内容时充分考虑环保的要求，改进实验内容，实验方法。
  2.1废除毒性大的化学实验
  常规实验中,如：氰化物、砷化物的实验，苯的硝化还原制备，苯胺等等，尽可能选择无毒害的化学实验或毒性小的实验来完成基本操作训练。
  将常规实验尽量改用微型实验。微型实验具有省学时、省试剂、减少污染、效率高的诸多优点，是实现实验“绿色化”最可行的措施之一。
  2.2废水、废渣的治理方法
  对实验产生的废水、废渣随时收集，集中进行无毒化处理。处理废水要以检测达到国家《污水综合排放标准》要求后排入下水道。对于不同的污水，根据自身的特点进行化学处理，即加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程。
  2.2.1中和法
  含稀酸和稀碱的废水，相互中和，使溶液的pＨ值达到６～８后直接排入下水道。
  2.2.2化学沉淀法
  含汞、锌、铜、铅、镉、锰等重金属离子的废液，先在其中加入NaOH使pH值为8-10时，加入Na2S使其生成硫化物沉淀，静置分离后，将溶液调至pH值为6-8后排入下水道，少量废渣可埋于地下。
  含砷化合物的废液，可在废液中加入酸使pH值为3-4，再加入Na2S使废液中的砷转化为As2S3沉淀，静置分离后，将溶液调至pH值调为6-8后排入下水道，废渣埋于地下。
  含银的化合物废液，在废液中加入Na2S溶液，使其生成Ag2S沉淀，静置分离后，将溶液pH值调至为6-8后排入下水道，废渣埋于地下。
  2.2.3氧化法
  含氰化合物的废液，在废液中加入碱，使pH值为8.5-11时，废液中的金属离子转化为氢氧化物沉淀后，静置分离，在溶液中加入过量NaClO溶液或漂白粉，使氰化物氧化分解后排放。　
  含硫、氰、苯酚等有机废液，在废液中加入H2O2溶液，使其有毒有味的化合物被氧化为无害物质，将溶液pH值调为6-8后排放。
  2.2.4氧化还原法
  含铬化合物的废液，可先用硫酸酸化使pH值为3~4，然后加入５％-10%的硫酸亚铁溶液，使废液中的六价铬还原为三价铬，然后加入石灰，降低酸度，调至溶液的pH值为8-9，三价铬离子形成Cr(OH)3沉淀，静置分离后，调节溶液pH值为6-8后排放，废渣埋于地下。
  3、结束语
  从上我们的措施是采用了化学处理法治理了实验产生的污水，达到了保护了环境的目的，更重要的是建立了化学实验绿色化的教学理念，应该指出的是：化学废物处理是复杂的课题，涉及到处理方法、原理及有关知识，不同的处理方法有其自身的特点和适应的处理对象。需合理地选择和采用。对于成分复杂的废水，化学沉淀法往往难于达到排放或回用的要求，则需与其他处理方法联合使用。