林業工程學科化學實驗室廢液管理探究

張舉斌 陳孝云 盧慶新

（福建農林大學材料工程學院 福建福州 350002）

引言

2004年，原國家環保總局下發《關于加強實驗室類污染環境監管的通知》，將實驗室污染納入環境監管范圍。2005年，教育部會同原環保總局聯合印發《關于加強高等學校實驗室排污管理的通知》，對高校實驗室廢物的管理制度、部門職責、應急處置及處罰措施等提出明確要求。2012年，環保部、發改委和衛生部等部門將實驗室廢物納入《“十二五”危險廢物污染防治規劃》。2016年，教育部印發《關于集中開展教育系統危險化學品安全專項整治的通知》，要求各高校建立廢棄危化品備案制度，并交由有危廢處置資質的企業予以處理，逐步與企業建立長期合作、定向處理機制。2017年6月《中華人民共和國水污染防治法》最新修訂版（2018年6月1日起實施）指出：禁止向水體排放油類、酸液、堿液或者劇毒廢液。

林業工程類化學實驗室主要由林產化學工程、植物資源化學與工程、紙漿工程、生物質能源與材料工程、木材科學與工程和林產精細化工等實驗室組成。與普通化學實驗室的廢液相比，林業工程化學實驗室產生的廢液組分多樣且更加復雜。例如：木材熱解液化實驗項目產生的廢液中包木焦油、甲醇、醋酸和丙酮等各種有機物；活性炭制備和性能檢測實驗產生的廢液含有Cr(VI)、亞甲基藍和I液等；膠黏劑的合成及性能分析實驗產生的廢液含苯酚、甲醛及酚醛膠等；制漿實驗產生的廢液中有造紙黑液、亞硫酸根和堿等；植物多酚原料與產品的定性分析和松脂水蒸汽加工與松香產品分析實驗等實驗中所含的成份也更加復雜。普通化學實驗室產生的廢液成分簡單，主要包括廢酸、廢堿、含重金屬離子等無機廢液及有機廢液[1]。如果按照傳統普通化學實驗室廢液處理方法，林業工程學科化學實驗室產生的廢液將得不到有效的處理并且處理費用大大增加。另外，隨著高校招生規模的擴大以及實踐教學內容的增加，化學實驗室產生的廢液日益增多[2]。因此，探究合適的林業工程類學科化學實驗室廢液管控方法成為亟待解決的問題。

1 林業工程學科化學實驗室廢液來源與特點

實驗過程中使用的溶劑、原料、沖洗液、化學藥品使用后的殘液、失效化學試劑以及特定產物是化學實驗室廢液的主要來源[3]。普通化學實驗室產生的廢液成分簡單，主要包括廢酸（如：硝酸、鹽酸、硫酸、磷酸等）、廢堿與鹽類（如：氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉、亞硫酸鹽、硝酸鹽等）、含重金屬離子（如：銅、鉛、鐵、鉻等）等無機廢液及有機廢液（苯酚、甲醇、苯、正己烷、四氯化碳、乙醚、乙酸乙酯等）。由于林業工程學科實驗的特殊性，其產生的廢液比普通化學實驗室的廢液組分多樣且更加復雜。林業工程學科化學實驗廢液不僅包含普通的無機和有機廢液，還包括膠黏劑、防腐劑、焦油以及植物化學組分（如多糖類、樹脂類、纖維素、半纖維素和木質素）等，這些成分大大增加了廢液管控與回收的難度。

2 控制林業工程學科化學實驗室廢液產生辦法

綠色化學是由美國化學協會（ACS）于1991年提出，即應用化學技術和方法降低或除去化學產品設計、生產和應用中有害物質使用與產生，使設計的化學產品或過程對環境更加友好，其核心是用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染[4]。建設綠色化學實驗室的目的就是主動地減少或消除實驗室的化學污染，而不是被動地治理污染[5]。要控制林業工程學科化學實驗室廢液的產生，就應以建設綠色化學實驗室為目標。結合本單位實際情況，可以從以下幾個方面控制廢液的產生：

2.1 減少試劑的用量

林業工程學科化學實驗主要包含驗證實驗、設計實驗、綜合性實驗和仿真性實驗4大類。因此，在保證完成實踐教學質量和達到鍛煉學生實踐能力的前提下，適當減少實驗過程試劑用量，從而減少廢液的產生。例如硫酸亞鐵胺的制備和粗食鹽的提純實驗中，實驗現象明顯，試劑用量可以減半操作，即保證鍛煉學生的基本實驗操作能力的前提下，減少了廢液的產生及降低辦學成本。同時，結合虛擬仿真技術，對實驗過程進行演示，使學生預先了解實驗過程，掌握反應機理，從而提高實際操作的成功率，進一步降低廢液量。

2.2 減少有害物質實驗

實驗中使用有毒有害試劑是造成實驗室廢液不能直接排放的主要原因[6]。因此，在制定實驗教學大綱時，應在保證完成教學目標的前提下，盡量開展綠色無污染的實驗項目，或用常規試劑替換有毒有害試劑，從源頭上控制基礎化學實驗所產生廢液。例如活性炭的吸附性能實驗中使用毒性較小的Cu(II)替代Cr(VI)。

2.3 廢液轉化

在“綠色化學”原則指導下，應對實驗項目所產生的廢液進行了系統地分析，對于可以作為后續實驗原料的廢液進行有效的回收，達到物盡其用，從而有效的地減少廢液的產生。例如：精餾塔精餾實驗回收的酒精用于乙醇抽提實驗、茶葉中咖啡因提取實驗或作為酒精燈的燃料。

2.4 試劑管控

林業工程學科化學實驗室使用的試劑種類繁多，其中危險化學品數量達到一半以上，危害性較大，特別是存在大量已開封的試劑。這些開封的試劑在儲存過程中易揮發或者產生化學反應，釋放出有毒、有害氣體物質（如甲醛、苯、乙醚、H2S等），或著腐蝕試劑標簽成為無名試劑，嚴重威脅實驗環境和安全。因此，應對所有試劑建立臺賬，同時依據試劑性質對久置試劑進行處理，以避免重復購買，造成浪費，還可以減少污染源。

3 林業工程學科化學實驗室廢液回收策略

根據《國家危險廢物名錄》第四條規定：列入《危險化學品目錄》的化學品廢棄后屬于危險廢物。《固體廢物污染環境防治法》規定，危險廢物應分類收集和貯存，禁止混合不相容而未經安全處置的危險廢物。產生單位不能自行處置，必須交由具有危險廢物經營資質的單位進行處理。這說明實驗室使用危險化學品后所產生的廢液均屬于危險廢物，只能將廢液收集后交由具有危險廢物經營資質的單位進行處理，不能自行處理后排放。因此，如何能夠將實驗室產生的廢液有效回收成為高校廢液管理亟待解決的問題。

3.1 建立廢液回收設施

林業工程學科化學實驗室所開展的實驗項目種類多，包括：膠黏劑的合成實驗，精細化學品實驗，樹木提化學成分的提取與分析實驗，制漿實驗，活性炭的制備及性能檢測實驗，生物質材料的液化與精餾分離實驗等。根據教學計劃安排，化學實驗室在固定時間段內開設相應的實驗項目。因此，根據每個實驗項目的特性，配置專用廢液回收桶，當實驗室廢液產生之后將不同種類的廢液分類回收，并且注明相應化合物的名稱、危險類別，安全措施和廢棄時間等。同時建立專用的廢液中轉系統，以防止廢液存放期間發生泄露和遺失等事故。

3.2 加強廢液回收培訓工作

林業工程學科化學實驗室的廢液主要是開展本科教學過程中產生。實驗過程中，學生對“廢液”認識不夠，操作不規范，造成廢液的漏排的主要原因。因此，除了配制廢液回收設施之外，還應對進入實驗室開展實驗的學生進行環境安全培訓，使學生了解液體污染對環境和人類的危害，實際實驗操作過程中謹慎使用危險化學試劑，同時自覺的將廢液分類回收，杜絕實驗室廢液亂混和漏排。

結語

隨著我國社會的發展，高校實驗室廢液問題越來越受到社會的關注。本文通過分析林業工程學科化學實驗室廢液的來源與特點，提出通過減少試劑用量、減少有害試劑實驗、廢液轉換和試劑管理等方法控制廢液的產生；同時提出建立廢液回收設施時，應加強對開展實驗的學生進行廢液危害培訓，以培養其分類回收廢液的習慣，進而減少實驗室廢液亂混和漏排。