無機化學實驗室重金屬廢水管控處理的綠色實踐

周 凱，許 超，柴子駿

（1.南京諾衛檢測技術有限公司，江蘇 南京 211525；2.常州諾衛安全技術服務有限公司，江蘇 常州 213000）

1 無機化學實驗室重金屬廢水管控處理的必要性

在進行化學實驗的過程中，由于會涉及到諸多化學物質和化學反應，所以產生一些重金屬廢水是十分常見的，在化學實驗中，產生的重金屬化學廢水中，經常會包含汞、鉛、鎘、鉻、銀等物質[1]，這些物質本身就具備一定的危害性，特別是在未處理的情況下，直接進行排放很容易對環境造成危害，導致水資源、土地資源等重金屬超標，進而對植物、動物和人體造成嚴重的重金屬污染危害，所以在化學實驗進行的過程中，對化學實驗中產生的重金屬廢水進行處理和優化十分重要，具備很高的必要性。

2 無機化學實驗室重金屬廢水管控處理的現狀

現階段，我國對很多機構的化學實驗進行了嚴格的規定，并制定了相應的法律規定進行化學實驗室的實驗規制，在很大程度上促進了化學實驗的規范，減少了化學實驗的危險性和污染性。但是由于現階段的法律法規并不完善，再加上很多化學實驗人員安全意識和環保意識薄弱，在實際的化學實驗污染處理中，還存在很多不足和問題，特別是針對化學實驗室重金屬廢水的管控，還存在很多不足。其中主要的不足包括如下內容。首先，很多化學實驗人員在進行實驗的過程中，缺乏嚴格遵守規章制度的精神，在進行重金屬廢水處理的過程中，經常無視規章制度進行不經處理的廢水排放，很容易造成環境的污染。其次，在進行重金屬廢水處理的過程中，很多實驗室處理省時省力，在沒有進行完全凈化和處理的情況下，就進行擅自的廢水排放，這同樣會導致重金屬廢水污染環境，更有可能因為廢水處理不足和摻雜其他化學物質，導致污染性變強[2]。最后，部分實驗室在進行重金屬廢水處理的過程中，缺乏相應的設備，造成重金屬廢水難以進行充足的處理。

3 無機化學實驗室重金屬廢水管控處理的綠色實踐

綜合上文可以明確，現階段很多化學實驗室在進行重金屬廢水處理的過程中，存在各種不足和問題，和容易導致重金屬廢水得不到有效處理就被排放，嚴重影響了自然環境，在這種情況下，本文主張利用綠色處理方法進行重金屬廢水的處理，其中具體的管控處理方法如下所示。

（1）利用酸堿中和法。在無機化學實驗室實驗的過程中，產生的重金屬廢水往往都會具備較高的酸堿度，所以本文認為對重金屬廢水的處理，應當首先對其酸堿度進行中和，以保障其腐蝕性得到有效控制，而具體的控制方法還是要利用酸堿中和法，其中具體的流程如下圖所示。

圖1 廢水處理流程示意圖

但是上述的處理方法，僅能起到酸堿中和處理的作用，而其中的重金屬元素依然存在，對于這一情況，本文認為可以利用吸附法、沉淀法等方式進行重金屬元素的去除，以確保重金屬廢水的安全排放。

（2）利用離子交換法。為了更好的進行重金屬廢水處理，本文認為可以利用離子交換法進行重金屬廢水的處理。離子交換法就是利用離子交換劑，對重金屬廢水中的陰陽離子發生交換并分離。離子交換法在實際的應用中有極大的優勢，一方面離子交換法能夠對多種重金屬元素進行剝離，包括鎂、鋁、鐵、鋅、鉻、鎘、砷、汞等；另一方面離子交換法能夠快速的進行交換反應，其處理速率相對較快。而在現階段的研究和發展中，離子交換樹脂的種類已經達到上百種，產量可以達到每年數十萬噸，這樣就表明其成本控制在了相對容易接受的范圍。而現階段較為常用的離子交換樹脂主要有兩種，分別是強酸性陽離子交換樹脂和強堿性陰離子交換樹脂，這兩種樹脂在實際的應用中發揮了很大的重金屬元素剝離作用。而在實際的使用中，最好的使用方法，就是將強酸性陽離子與強堿性陰離子交換樹脂進行呼和使用，也就是利用這兩者構建一個混合式離子交換塔，以此最大程度的發揮離子的作用，去除廢水中的重金屬污染物。其中裝置的配置情況如下圖所示。

圖2 離子交換法裝置示意圖

通過上圖可以看出，離子交換法在實際應用的過程中，需要污水管、濾水管、交換柱、排氣閥等設備，其中具體的使用流程如下所示。首先，將重金屬廢水導入污水管，污水管能夠通過自身的濾網對大顆粒的固體污染物進行過濾，確保廢水中不會夾雜固體雜質。其次，將污水罐中的出1號2號水閥門，以及1號入水閥門打開，并啟動水泵將重金屬廢水引入到過濾裝置中，直到污水灌內的重金屬廢水低于水位開關A未知，這時候需要關閉1號出水閥門，并打開沖洗閥門利用純水對污水灌中剩余的重金屬污水進行稀釋并排除，這一過程大約持續10～15分鐘左右，隨后就可以關閉沖水閥、1號入水閥、2號出水閥以及水泵。最后，重金屬廢水會在濾水罐中被離子樹脂進行處理精華，在處理精華完畢后，就可以打開排水閥進行排放，如果這一流程尚未完全清潔重金屬廢水，就需要重新過濾，直到完全過濾干凈后才可以排放。

總的來說，這一方法具備良好的處理效果和處理效率，并且上述方法中使用的樹脂可以經過處理后再進行循環利用，可以起到很好的綠色處理效果。

（3）設計連環式實驗。為了更好的處理化學實驗中產生的重金屬廢水，還可以利用連環式實驗的方式進行廢水的處理，達到綠色處理的效果。所謂連環式實驗，就是將多個實驗連接在一起，以達到化學產物循環利用的效果，以此減少廢水的產量。例如，在進行實驗的過程，就可以將稀硫酸與鐵屑支配溶液的實驗與三草酸合鐵的實驗結合在一起，因為前者所制備產生的硫酸亞鐵銨，可以用作三草酸合鐵的原材料，而三草酸合鐵酸鉀有可以用于三草酸合鐵(Ⅲ)配陰離子組成及電荷數測定實驗的原材料。除此之外，像五水硫酸銅含量的測定，也可以使用孔雀石制備的產物進行測定。

總而言之，通過這種連環式實驗的方法，能夠在很大程度上減少化學試劑的使用，化學試劑的使用減少了，重金屬廢水的產出自然也就減少了，就能夠在很大程度上促進無機化學實驗的綠色化，實現重金屬廢水的綠色化處理。

（4）提高化學實驗意識。除了上述的具體手段，為了更好的促進化學實驗綠色化處理的進行，促進重金屬廢水被更好的處理，還需要無機化學實驗室人員提高相關意識，重視重金屬廢水處理和凈化的重要性，避免在實驗過程中未經處理就進行重金屬廢水的排放，而為了促進實驗人員意識增強，就需要從以下幾方面做起。首先，實驗室中要制定相應的標準和制度，并制定檢查和獎懲制度，從制度和規則上杜絕未經處理的重金屬廢水的排放。其次，還要加強對相關實驗人員的培訓，讓實驗人員明白遵守實驗室規則的重要性，并能主動的進行重金屬廢水處理后排放。

4 結語

綜上所述，通過上文的論述和研究，我們基本可以明確重金屬廢水的危害性和其處理后排放的必要性，但是通過本文的進一步分析論述發現，現階段還有很多機構的無機化學實驗室在進行化學實驗的過程中，不遵守相應的規范制度，不注重對重金屬廢水的處理，這就會很容易造成重金屬廢水污染環境和污染水資源，甚至對人體也會造成一定的危害，在這種情況下，對重金屬廢水進行良好處理再進行排放就顯得格外重要。而通過本文的分析和研究，從綠色處理的角度提出了多種重金屬廢水處理方法，包括提高化學實驗意識、設計連環式實驗、利用離子交換法、利用酸堿中和法，以此起到無機實驗室化學重金屬廢水的綠色管控處理，希望本文的分析和研究能對我國化學實驗的正規化，以及重金屬廢水處理的常態化起到一定幫助。