高校化学实验室废液处理初探
高校化学实验室废液处理初探[20200412221543]
摘要
实验室废液具有很大危害，但关于解决这个问题的文献却不多。本文研究的对象是有机废液，主要任务是调研高校化学实验室有机废液，并针对其特性探讨相对应的简单、无害、有效的各种处理方法。重点研究了Fenton试剂在处理实验室有机废液方面的应用,考察了H202（30%）和硫酸亚铁的用量、起始pH值、反应时间等因素对fenton反应的影响，得出了较优的反应条件。
通过实验研究，得出较优的反应条件为：pH值在5.0，30％的H202用量为6.0 mL，硫酸亚铁用量为2.0g，反应时间为50min。
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关键字:实验室有机废液Fenton试剂有机废液处理
目录
1.前言 1
1.1 选题研究的目的和意义 1
1.2 实验室有机废液处理的发展综述 1
1.2.1有机废液的分类及特性 1
1.2.2 有机废液的处理原则 3
1.2.3 实验室有机废液的常用处理方法 3
1.2.4几类典型有机废液的处理方法： 5
1.2.5 Fenton试剂的简介 7
1.3 Fenton试剂的作用机理 7
1.4 Fenton试剂的发展简史和研究展望 9
2.实验部分 10
2.1 实验试剂及仪器 10
2.1.1 实验试剂 10
2.1.2 实验仪器 10
2.2 实验方法 10
2.3 化学耗氧量COD的测定 11
3.结果与讨论 13
3.1 正交Fenton法降解有机废液实验的影响因素 13
3.2 Fenton单因素实验影响因素 14
3.2.1 H2O2投加量的影响 15
3.2.2 FeSO4投加量的影响 16
3.2.3 起始pH值的影响 17
3.2.4 反应时间的影响 18
4.结 论 20
参考文献 21
致 谢 22
1.前言
1.1 选题研究的目的和意义
随着高校科技术创新能力的提高，高校实验室科研和教学活动日益增多，科研院所和高校实验室的高危险废液排放及其污染的问题急需解决。高校实验室污染物的排放性质属无组织性的排放。跟工厂那些污染源相比，高校实验室的规模比较小。高校实验室废液排放的特征有：量少、成分复杂、时间不确定、污染范围大、难于集中等。此类废液，尤其是高分子有机废液，如果不经过处理、直接混入生活污水排入到城市污水管道或者河水中，不仅会腐蚀污水管道，还会给其他城市的污水处理厂带来严重的困扰，因此像这种无组织排放引发的污染问题越来越受相关部门的重视。
科技的进步带来了人们生活水平的提高，同时也造成了严重的环境污染。随着污染的加重，人类生存面临着危机，人们的环保意识正逐渐增强。而高效实验室作为一种小型污染源，也越来越受到人们的关注。国家环保总局也曾为此做出过相关规定：2005年元月l日以后,科研、试验 、监测(检测)等化验室、实验室、试验场等要纳入环境监管范围，并对其按照污染源进行管理[1]。迫切需要一种高效率、环境友好、节省能源、低成本、操作简单的处理实验室有机废液的方法。
为了保护环境和充分利用资源，为了贯彻执行国家关于三废的处理的相关法律法规，有必要对高校实验室废液施行分类回收，可以通过一些适当的处理方法循环利用；也可以通过处理直接达标排放。这样便能有效实现高校实验室绿色化。
1.2 实验室有机废液处理的发展综述
1.2.1有机废液的分类及特性
随着时代的不断进步和科技的不断发展，科研试验和教学实验日益频繁，研究的内容越来越深入，涉及的范围越来越广泛，同时也造成了环境污染越来越严重。属于“三废”（废气、废液和废渣）之一的有机废液，实验室的排放量相对增多，水质也更加复杂。此外，此类废液不定期排放，排放量更无规律可循，而且污染物的成分更为复杂。此类废液的特点可以归纳如下：排放量少，周期不稳定，毒性大，成分复杂多变[2]。 废液的成分不仅有洗涤剂及常用溶剂等有机物，而且也含有大量的酸或碱，以及有毒有害的有机物(比如石油类，酚类，醚类，油脂类物质等[3]) 和含有重金属离子等[ 4]，性质不明确。实验室废液排放量虽然不多，但不处理的话，也能对环境造成非常大的污染。而且与无机废液相比，有机废液不仅污染范围更广，而且造成的危害也更严重。
（1）如果酸性或者碱性的有机废液不经过处理，直接从实验室排放到排水管，可能会腐蚀管道；若是直接排放到河道中，不仅会对水生生物或者家畜家禽，甚至是人类自身的健康造成不可估量的伤害，同时也会导致水体的自净能力降低，破坏自然水体生态功能。
（2）实验室产生的有机废液的成分主要是有机溶剂，有机物是对人体健康危害严重的物质之一。例如：只要千分之几毫克甲醇便能使眼睛丧失视觉；有机污染物多氯代烃具有持久性，可以通过过食物链富集在生物体内，并且毒性也十分强，还可以通过哺乳喂养的方式传递给后代；吡啶、氯仿等会破坏人体的神经中枢，降低人的免疫能力，严重时生理机能失调，甚至会致命等。
（3）有些实验室有机废液还含有重金属离子，例如：Hg、Cd、Co、Pb、Cu、Ni、As、Cr等。其中，毒性最大是汞，有强挥发性，常温下便可挥发，汞容易和生物体内中枢神经系统中的一些酶相结合，中枢神经就会错乱，严重时会损伤人的脑组织，甚至会致命。镉会紊乱肾脏和肝脏的酶系统的常态。铜浓度较高时，也能直接造成癌症的形成［5］。镍能引发肠胃不适、皮肤炎症等，还影响肺部和肾脏的正常运转［6］。这些水体中的重金属不仅不能被微生物分解，甚至还可以在微生物的作用下生成更毒的金属有机物。[7]
根据国家对有机废液的相关规定：有机类的废溶剂和废试剂等不得直接排放到下水道中，需对其进行分类管理，分别存放于特制的废液桶中，再由学校统一处理。实验室有机废液按不同的分类方法可分为：
（1）按可燃性大致分为：可燃性废液，难燃性废液，含水废液等。
（2）按污染物的成分和特性可分为：
① 油脂类: 例如: 绝缘油(脂)、重油、冷却油、润滑油、动植物油﹙脂﹚等。
② 卤代烃类: 例如: 氯乙烯、二氯乙烯、氯代甲烷、甲基碘、氯苯等。
③ 烃类: 例如: 苯、甲苯、二甲苯、PE等。
④ 烃的衍生物类: 例如: 丁醇、苯甲醇、苯酚、苯甲醚、甲醛、环己酮、苯醌、乙酸、环氧丙烷等。
1.2.2 有机废液的处理原则
根据实验室有机废液的特点，不同的有机废液，其污染物的组成和量不同，处理方法和程度也会相应有所变化，故处理这类废液有一定的难度。到目前为止，能将此类废液处理到达标排放程度的成熟的工艺和方法，还未被报道。将实验室比作是众多小型的实际工厂的话，那么实验室废液就相当于集合各种实际的工业废液。但是处理实验室废液与处理工业废液不相同，处理实验室废液采用的是多单元处理流程系统或者是有针对性地进行分类回收处理，尽量采用比较简单、能减少处理成本，能降低处理难度的操作。
处理原则有：
⑴ 分类收集
因为每个实验室做的实验不同，以及同一个实验室做的实验不同，这就造成产生的废液有很大区别，废液的性质有比较大的差异，废液的组成也相当复杂。所以，实验室废液需分类收集[8]，储存于专门的废液桶，密封，贴上标签，写明废液的成分和性质以及收集日期等。严禁将性质不明的废液混合在一起存放。另外，废液贮存的时间不能太久，并且收集装置要存放在安全的地方。
⑵ 原位处理，简易操作
实验室有机废液的处理原则[9]为：按照不同性质和种类回收，处理简单，充分利用废弃物来处理污染，处理成本尽可能低，及时处理和就地处理等。实验室有机废液的处理方法可以参考其它有机废液的处理方法。对于高浓度、毒害大并且回收困难的有机废液，需要收集起来焚烧处理。
⑶ 资源化原则
对于含有可回收重新使用的物质的有机废液，在处理的时候，需要考虑的一点是：回收重新利用废液中的有用物质。
摘要
实验室废液具有很大危害，但关于解决这个问题的文献却不多。本文研究的对象是有机废液，主要任务是调研高校化学实验室有机废液，并针对其特性探讨相对应的简单、无害、有效的各种处理方法。重点研究了Fenton试剂在处理实验室有机废液方面的应用,考察了H202（30%）和硫酸亚铁的用量、起始pH值、反应时间等因素对fenton反应的影响，得出了较优的反应条件。
通过实验研究，得出较优的反应条件为：pH值在5.0，30％的H202用量为6.0 mL，硫酸亚铁用量为2.0g，反应时间为50min。
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关键字:实验室有机废液Fenton试剂有机废液处理
目录
1.前言 1
1.1 选题研究的目的和意义 1
1.2 实验室有机废液处理的发展综述 1
1.2.1有机废液的分类及特性 1
1.2.2 有机废液的处理原则 3
1.2.3 实验室有机废液的常用处理方法 3
1.2.4几类典型有机废液的处理方法： 5
1.2.5 Fenton试剂的简介 7
1.3 Fenton试剂的作用机理 7
1.4 Fenton试剂的发展简史和研究展望 9
2.实验部分 10
2.1 实验试剂及仪器 10
2.1.1 实验试剂 10
2.1.2 实验仪器 10
2.2 实验方法 10
2.3 化学耗氧量COD的测定 11
3.结果与讨论 13
3.1 正交Fenton法降解有机废液实验的影响因素 13
3.2 Fenton单因素实验影响因素 14
3.2.1 H2O2投加量的影响 15
3.2.2 FeSO4投加量的影响 16
3.2.3 起始pH值的影响 17
3.2.4 反应时间的影响 18
4.结 论 20
参考文献 21
致 谢 22
1.前言
1.1 选题研究的目的和意义
随着高校科技术创新能力的提高，高校实验室科研和教学活动日益增多，科研院所和高校实验室的高危险废液排放及其污染的问题急需解决。高校实验室污染物的排放性质属无组织性的排放。跟工厂那些污染源相比，高校实验室的规模比较小。高校实验室废液排放的特征有：量少、成分复杂、时间不确定、污染范围大、难于集中等。此类废液，尤其是高分子有机废液，如果不经过处理、直接混入生活污水排入到城市污水管道或者河水中，不仅会腐蚀污水管道，还会给其他城市的污水处理厂带来严重的困扰，因此像这种无组织排放引发的污染问题越来越受相关部门的重视。
科技的进步带来了人们生活水平的提高，同时也造成了严重的环境污染。随着污染的加重，人类生存面临着危机，人们的环保意识正逐渐增强。而高效实验室作为一种小型污染源，也越来越受到人们的关注。国家环保总局也曾为此做出过相关规定：2005年元月l日以后,科研、试验 、监测(检测)等化验室、实验室、试验场等要纳入环境监管范围，并对其按照污染源进行管理[1]。迫切需要一种高效率、环境友好、节省能源、低成本、操作简单的处理实验室有机废液的方法。
为了保护环境和充分利用资源，为了贯彻执行国家关于三废的处理的相关法律法规，有必要对高校实验室废液施行分类回收，可以通过一些适当的处理方法循环利用；也可以通过处理直接达标排放。这样便能有效实现高校实验室绿色化。
1.2 实验室有机废液处理的发展综述
1.2.1有机废液的分类及特性
随着时代的不断进步和科技的不断发展，科研试验和教学实验日益频繁，研究的内容越来越深入，涉及的范围越来越广泛，同时也造成了环境污染越来越严重。属于“三废”（废气、废液和废渣）之一的有机废液，实验室的排放量相对增多，水质也更加复杂。此外，此类废液不定期排放，排放量更无规律可循，而且污染物的成分更为复杂。此类废液的特点可以归纳如下：排放量少，周期不稳定，毒性大，成分复杂多变[2]。 废液的成分不仅有洗涤剂及常用溶剂等有机物，而且也含有大量的酸或碱，以及有毒有害的有机物(比如石油类，酚类，醚类，油脂类物质等[3]) 和含有重金属离子等[ 4]，性质不明确。实验室废液排放量虽然不多，但不处理的话，也能对环境造成非常大的污染。而且与无机废液相比，有机废液不仅污染范围更广，而且造成的危害也更严重。
（1）如果酸性或者碱性的有机废液不经过处理，直接从实验室排放到排水管，可能会腐蚀管道；若是直接排放到河道中，不仅会对水生生物或者家畜家禽，甚至是人类自身的健康造成不可估量的伤害，同时也会导致水体的自净能力降低，破坏自然水体生态功能。
（2）实验室产生的有机废液的成分主要是有机溶剂，有机物是对人体健康危害严重的物质之一。例如：只要千分之几毫克甲醇便能使眼睛丧失视觉；有机污染物多氯代烃具有持久性，可以通过过食物链富集在生物体内，并且毒性也十分强，还可以通过哺乳喂养的方式传递给后代；吡啶、氯仿等会破坏人体的神经中枢，降低人的免疫能力，严重时生理机能失调，甚至会致命等。
（3）有些实验室有机废液还含有重金属离子，例如：Hg、Cd、Co、Pb、Cu、Ni、As、Cr等。其中，毒性最大是汞，有强挥发性，常温下便可挥发，汞容易和生物体内中枢神经系统中的一些酶相结合，中枢神经就会错乱，严重时会损伤人的脑组织，甚至会致命。镉会紊乱肾脏和肝脏的酶系统的常态。铜浓度较高时，也能直接造成癌症的形成［5］。镍能引发肠胃不适、皮肤炎症等，还影响肺部和肾脏的正常运转［6］。这些水体中的重金属不仅不能被微生物分解，甚至还可以在微生物的作用下生成更毒的金属有机物。[7]
根据国家对有机废液的相关规定：有机类的废溶剂和废试剂等不得直接排放到下水道中，需对其进行分类管理，分别存放于特制的废液桶中，再由学校统一处理。实验室有机废液按不同的分类方法可分为：
（1）按可燃性大致分为：可燃性废液，难燃性废液，含水废液等。
（2）按污染物的成分和特性可分为：
① 油脂类: 例如: 绝缘油(脂)、重油、冷却油、润滑油、动植物油﹙脂﹚等。
② 卤代烃类: 例如: 氯乙烯、二氯乙烯、氯代甲烷、甲基碘、氯苯等。
③ 烃类: 例如: 苯、甲苯、二甲苯、PE等。
④ 烃的衍生物类: 例如: 丁醇、苯甲醇、苯酚、苯甲醚、甲醛、环己酮、苯醌、乙酸、环氧丙烷等。
1.2.2 有机废液的处理原则
根据实验室有机废液的特点，不同的有机废液，其污染物的组成和量不同，处理方法和程度也会相应有所变化，故处理这类废液有一定的难度。到目前为止，能将此类废液处理到达标排放程度的成熟的工艺和方法，还未被报道。将实验室比作是众多小型的实际工厂的话，那么实验室废液就相当于集合各种实际的工业废液。但是处理实验室废液与处理工业废液不相同，处理实验室废液采用的是多单元处理流程系统或者是有针对性地进行分类回收处理，尽量采用比较简单、能减少处理成本，能降低处理难度的操作。
处理原则有：
⑴ 分类收集
因为每个实验室做的实验不同，以及同一个实验室做的实验不同，这就造成产生的废液有很大区别，废液的性质有比较大的差异，废液的组成也相当复杂。所以，实验室废液需分类收集[8]，储存于专门的废液桶，密封，贴上标签，写明废液的成分和性质以及收集日期等。严禁将性质不明的废液混合在一起存放。另外，废液贮存的时间不能太久，并且收集装置要存放在安全的地方。
⑵ 原位处理，简易操作
实验室有机废液的处理原则[9]为：按照不同性质和种类回收，处理简单，充分利用废弃物来处理污染，处理成本尽可能低，及时处理和就地处理等。实验室有机废液的处理方法可以参考其它有机废液的处理方法。对于高浓度、毒害大并且回收困难的有机废液，需要收集起来焚烧处理。
⑶ 资源化原则
对于含有可回收重新使用的物质的有机废液，在处理的时候，需要考虑的一点是：回收重新利用废液中的有用物质。
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