基础化学实验室重金属离子和有机废液的处理方法的研究.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）基础化学实验室重金属离子和有机废液的处理方法的研究摘 要本文针对高校基础化学实验室废液中重金属离子和有机物质的处理进行了探讨。以绿色化学思想为指导，建立高校绿色化学实验室，健全化学实验室管理制度，提高师生的环保意识。从废液的收集储存，含重金属的废液的金属回收再利用与达标排放处理，有机废液的处理方法进行了绿色化研究。本文主要从以下几个方面进行研究分析：1.化学实验室存在的污染问题，高校化学实验室师生操作规范程度和废液排放达标程度，以及怎样建立绿色化学实验室；2.废液的收集、储存和处理的要求；3.如何用最佳的方法从含有银离子的化学废液中处理回收重新得到硝酸银；4.如何从含有铬离子的废液中回收得到重铬酸钾；5.含汞、镉、铅离子的废液的达标处理；6.化学实验室有机废液的种类和处理方法。关键词：废液处理，重金属离子，有机废液，绿色化学Research on the treatment method of heavy metal ions and organic waste liquid in basic chemistry laboratoryABSTRACTIn this paper, we discussed that liquid waste treatment of heavy metal ion and organic substance in the basic chemistry laboratory of college. Guided by the concept of green chemistry, we establish green chemistry laboratory in colleges and universities, sound management of chemical laboratory system, enhance the environmental awareness of students and teachers. I researched that the collection and storage of liquid waste, metal recycling and the treatment of compliance with the emissions in liquid waste containing heavy metals and the treatment method of organic liquid waste by the ways of green chemistry.Research and analysis of this article mainly from the following aspects:1. Pollution problems in the chemical laboratory, the degree of operation standardization between teachers and students and compliance with the emissions from waste in the chemistry laboratory of colleges and universities, as well as how to build green chemistry laboratory;2. The requirements of waste collection, storage and processing; 3. How to use the best methods of treatment and recovery from chemical wastewater containing silver ions to get silver nitrate；4. How to recovery from liquid waste containing chromium ions by Potassium dichromate；5. The standard treatment of liquid waste containing mercury, cadmium and lead ion standard; 6. Types and treatment of organic waste liquid in chemical laboratories.KEY WORDS: waste liquid treatment，heavy metal ion，organic wastewater，Green Chemistry9目录前言1第1章 基础化学实验室的绿色化31.1 基础化学实验室的污染情况31.2 高校化学实验室废液排放状况41.2.1 调查对象与方法41.2.2 结果分析41.3 绿色化学实验61.3.1 基础化学实验室实施绿色化学教学的必要性61.3.2 建立绿色化学实验室71.3.3 化学实验绿色化研究的原则、方法和内容8第2章 废液的收集、储存和处理要求112.1 实验室废液收集、贮存的通用要求112.2 实验室废液处理的通用要求12第3章 废液中重金属离子的处理133.1 含银废液的处理与回收133.1.1 处理方法133.1.2 回收效果143.2 含六价铬的废液143.2.1 DPCI分光光度法测定铬的原理153.2.2 还原一沉淀法一氧化法处理含铬废液153.3 含汞、镉、铅的废液163.3.1 凝聚沉淀法163.3.2 硫化物沉淀法16第4章 有机废液的处理方法184.1 含一般有机溶剂184.2 含酚类194.3 含石油、动植物油脂194.4 含无机酸、碱、盐、氧化剂、还原剂类194.5 含N、S及卤素类204.6 含有机磷204.7 含重金属204.8 含天然及合成高分子化合物204.9 综合废水21结论22谢 辞23参考文献24外文资料翻译27前言环境与人类的生存和发展息息相关，但由于人口急剧增加，资源巨大消耗，工业的快速发展，使得环境污染问题已然成为世界各国所面临的最紧迫的问题之一。人们开始重新认识和发现更多有利于自身的生存和可持续发展的道路，注重人与自然的和谐发展，追求人性化，使得绿色意识成为人类追求自然完美的一种高级表现形式。绿色化学的研究在世界各国兴起，同时伴随着绿色化学的发展与教育。21世纪是注重可持续发展的纪元，绿色化学已然成为化学研究的方向和议题，已经成为衡量一个国家和民族生活质量水平的一个指标。二十世纪九十年代美国颁布的污染防治条例中，即出现了“Green Chemistry（绿色化学）”一词，当时将“绿色化学”定义为消耗尽可能少的资源和能源，产生最小排放的过程1。绿色化学的本质是用新的技术和方法减少或消灭那些对人类健康、生态环境有害原料、溶剂、催化剂和试剂等的使用和产生2。绿色化学的理想是从防止污染和节约资源的观点来重新审视和改革整个化学和化工领域，在化学研究和化工生产的过程中不再使用有毒、有害物质，不再产生废物。其最大的特点是在源头就采用预防污染的科学手段，以保证过程和终端无污染物的排放3。在我国，虽然绿色化学的研究起步比较晚，但是，自从“绿色化学”理念引入中国之后，发展很迅速，其研究结果令人乐观。在1995年年底，我国最早提出应加强绿色化学教育4的清华大学化学系的宋心琦教授，在大学化学上发表了一篇名为“化学家应是环境的朋友”的文章，介绍“绿色化学工艺”。在此之后，为我国绿色化学及微型化学实验的发展做出重要贡献5的杭州师范大学的周宁怀教授把微型化学实验引入我国。在绿色化学理念的推广方面，内蒙古民族大学的李增春和刘宗瑞教授也做出了突出的贡献6,7。云南大学有机化学专业也引入了微型、半微型绿色化的理念到实验教学中8。由此可见，多所高校已经意识到绿色化学研究的现实性与紧迫性，并进行着各种化学研究，从实验内容、实验方法、废液处理等多方面逐步进行教改尝试。我国拥有上千所高校，几乎每天都有高校的化学实验室在进行着各种各样的化学实验，其中许多学校排放的三废很少进行过处理，甚至是废液直接排入到下水道，废渣是直接倒入垃圾堆，废气直接排放到大气中。这些废液废渣大多含有毒有害成分，有的含有剧毒物、致癌物等。虽然每次排放的污染物的量不大，但随着教育事业的发展、大学的扩招及课程改革的实施，实验课程的增多，很多实验都会使用或产生各种各样的刺激性气体或有毒有害的液体及固体。如果不加任何处理直接排放，就会造成环境污染，危害人类健康。这些有毒物质对学生呼吸道的影响最为明显，严重的还会造成精神不振、厌食、慢性中毒等情况。因此，在当今越来越注重环保的社会里，建立绿色化学实验室已是刻不容缓的问题。高校化学实验室的绿色化就是以绿色化学的理念和原则来指导实验工作，使实验室的三废排放降低到最低程度并能得到妥善的处理，实验室的安全性和环境质量得到提升。本文就化学实验室存在的污染问题，高校化学实验室师生操作规范程度和废液排放达标程度，以及怎样建立绿色化学实验室；废液的收集、储存和处理要求；如何用最佳的方法从含有银离子的化学废液中处理回收重新得到硝酸银；如何从含有铬离子的废液中回收得到重铬酸钾；含汞、镉、铅离子的废液的达标处理；化学实验室有机废液的种类及处理方法进行了研究。 第1章 基础化学实验室的绿色化1.1 基础化学实验室的污染情况基础化学实验室是进行科研和大量实验活动的地方，其过程用到众多化学药品。在实验过程中，会发生各种化学反应，产生多种有害气体及有毒废液。若保护或处理措施不当，散失到空气中的废气将对大气造成污染，排出的废液和废渣，不经处理直接排放到下水道或垃圾场中，将会对学校周围的环境造成很大的污染，总之结果是这些物质将直接或间接地危害人的健康。1.废气对空气污染在化学实验过程中，经常会产生有毒有害的气体，多数气体如氨气、氯化氢、硝酸、氟化氢、二氧化硫、二氧化氮、溴蒸汽等均为刺激性气体，严重时会相互作用形成二次污染物，或有呼吸道吸入，引起呼吸道疾病；或刺激眼角膜，引起造血系统及中枢神经系统损坏，严重时会造成眼失明。二氧化硫和二氧化氮在对流层大气中富集形成酸雨，妨碍植物的生长和发育，可使植物的叶面保护层受到损坏，生态系统中的物质循坏因而受到阻碍。2.酸碱污染化学实验室常会用到酸和碱，其中酸有HCl、HNO3、H2SO4等，碱有NaOH，KOH等，若将其直接排放，会使水的pH值降低或升高。当水的pH小于6.5或大于8.5时，水中的生物生长会受到抑制，致使水体自净能力受到阻碍，生物物种变异及鱼类减少。若水质pH值过低，将对下水管道的金属设备造成严重腐蚀，产生安全隐患。3.重金属盐的污染常见的实验室废液中的重金属有银、铬、汞、镉、铅等，其中汞的毒性最大，致毒作用极强。若将重金属废液不加处理地直接排入水体，不仅不能被微生所分解，甚至能通过微生物作用产生毒性更大的金属有机物，而且还会造成重金属流失，资源浪费。4.有机物污染化学实验室排放出的主要有机污染物有醚类、醇类、酚类、四氯化碳、氯仿等。人体饮用含毫克级甲醇的水，就可能导致眼失明；饮用含氯仿、吡啶的水会破坏人体神经中枢，造成人体免疫能力下降，甚至引起生理失调，严重时导致死亡。多氯代烃是很难自然分解的有机污染物，能够经过食物链在生物体内富集，可以通过哺乳奶水转移到后代体内，其毒性极高。1.2 高校化学实验室废液排放状况我国的高等院校有上千所，高校化学实验室废液的排放，已对环境的污染与破坏造成了潜在而巨大的危害。参考分析50所高等院校化学实验室现状调查数据及废液排放的情况，目的是为化学实验室的规范建设提供参考。1.2.1 调查对象与方法通过直接的问卷调查方式，以化学教师和学生为调查对象，对50所高校化学实验室的实验操作过程、废液处理和排放情况进行调查9。调查指标为：以国家环保总局GB8978-88污水综合排放标准为参照的废液排放达标程度；以化验员手册为参考的实验操作规范程度。1.2.2 结果分析表1.1高等院校实验室操作程序规范情况及废液达标程度情况9调查项目n很好好差高校数百分数高校数百分数高校数百分数废液达标程度5048%1530%3162%操作规范程度501428%3468%24%1.高校废液处理排放达标程度见表1.1所示，制定了实验废液排放标准，并能将废液进行符合国家环保总局污水综合排放标准的处理后进行排放的高校只有8%；没能进行达标处理的高校超过30%；未做任何处理就直接排入下水道的高校占到了62%。2.高校化学实验室师生操作规范情况如表1.1所示，在化学实验中师生按照化验员手册科学合理、规范操作10的高校占到28%，而没能完全规范合理地进行实验操作的高校有68%，甚至有4%的高校个别实验严重违背操作规则，实验极其不规范。3.将废液处理排放达标程度按不同级别的高校进行统计（见表1.2），统计表明：化学实验废液达标排放处理程度为23%，普通本科院校为5%，而师专院校未能做到完全达标排放；而废液未做任何处理，就直接排入下水道的高校里211、985院校占15%，本科院校达74%，师专院校高达83%。由此可发现，废液处理排放达标程度与高校的综合实力相关。表1.2 三类高校废液处理排放达标程度统计9高校性质n很好好差高校数百分比高校数百分比高校数百分比211、985院校13323%862%215%普通本科院校1915%421%1474%师专院校1800317%1583%目前，我国有上千所高等院校，在这些院校中有大量的化学、生物、解剖、医疗、卫生等各个学科领域的教学研究与临床应用的实验室，这些实验室每天产生的大量有毒有害废液常常不经处理直接到周围环境中。由于这些实验室一次性排出的量较小，与化工废液对环境的污染相比具有隐闭性、间断性的特点，一次性破坏并不明显，故不易被察觉，以至很难引起社会的关注和重视。加之高校是专家学者聚集地，甚至有的学校本身就从事着环境保护方面的研究与教育工作，但专家们视而不见的态度加重了整个社会对这一问题的忽视。每一所高校成百上千的实验室就这样将废酸、废碱、重金属、有机物质等各种各样有毒有害的废液源源不断地排入周围的江河之中。这些星罗棋布的高校化学实验室正逐步成为一个个破坏生态环境、危害性极大的隐蔽性污染源11。因此，建立绿色化学实验室并开展绿色化学实验研究变得极为紧迫、重要。1.3 绿色化学实验绿色化学又称“清洁化学”、“环境无害化学”、“环境友好化学”12。实现绿色化学是21世纪重要的化学科研方向之一，对环境保护和社会可持续发展具有重要的指导意义，也是保护环境的必经之路13-15。面对日益紧迫的环境和资源现状，在大学开展“绿色化”研究，不仅可以激发学生的学习兴趣，提高学生的环保意识，促进学生全面发展，而且是科技进步，社会发展的需要，对于促进人和自然和谐相处，实现中国梦都具有重要的现实意义。在绿色化学思想的指导下，用预防环境污染的新思想和新技术手段，对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法被称为“绿色化学”实验。因此，为了减少或消除实验中有毒有害物质的使用和产生，在化学实验研究中必须更新实验理念、改革实验方法，并对三废污染进行绿色化处理。1.3.1 基础化学实验室实施绿色化学教学的必要性实验教学是高校教学活动的重要组成部分，对于培养学生的专业技能，提高学生综合素质起着重要作用。因此，将绿色化学理念融入高校化学实验教学之中显得非常必要。1.解决高校化学实验教学中存在的师生环保意识不够，节约意识不强和实验教学过程粗放等问题需要融入绿色化学的理念。运用绿色化学的理念分析高校化学实验教学，发现其中还存在许多问题，表现在：实验教材较少提及“绿色化学”这一概念，造成学生对于绿色化学理念学习不够系统，对其理解不够；教学手段与方法落后，不能适应开设绿色化学实验的要求；教学投入不足，实验设备陈旧，不能满足绿色化学实验的要求；师生环保意识、节约意识有待加强；实验教学过程粗放等等。要解决这些问题，只有在化学实验教学中融入绿色化学的理念，从实验指导思想、实验内容选择、实验仪器研制、实验装置和步骤的设计等方面入手，提高化学实验教学的质量。2.实现高素质的人才的培养目标需要融入绿色化学的理念。培养高素质的专业人才是高校教学的根本目标。引导学生关注人类发展所面临的社会问题，让学生体会绿色化学对提高生活质量和保护环境的积极作用。增强学生运用化学知识解决有关问题的能力是高校化学实验教学的重要任务。要完成这些重要任务，实现培养目标，就应该让大学生具有绿色化学的理念，掌握绿色化学知识，为实现社会可持续发展服务。3.适应社会对高校的新要求需要融入绿色化学的理念。为了保证未来经济与社会的稳定持续发展，我国也十分重视绿色化学方面的研究工作，社会对高校在绿色化学的研究与实验方面提出了越来越高的要求。因此，必须在高校实施绿色化学实验教学，让师生更贴切地了解绿色化学对于人类及其赖以生存环境的可持续发展的重要性，将绿色化学的思想贯穿于整个化学实验过程。1.3.2 建立绿色化学实验室通过建立绿色化学实验室，可以有效控制高校实验室污染，进而减少对整个环境的污染。绿色化学实验室建设中需要始终坚持贯彻绿色化学的理念。具体实施过程中，主要从两方面入手：一是要具备良好的室内实验环境，有良好的通风、防火等必要设备和安全措施及施行有效的实验室管理人员责任制；二是要建立、健全环境管理体系。1.建立绿色实验室的原则(1)设计实验时，应以低毒、低危害原料代替高危害性原料。(2)最大限度地提高反应效率。(3)设计对人体和环境更安全的目标。(4)选择最佳的反应条件，包括时间、温度、压力等。以实现最大限度的节能和实现零排放。2.对化学实验进行整体优化在对实验室环境因素综合分析的基础上，要对实验进行整体优化，制定出具体优化方案。(1)采用较先进的技术仪器，减少环境危害对一些溶剂用量较大，整个实验中废弃物排放量较大，处理困难的实验；对于必须使用有毒有害的药品进行的实验以及对于药品昂贵或容易引起燃烧、爆炸挥发、有一定危险性、会对环境造成较大污染的实验，须采用多媒体系统模拟仿真手段来完成或采用较先进的仪器进行实验。(2)精选实验内容、严格控制反应条件对污染严重、危害性大的实验应排除或重新设计，每一个实验项目都要进行优化考虑，尽可能达到：原材料廉价易得、实验过程中副反应少、反应条件温和、节约能源等。(3)尽量减少药品用量，实现物尽其用积极采用微型化学实验以及其它安全简便、节约药品、现象明显的实验。要对所需要做的全部实验整体统筹、合理安排实验序次。将一些实验串连起来，实现某些产物或副产物的回收再利用。3.建立环境管理体系环境管理体系的建立是以文件形式来表现的，包括环境管理制度和管理文件。要求根据每个实验室结合具体情况制定出对管理过程进行约束的制度。这些制度应是在对环境因素进行综合分析基础上制定的。包括：化学药品安全管理规定、相关人员培训制度、化学实验整体优化原则、化学药品及仪器使用程序化原则、实验操作指导、废弃物回收处理操作指导、环境监测制度、评估与考核制度等。并建立起相应的环境管理文件。例如，化学药品绿色化管理16要做到药品存放规范绿色化、药品分装规范绿色化、药品存放标签规范化、药品使用规范绿色化和药品处理绿色化。1.3.3 化学实验绿色化研究的原则、方法和内容大学化学教师在教学中贯穿绿色化学的理念，渗透绿色化学的知识，不能只停留在概念的了解上，而必须更深入的了解绿色化学实验研究的原则、方法和内容，这样才能在化学教学中融会贯通。1.研究的原则美国科学家、绿色化学的倡导者Waner和Anastas提出绿色化学的12项原则，这些原则经过不断的修正和发展，已经成为化学工作者评价一个合成路线、一个生产过程是不是符合绿色化学的指导方针和标准，同时也代表了化学发展的方向。这12条原则是：降低官能团的引入；产物的易降解程度；使用安全的溶剂和辅助剂；合成或使用安全的化学品；废物生成前处理比生成后处理更好；合成方法中尽量采用高选择性的催化剂；最大程度地采用可再生资源代替消耗性资源；最大程度减少化学过程中有毒原料和有毒产物；提高原子利用率，即尽量使参加化学反应的原子都反应生成目标产物；进一步开发分析方法，对危险物质在化学过程中实行在线监测和控制；合成方法应考虑反应过程中能耗对成本和环境的影响，必须设法降低能耗，最好采用在常温和常压下的合成方法；使用安全系数高的生产工艺172.研究方法E指数是指从高效、经济、环保的角度出发，通过化工流程的排放量来衡量合成反应的。E指数=废弃物质量/目标产物质量，包括反应后处理过程产生的无机盐。显然要使E指数降低，很重要的一方面是改变许多经典有机合成中以中和反应进行后处理的常规方法。原子利用率是绿色化学的核心内容，即指化学反应中究竟有多少原料分子进入到产品之中，有多少变成废弃的副产物。原子利用率=（目标产物的分子量/全部反应物的原子量总和） 100%，理想中的原料利用率是100%。利用原子利用率的思想，仅从化学反应方程式出发，就可以评价一个反应路径的合成效率和环境友好程度。在绿色化学领域，原子利用率成为合成化学家们评价筛选最优反应路径的重要参考指数之一。E指数和原子利用率在评价一个反应是否“绿色”方面具有极其重要的作用。3.研究内容近几年，绿色化学的研究主要是围绕原料、溶剂、催化剂、合成方法和产品的绿色化5个方面进行原料的绿色化主要在于利用可再生资源作为原料，以及采用低毒或无毒无害的原料取代高度原料溶剂的绿色化是指减少溶剂的使用，改进传统的溶剂，选择对环境无毒无害的溶剂以及开发无溶剂反应是绿色化学的重要研究领域。目前，越来越多的反应正广泛使用超临界流体,水或无溶剂条件来作为反应媒介并取得了较好的效果催化剂的绿色化主要表现在催化剂的高效方面，催化反应能降低反应势能，增加反应选择性以及减少分离步骤，减少大量有毒试剂的使用并使得可再生资源能进入主流反应的研究绿色合成方法是指能够大大降低副产物的产生，并可提高生产者安全性的方法产品的绿色化是指研发出的产品具有环境友好性，无污染。洛阳理工学院毕业设计（论文）第2章 废液的收集、储存和处理要求2.1 实验室废液收集、贮存的通用要求表2-1 需要处理的废液的最低浓度18分类污染物浓度，mg/L污染物浓度，mg/L无机废液Pb、Ni、Co、Ag1.0酸、碱1%Cr(六价)0.5氧化剂、还原剂1%Hg(含有机汞)0.05CN1.0Cd0.1As0.5Fe、Mn10.0F15Cu3.0B2Zn6.0CrO2.0有机废液一般有机溶剂(由C, H, O组成的物质)100含S, N或卤素等成分的有机溶剂100石油类物质100油脂类物质10挥发性酚类物质20含重金属的溶剂1001.废液中物质的浓度超过表2-1所示对应的浓度时，就比须进行处理。2.最好先将可以统一处理的废液收集储存在一起，然后再做统一处理。3.不能一起收集的废液:铵盐、挥发性胺与碱；盐酸、氢氟酸等挥发性酸与难挥发性酸；硫化物、氰化物、次氯酸盐与酸；过氧化物与有机物。4.选择盛放废液的容器应不会被废液腐蚀。将所收集的废液的成份及含量，贴上鲜明的标签，并放在安全的地点保存。特别是毒性大的废液，应要十分注意。5.处理含络离子的废液时，如果有干扰物质存在，应另外收集含有这些物质的废液。6.对会产生氰、磷化氢等有毒气体的废液和硫醇、胺等会发出臭味的废液，以及易燃性大的醇类、醚类等有机废液，要先做适当的防泄漏处理，并应尽快进行焚烧处理。7.收集含过氧化物、硝化甘油之类的爆炸性物质的废液，要谨慎地操作，并应尽快处理。2.2 实验室废液处理的通用要求1.随着废液的成分不同，在处理过程中，往往伴随着产生有害气体以及发热、爆炸等危险。因此，处理前必须充分了解废液的性质，然后分别加入少许所需添加的药品。同时，必须边观察边进行操作。2.含有络离子、螯合物之类的废液，有时只加入一种消除药品不能把它处理完全。因此，要采取适当的措施，注意防止还未处理的有害物质直接排放出去。3.处理废液时，为了节约处理所用的药品，应积极考虑废液的利用，如可将废铬酸混合液用于分解有机物，以及将废酸、废碱互相中和。4.对甲醇、乙醇、丙酮、乙醚及苯等用量较大的溶剂，应尽量将其进行回收处理。5.对于以下类似的情况：以及由于用硫化物沉淀法处理废液而生成水溶性的硫化物；为了分解氰基而加入次氯酸钠，以致产生游离氯；其处理后的废水往往有害。因此，必须将其产生的废液再加以处理。6.不能将沾附有害物质的滤纸、棉纸、废活性炭及塑料容器等东西直接丢入垃圾箱内，要分类收集，加以焚烧或其它适当的处理，然后保管好残渣。11 第3章 废液中重金属离子的处理3.1 含银废液的处理与回收近年来，在化工产品和化学试剂市场上，硝酸银不但价格昂贵而且十分紧缺，因此从各种含银废液中直接回收硝酸银就变得非常重要。国内外的许多学者对这方面有一系列的研究，譬如:沉淀法19、电解法20、还原取代法21、离子交换法和吸附法22等等。学生实验中经常要用到AgNO3溶液，产生的含银废液通常主要含有：Na+和NO3-，少量K+和CrO42-，极少量的Ag+、Cl-等，废液的沉淀物中主要是AgCl和少量Ag2CrO4。通过分析实验室银废液的来源，对各种方法的收率、纯度、技术复杂程度、所用试剂的毒性和实验室操作的难易程度的综合考虑后发现，最适合对基础化学实验室含银废液进行回收处理的方法是采用氨性环境下的简接锌还原和离子交换法23，该方法成本低，回收率高，纯度也高。前者适用于少量废液的处理，后者适用于大量废液的处理。3.1.1 处理方法1.简接还原法：废液用NaCl浸取，将银转化成AgCl沉淀，然后过滤、洗涤，用浓氨水溶解，生成可溶性的Ag(NH3)2Cl配合物而进一步纯化；用Zn粉还原，得单质Ag，再用HNO3溶解Ag，过滤、蒸发、结晶，得AgNO3固体。2.离子交换法：同上制得可溶性Ag(NH3)2Cl配合物后，采用离子交换方法除去Cl-、NH4+，得AgNO3，再蒸发、结晶，得纯的AgNO3晶体。3.各步反应式如下：4.工艺流程图3.1 从实验室含银废液中回收硝酸银的工艺流程3.1.2 回收效果实验研究结果显示，氨性环境下锌还原法对于少量废液的处理简单、快速，回收率高；而对于大量废液进行处理时用离子交换法比较方便23。两种回收银的处理方法的回收率和纯度如表3.1所示，用氨性环境下锌还原和离子交换两种方法从实验室废液中回收硝酸银，其回收率可以达到86%以上，回收制得的AgNO3纯度达到99%。两种方法回收的AgNO3都可以用来配制标准的AgNO3溶液。表3.1 锌还原法和离子交换法处理的回收率与纯度23项目锌还原法离子交换法AgNO3晶体质量/g2.942.69回收率/%95.2386.91AgNO3纯度/%99993.2 含六价铬的废液重金属铬是一种有害物质，能在环境及人体中积累并对人体产生长远的不良影响，摄入过量的铬或长期接触含铬废水，对人体有致癌作用24，因此，含铬废水的处理显得尤为重要。目前国内外对含铬废水的处理，主要采用化学还原法25、电化学法26、离子交换法27、吸附法28，以及液膜法29、萃取法30等新工艺方法。比较各种方法的成本与处理效果，化学还原沉淀法是较为成熟可靠的处理工艺。本着以废治废的原则，用改进的二苯基碳酰二肼(DPCI)分光光度法对含铬废液中铬的含量进行快速测定，以了解废液中铬含量是否达到废液排放标准，未达到排放标准的铬废液，用还原沉淀法使铬最终以Cr(OH)3沉淀形式析出，抽滤使沉淀分离，其中滤液中的铬含量用DPCI分光光度法检测是否达到排放标准，而沉淀可做回收处理以制备K2Cr2O7晶体，从而达到了环境保护、废物回收及综合利用的目的31。3.2.1 DPCI分光光度法测定铬的原理DPCI是一种苯基荧光酮类有机显色剂。在酸性介质条件下能被铬()氧化成苯肼羰基偶氮苯，与此同时铬()则被还原成具有很强络合能力的铬()，会与苯肼羰基偶氮苯络合生成一种紫红色络合物。待显色稳定后，用分光光度计在其最大吸收波长处测定溶液的吸光度，与标准曲线相对比，从而确定铬()的含量31。3.2.2 还原一沉淀法一氧化法处理含铬废液通过查阅文献，确定用亚硫酸氢钠作为还原剂32。将废液调至酸性（pH=23），加入理论用量1.5倍的亚硫酸氢钠还原剂，废液中的六价铬被充分还原为三价铬，再加入碱液，调节pH值为7.07.5，使三价铬达到最大沉淀量，以Cr(OH)3形式沉淀，抽滤分离沉淀与滤液，其中滤液中铬含量的测定用DPCI分光光度法测定是否达到排放标准，沉淀则用双氧水充分氧化，加入碱液调节pH=10，加热完全除尽双氧水，再加入盐酸溶液调节pH=l2，此时Cr(VI)以Cr2O72-形式存在。加热蒸发浓缩、结晶、干燥，即可得到重铬酸钾晶体31。为了达到最佳的回收率，应选择最佳的实验条件：1.还原剂亚硫酸氢钠和氧化剂过氧化氢的最佳用量均为1.5倍的理论用量；2.为使铬()完全沉淀，且要避免在碱性条件下沉淀过滤时铬()沉淀被重新氧化生成铬(VI)，应控制溶液pH值77.5；双氧水使铬()充分氧化为铬(VI)后应用KOH溶液调节pH值=10再加热，完全除尽双氧水后再调节至酸性，否则会降低重铬酸钾的回收率31。3.3 含汞、镉、铅的废液实验室产生的含汞、镉、铅的废液量少，若单一的进行处理，花费时间多，处理效率低，因而将其废液收集在一起，再用凝聚沉淀法和硫化物沉淀法进行处理33。3.3.1 凝聚沉淀法向含汞、镉、铅的废液中加入凝聚剂石灰、铁盐、铝盐等，在弱碱性条件下可形成Cd(OH)2、Fe(OH)3和Al(OH)3的絮胶状沉淀。它们可从三方面发挥混凝作用34:中和胶体杂质所带的电荷；在胶体杂质微粒间起粘结作用；自身形成氢氧化物絮状体，在沉淀时对水中胶体杂质起吸附卷带作用。影响混凝过程的因素有pH值、温度、搅拌强度等。其中pH值最为重要。采用铝盐作混凝剂时，应控制pH值在6.08.5范围内；采用铁盐时，应控制pH值在8.19.0时效果最佳。3.3.2 硫化物沉淀法将其废水的pH值用NaCO3调整为8.010.0范围内后，再向其中加入过量的硫化钠，使其生成硫化物沉淀。再加入共沉淀剂FeSO4，生成的FeS将水中悬浮的硫化物颗粒吸附而共沉淀，然后静置，分离过滤，清液可直接排放，由于它们的溶度积很小，所以S2-可以将废液中的汞、镉、铅离子沉淀完全。处理后所得残渣可用焙烧法制得相应的盐。16第4章 有机废液的处理方法在基础化学的课程实验中，常会用到醇类、醚类、酯类和有机酸碱类等有机物质，其中有些含有重金属离子或N、S、P等元素。在对实验没有妨碍的情况下，对此类废液应尽量回收，反复使用。对于不能反复使用的废液可按照可燃性、难燃性、含水废液及固体物质等进行分类收集，以便进行处理。实验室常用的有机废液的处理方法有焚烧法、吸附法、水解法、氧化分解法、溶剂萃取法、生物化学处理法。为了达到最佳的处理效果，对不同类的有机废液的处理方法进行了研究。4.1 含一般有机溶剂通常将醇类、醚类、酮类、酯类及有机酸等由C,H,O元素构成的物质划为一般有机溶剂。对其中的三氯甲烷、四氯化碳、石油醚、乙醚、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、苯、丙酮等用量较大的溶剂，应做回收处理，循环利用。1.三氯甲烷的回收将三氯甲烷废液分别依次用水、浓硫酸（体积为三氯甲烷体积的十分之一）、水、0.5%的盐酸羟胺溶液进行洗涤，最后再用蒸馏水洗涤2次，后用无水氯化钙进行脱水处理，静置几天，过滤、蒸馏。蒸馏速度为每秒1-2滴，收集6062的馏出液，保存到棕色磨口试剂瓶中。2.四氯化碳的回收35四氯化碳废液中，若含有双硫腙，则可先用硫酸洗1次，再用蒸馏水洗2次，经无水氯化钙干燥后蒸馏；若含有铜试剂，则只需用纯水洗2次，经无水氯化钙干燥后蒸馏，水浴温度控制在9095，收集7678的馏分。3.石油醚的回收36将石油醚置于分液漏斗中，加体积为石油醚的十分之一的浓硫酸，振荡洗涤，加蒸馏水洗两次，再加入质量浓度为100g/L NaOH和50g/L KMnO4溶液(两者的体积均约为石油醚的1/10)洗涤1次，若高锰酸钾颜色褪去则再洗1次，之后用蒸馏水洗涤数次。洗涤后的石油醚用无水硫酸钠干燥过滤，在水浴上蒸馏，收集6090的馏分。4.乙醚的回收将乙醚废液用水洗涤1次，中和（石蕊试纸检查），用0.5%高锰酸钾洗至紫色不退，然后用0.5%1%硫酸亚铁溶液洗涤除去过氧化物，再用纯水洗涤2次，洗好的乙醚用无水氯化钙干燥，放置过夜，过滤，在45水浴中加热蒸馏，收集33.534.5的馏出液，如果纯度不够，可重新蒸馏1次，将馏分保存于棕色磨口试剂瓶中。5.乙酸乙酯的回收将乙酸乙酯废液先用水洗涤，然后用硫代硫酸钠稀溶液洗涤，再用蒸馏水洗涤2次，除去水层，用无水碳酸钾脱水，静置几天，过滤、蒸馏，收集7677的馏出液备用。4.2 含酚类此类废液包含有苯酚、萘酚等物质，可用漂白粉或次氯酸钠将其氧化。此方法对苯胺类物质也适用37。反应式为：处理后的废液汇入综合废水桶38，待处理。4.3 含石油、动植物油脂此类废液包括苯、甲苯、二甲苯、已烷、煤油、轻油、重油、润滑油、机器油、动植物性油脂和脂肪酸等物质的废液。用焚烧法处理其可燃性物质，对其低浓度的废液或难于燃烧的物质，可用溶剂萃取法或吸附法处理。4.4 含无机酸、碱、盐、氧化剂、还原剂类此类有机废液通常包括酸类：硫酸、盐酸、硝酸等；碱类：氢氧化钠、碳酸钠、氨等；氧化剂：过氧化氢、过氧化物等；还原剂：硫化物、联氨等。首先，按无机类废液的处理方法，把它分别加以中和。然后，若有机类物质浓度大，用焚烧法处理，保管好残渣。对能分离出有机层和水层的废液，先将其分离，有机层进行焚烧，对水层或其浓度低的废液，则用溶剂萃取法、吸附法或氧化分解法进行处理。但对易被微生物分解的物质，用水稀释后，即可排放。4.5 含N、S及卤素类此类废液包含的物质有氨基酸、吡啶、甲基吡啶、酰胺、硫醇、硫脲、噻吩、氯乙烯类、氯苯类、酰卤化物及含氮硫卤素的染料、颜料、农药及其中间体。用焚烧法处理其可燃性物质，但必须采取适当的措施除去由燃烧产生的有害气体(如S02、NO2等)和有害固体颗粒物。对低浓度的废液及难于燃烧的物质，用溶剂萃取法、吸附法或水解法进行处理。对多氯联苯之类物质，因难以燃烧而有一部分直接被排出，需加以注意。但对氨基酸等易被微生物分解的物质经加水稀释后，即可直接排放。4.6 含有机磷此类废液通常包括磷酸、亚磷酸、硫代磷酸及磷酸酯类，对其浓度高的废液进行焚烧处理，因含难于燃烧的物质多，故可将其与可燃性物质混合焚烧。对浓度低的废液，经水解或溶剂萃取后，用吸附法进行处理。4.7 含重金属含重金属的有机物质，可用浓H2SO4、浓HNO3、H2O2或混合氧化剂(H2SO4+HNO3，HNO3+KMnO4等)将其氧化，或者用焚烧法将其焚烧，将处理后的废液或废渣，再按无机类废液进行处理。4.8 含天然及合成高分子化合物此类废液包括：聚乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚二醇等合成高分子化合物，以及蛋白质、淀粉、纤维素、木质素和橡胶等天然高分子化合物的废液。对蛋白质、淀粉等易被微生物分解的物质，其将其稀释后直接排放。对其他含有可燃性物质的废液，用焚烧法处理，而对含水的低浓度废液，经浓缩后，将其焚烧。4.9 综合废水收集的综合废液，选择委托污水处理厂进行处理为最佳方案。也可自行处理，处理方法为：调节综合废水的pH值到34，加入铁粉，搅拌3 min，然后用碱液调节pH值约为9，继续搅拌10 min，再加入高分子混凝剂进行沉淀，排除上清液，沉淀物按废渣处理。21 结论发展绿色化学是21世纪化学发展的方向和议题，关系到国家的长治久安，关系到老百姓的日常生活，是继承和发扬可持续发展战略的指导方向，是人与自然和谐相处的必经之路。通过此次研究，得出以下结论：(1)从社会可持续发展的需要、化学学科发展的需要、课程改革的要求、素质教育的要求和保障师生健康的需要这几个方面来看，高校实验室废液处理的研究是十分有意义的。(2)本文主要介绍了绿色化学理念，实验室重金属废液和有机废液的处理研究，废液中贵金属的回收方法，对于减少实验室污染和培养学生的环保意识具有重要的意义。(3)按照绿色化学的标准，首先在大学化学理论课程教学中，使环保观念深入学生内心，增强学生自觉保护环境的意识；其次，在高校化学实验室实行绿色化的策略，主要有进行绿色化的改进、规范实验操作、开展微型化学实验、化学实验室“三废”的绿色化处理。不足之处：首先，由于不同学校实验室环境和设备条件不同，本文中所涉及的废液处理方案并不能保证每个方案都完全可行。其次，在研究过程中尽管查阅了大量的书籍和文献资料，但由于笔者的研究经验和水平有限，难免会产生理解上的偏差，因此本研究所得出的结论还需要在以后的实践中进一步检验。展望：高校应实施绿色化学教育，建立绿色化学实验室，健全化学实验室监管制度，加强对学生道德素质的培养。要求每一位化学工作人员或化学试验者都应该首先学习绿色化学的理念、方法、途径；其次，要以绿色化学思想来评判一个实验方法的好坏程度，时时刻刻以绿色化学为标准设计实验方法，矫正实验思路，不断加强自身对绿色化学的认识；最后对实验后的三废进行绿色化处理，尽量进行回收处理。洛阳理工学院毕业设计论文谢 辞转眼间，四年的大学时光悄然飞逝，当毕业的钟声即将响起，积累了多年的感激之情顿然涌上心头。首先，由衷的感谢尹国杰老师,在本次论文的准备及写作过程当中，得到了尹国杰老师的很多指点与帮助。通过尹老师提供的很多资料以及悉心的指导，我的论文才得以顺利的完成。另外，尹老师的学识、风范、求真务实的科研精神和对工作认真负责的态度深深地激励着我，使我在学业、为人等各个方面均获益匪浅。在此，再一次向您表示深深地敬意和最诚挚的谢意。其次，感谢洛阳理工学院领导为我们提供的良好的学习环境和实验条件，感谢实验室的全体教师在实验过程中给予的关怀和指导，感谢大学期间我的所有任课教师，感谢你们的辛勤付出。由于你们我才顺利的完成学业，以不错的综合成绩顺利毕业。再次，感谢我朝夕相处、共同学习的同学们，由于你们的存在，我的生活精彩了许多，懂得了很多东西，成熟了许多，成就了很多。最后，向我的父母表示衷心的感谢，由于你们我才诞生到这个世界上；由于你们的养育，我才长大成人；由于你们的付出，我才懂得更加珍惜亲情、友情和爱情。22参考文献1 徐玲.微型化学实验与绿色化学J.内蒙古民族大学学报，2009(4):56.2 月琴，徐迈，陈建平.淮南师范学院化学教学中绿色化学教育研究J.滁州学院学报，2010(5)：89.3 薛建跃，化学实验的绿色化和环境保护J.巢湖学院学报，2006(3)：68.4 庭英，宋心琦.化学家应是“环境”的朋友J.大学化学，1995(6)：25.5 周怀宁.微型无机化学实验M.北京：科学出版社，2000.6 刘宗瑞.大学微型化学实验M.北京：科学出版社，2009.7 贤景春，刘宗瑞，李增春.微型化学实验M呼和浩特：内蒙古教育出版社，2000.8 李霁良.微型半微型有机化学实验M.北京:高等教育出版社，2003.9 余录，胡光强，刘可，陈碧群.高校实验废液排放状况及对策.泸州医学院学报，2007,30(4)：328-329.10 张铁垣，程泉寿，张仕斌.化验员手册（M）.第2版.北京:中国电力出版社，1996：217-219.11 闫良国.医院环境保护工作浅谈J.中国医院统计，2002，9(4):217.12 李红.在化学教学中进行绿色化学教育的途径J.考试周刊，2011，(21):169-170.13 李德华.绿色化学化工导论M.北京：科学出版社，2005.14 宋晓岚，詹一兴.绿色化工技术与产品研发M.北京：化学工业出版社，2005.15 单水奎.绿色化学评估准则M.北京：中国石化出版社，2006.16 莫巍浅谈实验化学药品的规范化绿色化管理J农业综述，2007(8)：5.17 黄晓敏.在高师化学中开展绿色化学教育的探讨J.化工之友.2007(17)：91-92.18 蒋晓光，王艳君.实验室废液的收集、储存和处理要求.现代测量与实验室管理，2004，（2）：56-57.19 练必荣，李斯荣.含银废液回收银技术条件优选的研究J.广西化工，1994，23(3):60-61.20 罗志刚，陈敏，祝杨利.从氯化银及其含银废液中回收银J.广东化工，2003，(6):36-37.21 徐侠剑，朱银钧.从废的氯化银中回收银及其应用J.化学教育，1993，(3):44-46.22 谢艳夏，胡乔生.离子交换法从废银液