王鵬偉，王繼芬

（1.上海第二工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，上海 201209；2.上海先進(jìn)熱功能材料工程技術(shù)研究中心，上海 201209）

高等院校實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)廢液量大，成分復(fù)雜，處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境安全和人體健康造成嚴(yán)重危害。考慮到專業(yè)公司的工作成本也較高。在大專院校研究和建設(shè)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，不僅有助于促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生對(duì)綠色建筑的興趣，而且有助于促進(jìn)化學(xué)這門學(xué)科的長(zhǎng)期發(fā)展。因此本文針對(duì)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水處理綠色化的措施進(jìn)行探究。

1 高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的危害

1.1 酸、堿廢水廢液的危害

如果大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢水在使用后直接從水管中排出，會(huì)腐蝕水管壁并損壞排水管。如果直接排入河流，它可以改變水的pH，危及水生生物的生命；如果用于食品目的，這種廢水廢液給人類和牲畜身體健康帶來(lái)的嚴(yán)重影響很難預(yù)測(cè)。站在長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，這種廢水廢液也將對(duì)生態(tài)平衡及水體的自凈造成嚴(yán)重破壞。

1.2 有機(jī)廢水廢液的危害

某些從高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中排出去的廢水含有能夠污染環(huán)境的溶液和有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)人類健康非常有害。例如，意外攝入含有甲醛的水會(huì)導(dǎo)致失明，即使其中只含有千分之幾的甲醛；意外攝入含有吡啶或氯仿的溶液會(huì)損害身體的神經(jīng)中樞；如果過(guò)量或長(zhǎng)期攝入，會(huì)導(dǎo)致免疫力下降、功能受損，甚至死亡。

1.3 含重金屬?gòu)U水廢液的危害

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室還會(huì)排出含有重金屬的廢水廢液，而這些廢水廢液會(huì)造成極高的社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)，從抽樣調(diào)查的廢水中發(fā)現(xiàn)的重金屬便包括了鉻、鈷、鎘、鉛、汞、砷、銅和鎳。在這些金屬中，汞是最危險(xiǎn)的，對(duì)人類所產(chǎn)生的毒性可達(dá)到最高值，而在室溫下，蒸發(fā)的汞會(huì)借由人們的呼吸進(jìn)入身體，積累在人體內(nèi)很難清除的部位。它與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的某些酶發(fā)生反應(yīng)，可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，如過(guò)量食用會(huì)造成腦組織損傷，甚至死亡。

2 處理高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的方法

2.1 活性炭吸附和還原法

使用活性炭進(jìn)行廢水處理在處理含有重金屬離子的廢水和處理含有氯和礦物質(zhì)的廢水方面有非常好的效果。在活性炭的處理中，它不僅可以被視為一種化學(xué)成分，還可以被視為一種吸附劑。在pH<3的酸性條件下，活性炭可以還原高斯的三價(jià)鍵，進(jìn)而能夠發(fā)揮較為顯著的重金屬離子吸附和有氯和礦物質(zhì)的廢水處置效果。此外，考慮到活性炭較高的吸附性特征，高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)廢水處置還可以在活性炭吸附鉻幾乎飽和后，向活性炭中加入酸性溶液，待六價(jià)銘離子被還原為單價(jià)針離子后，用適當(dāng)?shù)某恋韯⒊恋砦锿耆コＦ渌鬯?，如含有鐵銹和氯氣的污水，也可以用這種方式處理。除了這些物質(zhì)外，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢物中常見(jiàn)的有機(jī)烷烴、有機(jī)酸和溶劑廢物也可以通過(guò)活性點(diǎn)火來(lái)清理和掩埋。首先，有機(jī)相被分離，然后通過(guò)活化過(guò)程使有機(jī)相完全被吸附。活性吸附法主要是指去除用其他物理和化學(xué)方法無(wú)法去除的微量有機(jī)物。由于活性炭是一種常見(jiàn)的吸附劑，工藝簡(jiǎn)單，成本低，易于維修，所以活性炭在廢水處理中的應(yīng)用廣泛。

2.2 沉淀法

沉淀法主要用于處理含有各種重金屬離子的實(shí)驗(yàn)室廢水，一般用于實(shí)驗(yàn)污水處理的沉淀法有兩種。第一種沉淀方法是氧化還原法，主要用于六價(jià)和其他物質(zhì)的還原。在這種方法中，在清除污染物之前，借助氧化還原反應(yīng)，毒性物質(zhì)的毒性會(huì)從高向低轉(zhuǎn)化。作為第二種沉淀法的凝固沉淀被用于無(wú)機(jī)、礦物和無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)室。絮凝助劑通常是聚合氯化鐵、聚合氯化鋁或聚合硅酸鹽，形成氫氧化物沉淀，以去除重金屬離子形式的污染物。這些絮凝劑有著作優(yōu)勢(shì)，比如分散和安全地去除油漆、改善濁度和去除藻類。

2.3 納米材料光催化處理

納米光催化方法有助于通過(guò)減少二級(jí)石灰的積累和再生吸附劑和絮凝劑來(lái)處理廢水。二氧化鈦納米顆粒和氧化鋅納米催化劑被廣泛用于光催化降解，具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和高活性。光催化的工作原理是：電子的光子進(jìn)入通帶，形成電子-空穴對(duì)，激發(fā)光催化劑。這些空穴與光引發(fā)劑表面的羥基自由基反應(yīng)，產(chǎn)生羥基自由基，可以完全氧化和降解水中的有機(jī)污染物，由此產(chǎn)生的物質(zhì)通常是無(wú)害的。化學(xué)家們通過(guò)使用懸浮的二氧化鈦納米催化劑，展開(kāi)了對(duì)電石廢水進(jìn)行處理的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)3h的催化后，實(shí)現(xiàn)了84%的重金屬離子去除率。

2.4 微生物化學(xué)法處理

微生物絮凝劑有一個(gè)特殊的功能，有一些物質(zhì)在溶液中很難分解，它可以讓這些物質(zhì)和懸浮固體產(chǎn)生沉淀與絮凝。微生物絮凝劑在廢水處理方面有非常廣泛的應(yīng)用，也提供了非常好的發(fā)展機(jī)會(huì)。研究人員在培養(yǎng)皿中培育出復(fù)雜的細(xì)菌，以生產(chǎn)微生物絮凝劑，石油化工廢水的濁度去除率提高了93.45%、處理石油的有效率53.42%、COD去除率20.98%。這表明，微生物化學(xué)方法在處理石油化工廢水方面是有效的。

2.5 超臨界水氧化技術(shù)

水中有機(jī)氧化物的氧化需要在特定溫度狀況中實(shí)現(xiàn)，通常是在臨界水溫和壓力的溫度被超出時(shí)，此時(shí)其他的無(wú)毒物質(zhì)及小分子便會(huì)氧化而成，利用這種方法，可將高達(dá)100%的石灰和99%COD有效去除。超臨界水氧化技術(shù)目前已成功用于處理苯酚、酒精、鹵化脂肪、芳香族、硝基苯、尿素、化學(xué)武器等。輻照技術(shù)也可用于處理廢水。電子束和高能光通常被用來(lái)處理更難處理的廢水流。該技術(shù)還可單獨(dú)用于廢水處理，另外還可以結(jié)合其他的工藝將水的處理效率進(jìn)一步提升，將水中的病原體和細(xì)菌去除，從而對(duì)排放的化學(xué)廢水進(jìn)行有效處理。

3 實(shí)驗(yàn)室廢水的管理與削減措施

3.1 選擇合適的容器，分類收集處理

由于高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室往往使用多種化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)物又有不同的性質(zhì)，因此選擇排放實(shí)驗(yàn)室廢水廢液時(shí)，必須考慮到廢水的不同化學(xué)性質(zhì)，以及儲(chǔ)存地點(diǎn)和方法。通常發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的特殊容器被用來(lái)儲(chǔ)存和密封液體廢棄物，容器上往往會(huì)貼有標(biāo)簽，將儲(chǔ)存處理廢水的時(shí)間及其性質(zhì)進(jìn)行標(biāo)注，對(duì)于濃度高且有毒和不可逆的有機(jī)溶液，應(yīng)進(jìn)行特殊處理，并報(bào)請(qǐng)環(huán)保部門批準(zhǔn)，轉(zhuǎn)入具有相應(yīng)處理資質(zhì)和能力的設(shè)施進(jìn)行處理；對(duì)實(shí)驗(yàn)室污水處理設(shè)施，應(yīng)專門設(shè)計(jì)污水管道進(jìn)行排放和處理。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的廢水被均勻地排放到一個(gè)配備有凈化設(shè)施的池子中，污水得到進(jìn)一步的處理，同時(shí)會(huì)有相關(guān)部門處理移交的污染物。另外為了能夠?qū)μ幚憝h(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)配備在線監(jiān)測(cè)工具，以便實(shí)時(shí)核查不達(dá)標(biāo)的污染和污水的清潔度。

3.2 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法

在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須遵循特定的順序，使每個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物盡可能地用于后續(xù)的實(shí)驗(yàn)，對(duì)反應(yīng)過(guò)程和每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)所應(yīng)遵循的順序展開(kāi)相應(yīng)的智能設(shè)計(jì)，通過(guò)智能修改實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以便將過(guò)去的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物盡可能地用于后續(xù)的試劑。

應(yīng)盡量減少實(shí)驗(yàn)試劑的使用量，以保證實(shí)驗(yàn)的效率，這也減輕了廢水處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)是為了讓學(xué)生有機(jī)會(huì)通過(guò)觀察化學(xué)現(xiàn)象加深對(duì)化學(xué)原理的理解。因此，要想節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的成本，除了獲取更多的化學(xué)信息外，還要將化學(xué)試劑和材料的應(yīng)用減少，通過(guò)借鑒其他學(xué)校的經(jīng)驗(yàn)，高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室可將實(shí)驗(yàn)縮小或微型化，做到低成本實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，將對(duì)環(huán)境的影響降低。

高校還應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生和教授積極鼓勵(lì)，支持他們對(duì)微型的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究并投入至實(shí)驗(yàn)使用中。試劑用量小、廢棄物處理少的小型化實(shí)驗(yàn)，減少污染并降低實(shí)驗(yàn)所需成本，使綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的真正實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還能夠?qū)W(xué)生們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)有效提高。

3.3 全面推行清潔實(shí)驗(yàn)

為了能夠在后期更好地處理高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室排放的廢水廢液，一定要十分詳盡地對(duì)廢水廢液進(jìn)行分類，應(yīng)當(dāng)注意的是分類過(guò)于繁雜會(huì)給科研及實(shí)驗(yàn)人員增加工作壓力，因?yàn)橐胱龅胶翢o(wú)錯(cuò)誤的分類幾乎不可能，甚至可能出現(xiàn)分類混合的情況，從而使后期對(duì)廢水廢液的處理難度增加。為了減少處理實(shí)驗(yàn)室廢液所耗費(fèi)的人力物力，同時(shí)將廢液順利回收，必須盡快制定出科學(xué)合理的分類原則，還要制定出安全、經(jīng)濟(jì)、方便的回收方案。

由于化學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及許多試劑的使用，可以通過(guò)用毒性較低或污染較小的試劑取代高污染或有毒的試劑來(lái)改進(jìn)這些試劑。為了改善實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，有必要確保使用精確和準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，同時(shí)，規(guī)范實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和程序，減少污染的停留時(shí)間。目前，我國(guó)正在將綠色化學(xué)的概念積極推廣，為了盡早實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室可展開(kāi)清潔實(shí)驗(yàn)。

3.4 積極開(kāi)創(chuàng)微型實(shí)驗(yàn)

微型實(shí)驗(yàn)是為了將實(shí)驗(yàn)中所使用的試劑數(shù)量、時(shí)間和對(duì)環(huán)境的污染減少而采用的一種微型化實(shí)驗(yàn)，由于試劑的使用量減少，對(duì)人體和環(huán)境的污染傷害也會(huì)降低。為了將化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全可靠性進(jìn)一步提高，高?？蛇x擇使用無(wú)毒無(wú)害的試劑對(duì)有毒試劑進(jìn)行替代。

4 高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的綠色化管理方法

4.1 從源頭抓起，嚴(yán)控廢液產(chǎn)量

高校要提升全校師生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用過(guò)程中的環(huán)保意識(shí)，加大對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液處理的宣傳工作，讓教師與學(xué)生都能夠重視問(wèn)題，清楚認(rèn)識(shí)到處理實(shí)驗(yàn)室化學(xué)廢液的重要性與必要性。從源頭上嚴(yán)格控制廢液產(chǎn)量，主動(dòng)學(xué)習(xí)規(guī)范管理實(shí)驗(yàn)室廢液的規(guī)章制度以及方式方法，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)、科研等活動(dòng)中更加嚴(yán)謹(jǐn)操作行為，師生共同參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液處理與管理工作中，構(gòu)建起積極、自主的良好氛圍，提升高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液處理的及時(shí)性、規(guī)范性、有效性，更好地體現(xiàn)高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室使用價(jià)值。

例如，高?？梢詷?gòu)建起線上宣傳結(jié)合線下宣傳的融媒體宣傳模式，一方面在師生大會(huì)等面對(duì)面的活動(dòng)場(chǎng)合宣傳化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液處理相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)會(huì)議上的問(wèn)答游戲、問(wèn)卷調(diào)查等手段，掌握并分析高校師生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的處理現(xiàn)狀，以此為依據(jù)，從實(shí)際情況可入手制定并落實(shí)后續(xù)的宣傳工作。另一方面在高校微信官方公眾號(hào)等新媒體平臺(tái)上，圖文并茂呈現(xiàn)湖泊受到的嚴(yán)重污染現(xiàn)狀，痛心的畫面震撼了教師與學(xué)生心靈，喚醒其責(zé)任意識(shí)和自覺(jué)性，師生主動(dòng)執(zhí)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液管理的各項(xiàng)規(guī)章制度，從細(xì)節(jié)做起，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求處理化學(xué)廢液，顯著提升了化學(xué)廢液處理效率與排放合格率。

4.2 建設(shè)專業(yè)隊(duì)伍，健全設(shè)備設(shè)施

高校要打造高素質(zhì)的、專業(yè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液管理工作隊(duì)伍，在此過(guò)程中提高錄用標(biāo)準(zhǔn)，引入高素質(zhì)的人才，加強(qiáng)對(duì)化學(xué)廢液管理員和處理員的思想教育培訓(xùn)、技能培訓(xùn)、業(yè)務(wù)培訓(xùn)、規(guī)章制度培訓(xùn)等工作，使其可以滿足崗位職責(zé)，在達(dá)到上崗考核標(biāo)準(zhǔn)后方可中正式投入工作。需注意的是，化學(xué)廢液管理人員的培訓(xùn)與考核不能只在崗前進(jìn)行，工作過(guò)程中也要增加培訓(xùn)機(jī)會(huì)，使其積極接受再教育，與時(shí)俱進(jìn)接受新思想、新處理方法、新管理模式，借鑒國(guó)內(nèi)外著名高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢液處理可靠經(jīng)驗(yàn)，將其引入本?；瘜W(xué)廢液處理工作中。通過(guò)健全工作人員的考核評(píng)價(jià)體系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作人員存在的廢液管理及處理不足之處，以問(wèn)題為導(dǎo)向進(jìn)行個(gè)性化培養(yǎng)，不斷提升工作人員綜合素質(zhì)與廢液處理能力，順應(yīng)時(shí)代進(jìn)步趨勢(shì)發(fā)展優(yōu)秀的廢液處理工作隊(duì)伍。

新時(shí)期背景下，高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液處理工作不能僅由人工勞動(dòng)方式完成，還需要引入先進(jìn)的設(shè)備設(shè)施與信息技術(shù)，才能夠極大提高廢液處理效率與處理效果，同時(shí)給予處理人員更有力的安全保障，避免其身體健康受到影響。所以，高校要在此方面投入更多的資金，引入并不斷完善化學(xué)廢液處理所使用的設(shè)備設(shè)施、軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)等，為化學(xué)廢液的現(xiàn)代化處理創(chuàng)造便利、高效、安全、可靠的實(shí)施條件。

4.3 實(shí)施獎(jiǎng)懲措施，提高監(jiān)督水平

隨著我國(guó)素質(zhì)教育的不斷深入，高校近年來(lái)的擴(kuò)招促進(jìn)學(xué)校規(guī)模不斷擴(kuò)大，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的使用頻率也極大增加，促進(jìn)了化學(xué)廢液的產(chǎn)量與排放量增長(zhǎng)，如果沒(méi)有加強(qiáng)對(duì)此的監(jiān)督工作，未制定和實(shí)施獎(jiǎng)懲措施，很容易出現(xiàn)化學(xué)廢液排放不規(guī)范的情況。所以，高校要提高監(jiān)督化學(xué)廢液排放的工作力度，根據(jù)化學(xué)專業(yè)教師與學(xué)生數(shù)量、實(shí)驗(yàn)室使用情況、廢液產(chǎn)量等制定與之相符的獎(jiǎng)懲措施，靈活依據(jù)情況變化調(diào)整獎(jiǎng)懲方法，在監(jiān)督、獎(jiǎng)勵(lì)、懲處的重重作用下，保證并最大限度地提升廢液處理質(zhì)量。高校要面向大眾開(kāi)放化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液處理的監(jiān)督渠道，讓各界參與到監(jiān)督化學(xué)廢液處理中，強(qiáng)化輿論作用的影響力，構(gòu)建公開(kāi)、透明的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液處理體系。

5 結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)保意識(shí)，符合創(chuàng)建自然導(dǎo)向和環(huán)境友好型社會(huì)的主要思想，代表了大學(xué)教育改革的一個(gè)新興趨勢(shì)。將綠色實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、師生綠色化學(xué)理念不斷完善和更新，同時(shí)對(duì)建設(shè)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的方法積極探索，是當(dāng)今化學(xué)工作者的責(zé)任和義務(wù)。當(dāng)前要想建立真正環(huán)保的高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，依然需要繼續(xù)解決諸多問(wèn)題，相關(guān)高校及院系師生一定要對(duì)此保持關(guān)注。