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化学实验室污水处理方法范文

发布时间:2023-11-22 11:01:09

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化学实验室污水处理方法

篇1

1引言

随着我国经济水平的提高和人民生活水平的改善,人们对环境问题日益重视。为改善我国的水环境,我国相继颁布了一系列污水排放标准:如污水综合排放标准[1]、污水排入城市下水道水质标准[2]、城镇污水处理厂污染物排放标准[3]等。为提高水质质量,全国各类检验检测项目不断增加、标准日益提高,各类实验室建设数量不断增加。目前我国各类实验室主要存在于各大高校、各类科研机构、检测中介机构以及企业的检验研究部门。虽然全国各大高校多在城市的边缘或往边缘区域迁移,但仍有相当数量的高校处于城市中心,其下水管道通常与城市下水管道直接相通,并无独立的化学废水处理装置,这样的下水排放方式,使得高校和科研机构实验室排放的废水,会随着下水管道直接进入城市污水管网。如果对这类废水不做专门处理,将对周边环境安全造成严重安全隐患。所属企业的科研部门,由于本身具有污水处理设施其实验室废水可得到处理。但对于多数高校、各级科研机构和检测中介机构而言,通常没有独立的化学废水处理装置,他们位置分散、污水中污染成分复杂、排放量不稳定且某些检测项目的废水还有高毒害性物质,给废水的常规化集中处理带来一定难度。

2实验室废水排放安全隐患分析

虽然铬是人体必需的微量元素,但人体需要的也仅仅是微量的三价铬而已,正六价的铬具有很强的毒性。在《国际常见有毒化学品资料简明手册》介绍中,铬在自然界主要是通过大气、水和生物链来完成迁移。一旦铬富集到人体组织内,其代谢周期长、被清除速度缓慢,会对人体造成危害。

《环境综合实验》是中国环境管理干部学院院环境科学系和环境工程系的核心课程,其内容涵盖了水、气、声三大污染项目。每年都有8~10个班级的教学任务。在《环境综合实验》的所有项目中,无论哪个专业化学需氧量是必做项目。在化学需氧量测定项目中,采取的是国标方法-重铬酸钾法[4,5]进行化学需氧量的测定。每完成一个化学需氧量测定项目,至少需要做7个样。每个样需要加入0.4g硫酸汞、10mL重铬酸钾(0.25mol/L)、30mL硫酸。这样,每完成一次化学需氧量的测定就会产生含有2.8g硫酸汞、70mL的重铬酸钾和210mL的硫酸溶液的废液;每个教学年度,单完成化学需氧量一项教学任务,就需要消耗硫酸汞168g、重铬酸钾4200mL、硫酸12600mL。单看氧化剂重铬酸钾的一种污染,环保部对于电镀污染企业水污染排放控制要求是车间或生产设施废水排放口总铬限值1.0mg/L[6],在化学需氧量测定教学过程中,每完成一组COD的测定,其废液中总铬浓度达5mg/L。如果再算上硫酸汞、硫酸,以及其它实验项目,每个教学年度将产生大量高危的实验废水,如果这些废液不经处理就直接排放,那对周边环境安全将存在巨大安全隐患。

中国环境管理干部学院水处理中心具备对水、气、声三大污染的监测和治理能力,具有各种成套的物理、化学以及生物处理装置,对于自身所产生的实验废水可以进行有效处理,但多数实验室不具备这样的便利条件。这类废水的直接排放是一个严重的环境安全隐患,实验室建设规模越大、数量越多其排放的废水水量就越多,其对环境安全威胁就越严重。

3化学实验室废水的成分分析

针对不同污染物组成的废水,处理方法和处理程度都不相同。化学实验室废水有别于其它污废水,具有一定特殊性,不但总量少而且产量不稳定,有些个别实验废水还可能含有有毒、有害物质,使对于它们的处理具有一定的危险性。而且多数实验的实验项目较为繁杂,从而使得实验室废水成分复杂,如果不做好安全处置,将直接威胁周边的环境安全。

通常可把实验室废水分为有机废水和无机废水两大类别。其中无机废水中主要包括多数一类污染物及其络合物、酸碱、氰化物、硫化物和其它无机离子等;有机废水除含少量一类污染物(如烷基汞、苯并芘等)外,还含有机溶剂、有机酸、醚类、多氯联苯、有机磷化合物、酚类等。

依据实验室开展的项目,分析清楚所产废水含有哪些成分,才好制定对应的处理方案,针对性的进行实验室废水的安全处置。本文对各种污染物质的具体处理方法不做详述。

4化学实验室废水的安全处置

鉴于实验室废水的特殊性,对于它的处理最好遵循:归类收集,循环利用,就地、及时处理[7]的原则。江华、刘德春[8,9]等研究显示,实验室废水的治理和工业、居民生活污水不同,很难用单一方法或某一种工艺来实现。

例如:含一类污染物的实验室废水,由于其生化处理效果相对较差,可以采取物理和化学的方法进行处理。重金属废水就可以用沉淀法去除。前文所提到的化学需氧量实验所产生的含铬废水中,相对于三价铬而言六价铬有较强毒性,处置时先用还原剂把六价铬还原为三价铬,再用沉淀剂将其以沉淀的形式从溶液中分离出去以达到废水处理的目的。

在实验室废水处理单元,从处理技术层面讲不是主要的困难,关于各种污废水治理方法的文章、书籍较为丰富。关键是对待实验室废水处理意识的淡薄和欠缺[10]。化学实验室废水难处理是相对于一些高校或科研机构不具备专业污水处理设施而言,而且难处理不等于不能处理。无论何种实验室废水从技术上总有解决办法,即便产生实验废水单位确实无法完成处理任务,也可以将其分类收集后送至专业处理公司进行处理。目前存在的问题是,部分高校或科研机构不能意识到自身实验废水对周边环境安全的威胁。对于此类废水的处理,出台强制性的法律法规是必要的前提。国家环保总局曾发出通知,要求自2005年1月1日起,对科研、监测(检测)、试验等实验室、化验室、试验场按照污染源进行管理,纳入环境监管范围[8],这是好的开头。有了明确的法律法规,在实验室废水的处置上就有法可依,实验室废水处置工作才好依法开展,实验室周边环境安全才有保障。

其次,在具备法律法规的前提下,解决实验室废水处理的关键还要从环境安全管理入手,加强实验室环境安全管理意识,尤其是实验室废水安全排放的意识与责任,建立独立、完善的实验室废水排放系统和废水处置制度。这才是解决实验室废水安全排放的根本。

5结语

高校和科研院所的实验室在“孵化”高科技的同时,也带来了废水排放直接进入下水道的周边环境安全问题。安全重于一切,鉴于这一问题的严重性,国家环境及安全部门应尽快对实验室废水安全排放进行立法,为排除这一存在于我们身边的具有严重安全隐患的高危污染源解决法律依据。并尽快强制各级各类实验室制定实验室废水安全排放制度,完善实验室废水完全处置措施,为我们国家的环境改善添砖加瓦,为人民创造一个安全的生活环境。

参考文献:

[1] 国家环境保护总局.GB 21900-2008.污水综合排放标准[S].北京:国家环境保护总局,2008.

[2] 国家环境保护总局.CJ 343-2010.污水排入城镇下水道水质标准[S].北京:国家环境保护总局,2010.

[3] 国家环境保护总局.GB 18918-2002.城镇污水处理厂污染物排放标准[S].北京:国家环境保护总局,2002.

[4] 《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法(第四版)[R].北京:中国环境科学出版社,2002.

[5] 国家环境保护总局.GB 11914-89.化学需氧量测定标准[S].北京:国家环境保护总局,1989.

[6] 国家环境保护总局.GB 8978-1996.电镀污染物排放标准[S].北京:国家环境保护总局,1996.

[7] 高强.高校化学实验室废水处理[J].高等教育在线,2009,8(2):113~114.

篇2

中图分类号: O6-31 文献标识码: A 文章编号:

随着社会经济的快速发展,特别是工业、科研、教育等事业规模的不断扩大,使得我们城市中的各种实验室的数量不断增加。实验室数量的增加导致排放的废液日益增多,这些废液往往含各种有毒有害物质,由于目前一般的实验室基本上都没有独立的污水处理设施,造成了这些废液都未经处理就进入城市污水管网,有的甚至最后流入江河中或者渗入地下,对环境造成的污染不容忽视。不过,随着人们环保意识的不断增强和相应环保法规的不断完善,化学实验室废水处理也已成为化学实验管理的一项重要工作,因此关于化学实验室废水处理方法的探讨,对于保护我们生活的城市的环境有着积极的意义。

化学实验室产生废液的种类

不同工作性质的化学实验室的废液中污染物的成分不同,总体上按化学性质可分为有机化学污染物和无机化学污染物两大类。有机废液含有常用的有机溶剂、有机酸、醚类、多氯联苯、有机磷化合物、酚类、石油类、油脂类物质,有些甚至是含有剧毒的,如农药、苯并(α)芘、黄曲霉毒素、亚硝胺等;无机废水主要含有重金属、重金属络合物、酸碱、强碱、氰化物、砷化物、硫化物、卤素离子以及其他无机离子等,其中汞、砷、铅、镉、铬等重金属的毒性不仅强,且有在人体中有蓄积性。

化学实验室废液排放的现状及危害

目前我国还没有专门针对实验室废液排放的标准,废液排放遵守《污水综合排放标准》(GB8978-96)。为加强实验室类污染的环境监管,防止实验室类污染危害环境,损害人体健康,从2005年l月1日起,我国已将科研、监测等单位实验室按照污染源进行管理,其污染纳入环境监管范围。但是,由于历史的原因,我们很多化学实验室的废液排放的检测数据还是不够理想,如排放的废液pH值呈偏酸性或者重金属含量超标等现象还是存在。若这些废液未经处理就直接排入了江、河、湖、海,使某些有害污染物质进入水体 ,从而使水的感观性状(色、嗅、味、浊等)、物理化学性能(pH值、氧化还原电位、放射性等)、化学组成(无机组成和有机组成)、生物组成(种群、数量、形态等)和底质状况发生恶化,妨碍了天然水体的正常功能,造成对水生生物及人类生活、生产用水的不良影响。这必将对人类环境造成巨大伤害,因此亟需进行有效地处理。

3、化学实验室废液常见的处理方法

化学实验室废液处理是基础化学实验的组成部分,所以处理方法必须简单易操作,理论上讲它可以分为储存和处理两个阶段。含量较低的污染物用适当方法处理后达到排放标准的予以排放,对于高含量的物质和一些贵金属,可用一定方法浓缩、回收、变废为宝,残液可以排放。

3.1化学实验室有机废液处理方法

实验室有机废液处理方法:实验室能够自行处理的自行回收处理,不能自行处理的可定期交到环保部门统一处理。

(1)包含苯、已烷、二甲苯、甲苯、煤油、轻油、重油、油、切削油、机器油、动植物性油脂及液体和固体脂肪酸等物质的废液:对可燃性物质用焚烧法处理;对难于燃烧的物质及低浓度的废液,用溶剂萃取法或吸附法处理;对含有重金属的机油类废液,要保管好焚烧残渣。

(2)对甲醇、乙醇及醋酸之类溶剂:能被细菌作用而易于分解,可对这类溶液用大量水稀释后排放。

(3)含重金属的有机废液:将其有机质分解后做无机类废液进行处理。

(4)对有机酸或无机酸的酯类及部份有机磷化合物等容易发生水解的物质:加入氢氧化钠或氢氧化钙在室温或加热下进行水解,水解后若废液无毒害时,把它中和稀释后排放;如果含有有害物质时,用吸附等适当的方法加以处理。

(5)含酚废液的处理:低浓度的含酚废液可加入次氯酸钠或漂白粉煮一下,使酚分解为二氧化碳和水。如果是高浓度的含酚废液,可通过醋酸丁酯萃取,再加少量的氢氧化钠溶液反萃取,经调节pH值后进行蒸馏回收,处理后的废液排放。

(6)黄曲霉毒素:可用2.5%次氯酸钠溶液浸泡达到去毒的效果。

3.2化学实验室无机废液处理方法

化学实验室无机废液处理方法按其作用原理可分为物理法、化学法、生物法。由于实验室废液的无机成分简单、种类多、数量少,通常采用化学处理法。化学处理法就是利用化学反应的作用来分离,回收废液中各种形态的污染物质。以下是常见无机废液的处理法:

3.2.1.酸、碱废液。化学实验室内最常见就是酸、碱废液。一般废液常用做清洗剂。经大量水洗涮后浓度极稀,可直接排放。浓度较高的酸碱废液平时分开贮存,再中和处理。控制混合液PH值在6.58.5之间,达到排放标准。

3.2.2.汞及含汞废液。测量温度或极谱分析操作失误时,要及时清除散落的汞。用在硝酸汞的酸性溶液中浸过的薄铜片、粗铜丝收集于烧杯中,再用水覆盖。散落于地面难以收集的微小汞珠,应尽快喷上20%三氯化铁的水溶液,干后再清除干净。或撒上硫粉,使其化合成毒性较小的硫化汞后清除干净。

3.2.3.含铬废液的处理。含铬废液主要来源是电镀废水酸洗液及制备有机化合物等,一般这种废液中含有Cr3+和Cr6+两种价态的重金属,Cr6+毒性很大。可以向含铬废液中加入还原剂,如硫酸亚铁、亚酸氢钠、二氧化硫、水合肼或者废铁屑,在酸性条件下还原为CrⅢ,然后加碱如NaOH、Na2CO3等调节pH值,使Cr3+形成低毒的Cr(OH)3沉淀。反应为: Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O然后加入适量碱液调节溶液的PH值,并在适当的温度下加少量的H2O2或通以空气,不断搅拌。最后将溶液中过量的Fe2+氧化为Fe3+,并以Fe(OH)2、Fe(OH)3和Cr(OH)3形式沉淀共同析出。沉淀物经脱水处理后,可得组成符合铁氧体组成的复合氧化物。沉淀经脱水干后可以用焙烧法处理,使其与煤渣一起焙烧,处理后的铬渣可填埋。

3.2.4.含银废液的回收。化学实验室的含银废液主要以AgNO3和Ag(NH3)2+等形式存在。在废液中通过HCl调节PH值,加NaCl得到沉淀,将得到的白色固体用硝酸洗涤后过滤回收。3.2.5.含氰废液的处理。浓度较低的氰化物废液可以加入NaOH调节PH值在10以上,再加入HClO充分搅拌,使有毒的CN变成无毒的CO2和N2。反应为:NaCN+NaOH+HClO=NaCNO+NaCl+H2O2NaCNO+2HClO=2CO+N2+H2+2NaCl总之,化学实验室废液未经无害化处理不能直接排放,实验室内应配备专门的稀释排放无害处理后的废液设施及场地,实验室废液应按照“在混合前尽快处理掉”和“制备人亲自负责安全处理”原则进行。通过对化学实验室废液的有效处理,可以将我们的实验室污染降到最低,以有效的保护我们的城市生活环境。

篇3

2绿色化学理念在理论和实验教学中的构建

2.1绿色化学理念在理论教学中的构建

要在理论教学中进行绿色化学意识的构建,必须十分关注国内外有关绿色化学进展的各项报道,注重对国内外相关资料的收集和整理,并对已有的资料加以消化和吸收。在此基础上,将绿色化学的重要内容较为系统地整合到教学内容中,并积极跟踪科研成果的新进展、新动向及其相关的新信息,不断丰富、深化和改进绿色化学的教学内容。例如,在第一节绪论课里,在给同学们讲述化学前沿技术时,特别提到了2005年诺贝尔化学奖的绿色化学内涵。该年度的诺贝尔化学奖授予三位有机化学家———法国学者YvesChauvin和美国学者RichardR.Schroch、RobertH.Grubbs,以表彰他们在烯烃复分解反应研究方面做出的贡献。烯烃复分解反应,被诺贝尔奖委员会主席佩尔.阿尔伯格幽默地比喻为“交换舞伴的舞蹈”,对化学工业、制药工业、合成先进塑料材料以及未来“绿色医学”的发展都起着革命性的推动作用,其最大的优点就是“绿色、高效”。该项研究使得人们向绿色化学又向前迈进了一大步,它大大地减少了有害废物对人们的危害。在电化学一节,讲述了原电池的原理和应用。为了迎合信息化时代的到来,锂电池等以高速的形式发展。那么电池在给人们生活带来方便之时,同时也给环境带来了污染,连生产电池的一线员工也未能幸免于难。如无锡的某个外资电池厂所发生的员工“镉”中毒事件,以及广东一些电池厂的员工所发生的“镉”中毒事件等。电池的使用涉及到千家万户,废电池的回收处理,需要每一个人的努力。通过理论教学,让同学们了解重金属对人体的严重危害。如,镉被人体吸收后,将在体内形成镉硫蛋白,它首先使肝脏受损,继而引起骨软化症。该病以疼痛为特点,疼痛性质为刺痛,始于腰、背,继而波及肩、膝、髋关节,并逐渐扩至全身。活动时,这种疼痛会加剧,轻症患者,咳嗽或轻微外伤即可引发病理性骨折;重症患者,其四肢可屈曲变型,身高比健康时缩短10-30厘米。通过详细地讲解,让同学们更加深刻地认识到电池的利与弊,为科学合理地使用电池打下了理论基础。在水体现状和水体保护一节时,给大家介绍了近几年发生在我国国内重大的水体污染事件,如2005年的松花江水体污染事件,还有太湖的蓝藻的爆发等,让更多人意识到环境对人类可怕的报复。在讲到水体保护时,不是泛泛讲述工业废水和生活污水的一般处理方法,而是结合现代污水处理技术,以某个污水处理厂为例,通过实地拍摄图片,讲述了活性淤泥法处理污水的工艺流程。通过污水处理的讲解,不仅让同学们学到了很多有用的知识,而且也提高了同学们的科技人文素质。

2.2绿色化学理念在实验教学中的构建

化学是一门以实验为基础的科学,化学实验是训练学生动手能力的重要手段。但学生在做实验时,一般会给环境带来不同程度的污染,因此,每个化学实验室就像一个小型污染源。虽然每次实验排放污染物的量较小,但是其积聚起来的污染效应绝对不能忽视。因此,化学实验的绿色化是一个非常迫切和亟待解决的问题。很多高校化学实验室通过微型化实验、减少使用有毒试剂和仿真模拟等一系列措施,进行绿色化实验的改革,并取得了很好的效果。近几年来,化学实验室按照绿色化学的理念和要求,改变和重新设计了部分化学实验的过程和方法,改进了实验仪器和装置,进行了微型实验的研究、重要反应过程的“绿色化”。具体做法是:①尽量避免使用或尽可能少用有毒试剂和溶剂(如盐酸羟胺等);②对污染严重的实验进行彻底改造,使之尽量少的产生或不产生污染物,或用绿色化学新实验取代之;③采用微型实验,注重对实验产物或残留物的处理、回收、再生与利用。实验中绿色化学教学的开展,不但减少了环境污染,保护了师生健康,而且增强了师生的环境意识和学生的社会责任感。另外,微型实验的开展,在减少环境污染、节省实验经验、时间的同时,也为实验内容的充实与改革提供了条件。

篇4

文章编号:1005-6629(2009)07-0017-02中图分类号:G633.8文献标识码:C

宋心琦教授曾在“关于发展和推广微型化学实验的一点看法”[1]一文中指出了推广微型化学实验的关键,他认为微型化学实验设计应该结合学科特点,发挥其教育功能;还认为实验研究者应该发掘和设计一些更能发挥微型化学实验优势的化学实验体系, 为开展探究性学习、特别是实验探究提供条件,而不只是单纯地关注微型仪器的设计与改造。为此,我们认为,利用微型化学实验对中学生陌生的化工生产、环保工程进行模拟、解释,达到知识与技能的目标;从中探究、反思,达到过程与方法的目标;了解化学反应与生活、社会的联系,达到情感态度与价值观的目标。为此,我们结合文献设计了如下实验及问题。

1 选题背景

1.1工业生产背景

高铁酸盐是一种性能优异的强氧化剂,杀菌效果比氯氧化剂更好,在净水和污水处理方面表现出优异作用,其还原产物为三价铁可以作为净水剂,且不存在二次污染;即使过量后分解,其产物为氧气,对环境没有污染。 文献报道制备高铁酸盐的方法主要包括干法、电解法和湿法(又名次氯酸盐氧化法)[2][3][4]。

1.2新课程模块教学需要

笔者根据化工文献设计的这个实验将高铁酸盐的制备与应用以微型化学实验形式呈现,融合了工业制备、环保措施及原理分析等内容,适合多模块教学采用(详见图1)。

2高铁酸盐的微型制备

2.1电解法制备高铁酸盐

[实验仪器及药品]

仪器:U型管(微型实验仪器),铜电极(铜丝),铁电极(铁丝),导线两根,9V电池,滤纸,温水浴;

药品:2 mol・L-1 NaOH溶液,14 mol・L-1 NaOH溶液。

[实验步骤及现象]

用滤纸做成的小球塞入U型管中部,向U型管左端注入2 mol・L-1 NaOH溶液,右端注入14 mol・L-1 NaOH溶液,再将U型管浸入约为40 ℃的温水浴中。将铜电极连接电池负极,插入U型管左端;铁电极连接电池正极,插入U型管右端,反应即刻开始。随着反应的进行,左端(负极)铜电极上不断产生大量细小气泡,右端(正极)铁电极周围溶液逐渐由无色透明变为紫色,同时铁电极上也有少量气泡。当紫色足够明显时,断开电源。反应产生的紫色溶液中即含有高铁酸钠[5]。

正极反应: Fe+4OH--2e-FeO42-+2H2

负极反应: 2H2O+2e-H2+2OH-

总反应: Fe+2OH-+2H2OFeO42-+3H2

[实验说明]

(1)实验证明,用滤纸球置于U型管中部可以保证U型管两侧的NaOH溶液浓度有所差异。在反应开始前需将滤纸球用碱液浸透,放置一段时间使纸球胀大,达到阻止U型管两端溶液在短时间内混合的目的。利用特制半透膜效果更好[6]。

(2)铁电极是本实验中成功与否的关键所在,不仅充当导电媒介,还要作为反应原料。在反应前要充分打磨铁电极表面,以保证反应能快速进行。

(3)高价铁不能稳定存在,因此高铁酸盐要现配现用。

2.2次氯酸盐氧化法制备高铁酸盐

[实验仪器及药品]

器具:六孔井穴板,具双导气管的井穴塞,细胶管(导气管),5 ml注射器;

药品:盐酸,84消毒液,NaOH固体,NaOH溶液,FeCl3溶液。

[实验步骤及现象]

(1)NaClO的制备

84消毒液本身主要成分就含是NaClO,但由于其他成分会干扰本实验效果,所以需要新制次氯酸盐。倒入少量84消毒液于六孔井穴板的1#孔中,将NaOH溶液置于2#中,塞上井穴塞并用细胶管连接(注意使气体长进短出),把吸有2 mL盐酸的注射器向1#孔中缓缓下推,慢慢滴入盐酸,保持有连续平缓的气流产生。此时可以看到2#中的长管下端不断有气泡冒出,同时1#孔中颜色逐渐变黄。待反应完全后取2#中溶液待用[7]。

(2)高铁酸盐的制备

取1 g NaOH固体用2 mL去离子水溶解于小烧杯中,加入第一步制取的NaClO溶液混合均匀。滴入2~3滴FeCl3溶液,溶液逐渐由浅棕色变为深棕色,最终变成紫色。

[实验说明]

(1)湿法制备高铁酸盐的原理是:2Fe3++ 3ClO-+10OH-2FeO42-+3Cl-+5H2O;

(2)此实验为微型实验,虽然用于反应的试剂用量较少,但仍然能够闻到氯气的气味,因此实验最好在通风橱内进行实验。在使用84消毒液时还应避免接触皮肤。

(3)与电解法相比,本实验制取高铁酸盐的速度较慢,制取的溶液需静置一段时间再使用。

3 产品的应用――高铁酸盐的净水实验

3.1模拟废水的配制

工业废水常常有颜色,并溶解有重金属离子和不溶性杂质。我们首先在学校的小池塘中取少量含有泥沙的水(浑浊),再添加几滴含有Cr3+盐的溶液作为无机污染物,将此制得的模拟工业废水置于九孔井穴板中两个井穴中。

3.2高铁酸盐的氧化性验证

我们向其中的一孔滴加1滴高铁酸钠溶液,另一只作为对照,观察溶液颜色变化发现溶液由绿色变为黄色,可知反应中 Cr(III) 被氧化为 Cr(VI)。Cr(VI)的酸性溶液常用于实验室的洗液。

3.3 Fe(OH)3的絮凝作用

在以上过程中FeO42-被还原为Fe(III),水解形成具有强吸附性的Fe(OH)3, 通过吸附水中的泥沙等悬浮物发生絮凝作用,将废水中的污染物沉积下来。

3.4沉淀作用

由于高铁酸盐在强碱条件下制得,因此,将高铁酸盐溶液加入含有Ni3+、Cu2+和Zn2+的工业废水中时,OH-会和这些离子作用产生沉淀,从而也达到了除去这些重金属离子的目的。

参考文献:

[1]宋心琦.关于发展和推广微型化学实验的一点看法[J].化学教学,2008,(2):1~2.

[2]马会林.常见的净水剂、消毒剂[J].中学化学教学参考,2008,(11):42~43.

[3]陈儒生.解读高考新宠―高铁酸钾[J].化学教学,2008,(6):71~73.

[4]张新中.新型水处理剂―高铁酸盐[J].化学教学,2007,(8):76~78.

[5]郑璐、房豪杰等.高铁酸钠电化学合成条件的研究[J].环境污染治理技术与设备,2006,(10):59~64.

篇5

前言

随着我国近年高校招生比例的增大和科技创新能力的提升,高校教学和科研活动愈加频繁,有些实验所用危险化学试剂、剧、雌激素等对环境产生严重污染的药品,所产生的废水多半未经过任何处理就直接排放到下水道中,给环境造成了严重的污染。

同时,各实验室及各实验人员所从事的实验项目不同,且同一实验人员的实验内容也经常变换,虽然各类实验室的废水排放量较少,但排放次数较多,浓度也不定,成分也较复杂,因此对环境的污染也具有多样性。尤为高校中的化学实验室,化学药品上百种,许多试剂及其反应物如各种酸、碱、重金属盐等对人体和环境都是有害的。他们有些很难降解,可以在环境中长期存在;有些则在降解过程中产生二次污染;有些则通过食物链的富集进入人体而造成毒害作用。因此,认真回收和处理实验室污水中的废弃物不仅是实验人员的职责,也是实验室管理的一个重要方面。

1.实验室废水的来源和种类[1]

根据实验室废水中所含主要污染物的性质,可以分为有机废水、无机废水和含病原微生物废水。其中无机废水中含有重金属、重金属络合物、酸碱、硫化物、氰化物以及其它无机离子等;有机废水中含有常用的有机溶剂如有机酸、酚类、醚类油脂类等物质;含病原微生物实验废水主要是生物实验室化验废水、解剖台冲洗废水等。

根据实验室废水中所含污染物的主要成分来分类,可以分为酸性废水、碱性废水、重金属废水、含酚废水、卤类废水等。

根据实验室废水中污染物含量的不同,可以分为高浓度实验废水、低浓度实验废水和无污染水。其中高浓度实验废水一般包括液态失效试剂、液态实验废弃物或中间产物、各种洗涤液;低浓度实验废水包括实验仪器、实验产物的低浓度洗涤废水和实验室各项保洁卫生用水;无污染水则包括实验过程中用到的冷却水、水浴及恒温等加热用水、其它清洁用水等。

2.实验室废水的处理方法及原则

高校实验室废水量少,间断性强,危害性高,污染物的组成不同,从而导致处理的原理和方法不同,因此,处理这类废水有一定难度。目前处理此类实验室污水比较成熟的方法有以下几种。

2.1 絮凝沉淀法[2,3]

此方法适用于含有重金属离子较多的无机实验废水。当确定了废水中的重金属离子后,选出合适的絮凝剂,比如石灰、铁盐、铝盐等,在弱碱性条件下可形成Mn(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等絮凝状沉淀,同时这些絮状沉淀也具有吸附作用,可以在去除重金属离子的同时,去除部分水中的其他污染物,降低水中化学需氧量,提高废水的可生化性。

2.2 硫化物沉淀法[4]

此方法主要针对含有镉、铅、汞等重金属较多的实验室污水,一般是用Na2S或NaHS把废水中的重金属转变为难溶于水的金属硫化物,再和Fe(OH)3共沉淀进行分离。具体做法:将废水的PH值调到8.0-10.0,向废水中加入过量的Na2S,使其生成硫化物沉淀,再加入FeSO4作为共沉淀剂,生成的FeS将水中悬浮的金属硫离子吸附而形成共沉淀,静置、分离并过滤。

2.3 氧化还原中和沉淀法

此方法的原理是:成离子状态的无机金属离子可以利用一些还原剂将其转化为金属单质,再经过分离。常用的还原剂有Fe、Zn、NaBH4、等[5]。

2.4 活性炭吸附法[6]

此方法多用于去除用化学或物理方法不能去除的微量溶解状态的有机物。具体处理方法:将废水分为有机和无机两相并分离,再用活性炭进行二次吸附,这种方法的化学需氧量去除率可达93%,同时活性炭还能吸附部分无机金属离子。

2.5 焚烧法[7]

此方法适用于可形成乳浊液之类的废液。但要避免因使用此方法而造成二次污染。例如,只含有碳、氢、氧元素的有机废物在燃烧时一般不会造成二次污染,而含有卤素、氮,硫等元素的有机废物焚烧时将会产生NO、NO2、SO2等多种有毒气体,此时就应该考虑采用其它的方法。

2.6 处理含重金属离子实验废水的其它方法

在处理含重金属离子的废水方法中,除了以上的硫化物和絮凝沉淀法外,还有电解凝聚法、吸附法、磁分离法及还原离心法、离子交换法[8]等。比如利用还原离心法去除重金属离子时,在6 000r/min条件下反应30min,汞离子的去除率达到100%,铅离子可达98.3%。

2.7 高浓度有机废水处理方法

处理高浓度的有机废水除了可以用上述的焚烧法和活性炭吸附法外,还可以利用溶剂萃取法、氧化分解法、水解法以及生物化学处理法[9]等。例如厦门大学开发的高浓度有机废水水解―好氧循环一体生物处理技术,可实现高浓度有机废水的高效生物处理。

3.预防和减少实验废水的措施

3.1 减少药品的使用

董素清等人通过调查研究发现[10],生产1t硫酸产品就排放酸洗废液2~5t,含硫酸的水洗废液10~15t。这说明生产实验所需药品将造成大量的污染,在实验中减少药品的使用也就减少了污染。同时,应该寻求用新的实验方法代替落后的实验方法,用新药品代替现有药品,尽量用无毒害性的药品代替旧的有害物质。

3.2 实验药品进行回收

对实验室废弃物进行分类处理并回收再利用,这样不仅可减小对环境的污染,还可以减少化学药品的浪费。郭子英[11]等提出了化学实验室废液的回收与利用方法。利用沉淀物的不溶性,可从产生沉淀的实验废弃物中回收固体药品。例如,从氯、溴、碘的性质实验中回收银化物,从硫酸的性质、硫酸根离子的检验实验中回收含钡的物质,从硫酸的性质实验中产生的HCl气体用碱液(NaOH)进行回收等。Osteen,Audrey B等人[12]研究了采用浓缩的方法从实验室废水中提取Hg。衍忠[13]根据废弃物的一般处理原则,提出了含Hg等7类实验室常见废弃物的处理办法,介绍了6种有机溶剂和3种贵重金属的回收与提纯,为实现实验室废物回收利用和提纯提供了确实可行的操作。

3.3 预处理

实验室排放的废水,一般分为有机废水和无机废水。当确定了废水的性质后,再根据各种离子沉降的特性,选择合适的絮凝剂(石灰、铁盐、铝盐等)进行处理。也可以采取氧化还原中和沉淀法、活性炭吸附法、有机化学药品的提纯、蒸馏、离子交换等方法。[14-15]如含Pb、Cd的实验废水可以通过加入石灰乳调节pH值至6~8之间,从而将生成Pb(OH) 2和Cd(OH) 2沉淀。含Cr6 +废水可在酸性条件下还原为Cr3 +,在碱性条件下生成Cr(OH)3沉淀,采用这种方法即可除去其中的有毒有害物质。絮凝沉淀也是实验废水处理的一个可行办法。

结语

高等院校实验室废水的处理,实质上就是采用各种手段和技术,将废水中的污染物分离或转化为无毒、无害物质,从而使废水得到净化,达到直接排放或便于收集的标准。由于高校实验室废液的组成相对复杂,排放量小,排放周期不定,瞬时排放浓度较高,不可能只用一种方法就能把所有污染物去除殆尽,因此处理废液往往需要几种方法组合,才能取得较好的处理效果。同时,实验室废液的管理是一个很重要的环节。因此,在高校,除了需要有关部门加大投入外,每位实验人员要提高环境保护和自身防护意识,养成良好实验习惯,按照规范操作,尽可能的把实验废水造成的危害降到最小,为保护环境和生态校园的建设做出自己的贡献。

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[5]王敏,郑素芹,段颖.实验室中对汞及其含汞废液的处理[J].黑龙江医药科学,2001,24(3):85.

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[9]李明川,李淑华.活性炭吸附法处理实验室浓有机废水[J].黎明化工,1991(3):50-53.

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[13]徐衍忠. 实验室“三废”的处理办法[J].干旱环境监测, 1997,11(13):39-42,45.

篇6

本文根据废液的组成特点,对中国石油大学(北京)实验室废液处置的管理办法及措施进行了分析。提出应从管理队伍的建设、管理制度及办法的建立、规范废液处理流程、提供可靠的资金保障、完善回收机制以及宣传和监管等多方面入手,才能使实验室废液得到综合治理,减少环境污染。

 

石油高校的实验室主要研究石油的开发与加工,涉及的原料主要为石油及其他的化学药品,产生的废液一般有毒、有害。当浓度或数量超过一定数值后,足以影响人体健康或造成环境污。随着高校扩招和国家对科研的投入不断加大,实验室承担的科研实验成倍增长,随之实验室产生的废液种类和数量逐年增长。如果大量实验室废液最终排入了受纳水体,一些重金属或有机物将产生累积效应,并且通过食物链对人类或动物造成危害,对人畜和生态环境产生很大的危害,遗患无穷。

 

更为重要的是,高校肩负着落实环保的特殊教育和为社会起示范作用的重要使命,教学、科研过程中所造成的环境问题,不但对环境本身有重大影响,而且对学生及社会的示范作用更为深远。因此,高校实验室废液的处置管理工作非常重要,越来越受到国内外和有关方面的重视。日本和美国高校对化学废液的管理起步较早,形成了一套卓有成效的管理机制[1、2]。近年来,国内许多学者开展了大量的高校实验室废液处置管理的探索和研究工作。

 

麦艺炽等[3]、贺柳良[4]和王春华[5]在高校实验室废液分类和对环境危害分析的基础上,针对高校实验室废液管理存在的问题,提出了进一步加强管理的一些具体建议和处置措施。一些学者针对高校实验室中产生废液最多、危害最大的高校化学实验室实验废液处理及回收利用开展了深入的分析和研究,提出了许多切实可行的管理制度及处置方案[6-8]。彭实等在三所代表性高校的化学实验教学中心的废液量统计分析的基础上,为高校实验室废液的管理提供了科学依据[9]。周俊等结合扬州大学多校区的实际情况,探讨了多校区实验室废液回收处理的有效方法和途径[10]。王粦等在分析我国高等药学院校实验室废液处置的现状基础上,结合北京大学药学院多年实践,提出了高等药学院校实验室废液的处置对策及管理办法[11]。本文结合石油专业实验室废液的组成特点和处置的基本情况,探讨了石油高校实验室废液类型、特点及其处置管理办法。

 

一、石油高校实验室废液的类型

 

石油高校主要培养石油石化类行业人才及开展科学研究,包括油气勘探、开发、炼制等上、中、下游的全部学科。其中油气勘探、开发和石油加工等实验室均有大量的废液产生。尽管高校实验室所产生的废液数量少,但不同于常规的生活污水,部分石油废液的化学成分比较复杂,性质变化大,且易燃、易爆。其中含有浓度较高的石油污染物及其少量的重金属,同时还存在部分酸碱。

 

如果不集中处理,随意排放,将造成局部或瞬时污染物浓度过高,一旦进入城市污水处理系统,将杀死城市污水处理系统中的有益细菌,造成城市污水处理厂的瘫痪。石油高校实验室废液主要分为化学废液和含油废液。其中化学废液主要为含酸碱、合成反应过程中一些未反应完全的化学试剂及部分产物,同时包括催化剂合成过程中使用的金属盐及分析过程中所用到的化学试剂等。含油废液主要包括原油及其经过加工后的汽油、柴油、油、渣油及沥青等。这些废液由于组成复杂,绝大部分属于挥发性有机物并含有一定数量的芳香类化合物,处理起来相对比较困难,自然降解需要的时间长,一旦处理不当,很容易引起严重的环境污染,并对人体造成伤害。化学废液主要以有机类废液为主,主要为油脂类废液、含卤素的有机溶剂类、不含卤素的有机溶剂类等。各类废液的具体类别和主要来源如表1所示。

 

由于科研业务的快速发展,我校实验室的废液的种类及数量逐年增加,废液的收集、管理及集中处理面临着较大的压力。近几年我校的废液数量如表2所示。

 

二、实验室废液处置的措施和办法

 

近年来,我校结合实验室的特点和产生废液数量的情况,制定了一系列实验室废液处置的措施和办法,与有处理资质的企业签订长期合同,并由学校出资对处理费用进行适当补贴,督促工作人员主动配合废液的集中收集与处理。

 

1.建立专门的管理队伍和管理制度。学校科学技术处的实验管理科作为实验室安全的全面负责单位,根据工作实际制定了规章制度,定期组织各实验室收集废液,统一发放废液器皿。各相关学院和实验室也配备了相关的人员,由相关学院派专人收取、分类,集中存放到学校统一管理的危险品库房,定期集中处理。并根据具体运行过程中出现的新情况和新问题,2014年在学校原制度基础上修订了“中国石油大学(北京)化学药品采购使用及废弃物处理管理办法(试行)”。

 

实验室指定专门的实验技术人员管理废液回收,保证学校有关政策和制度的执行。对废液产生数量较多的院系重点监督管理,成立废液回收小组,每周五到各实验室收集实验室产生的废液并进行分类,集中存放到学校药品库进行定期处理。此举措已运行了6年,收到了很好效果:可以通过实验室上交的废液数量及品种,监督化学试剂使用种类与数量,及时发现违规购买易制毒化学品问题。同时,可以根据项目研究内容及上交的废液数量,实现部分监控偷排废液的现象。为了便于存放日益增加的实验废弃物,2008年奥运会之前及2013年,学校分别投资10余万元和30余万元两次对危险品库房进行扩建、整修,改进排风装置,并增加监控探头,实现24小时监管。同时,配备不同规格的专用回收容器,并张贴警示标签,按要求分类回收于存放。

 

2.规范废液处理流程。在国家相关法律和法规的基础上,学校进一步完善了有关废液回收和管理的规章制度及措施,强化了废液的监督管理,使废液的管理形成制度化和规范化。根据我校的具体情况制定了石油大学废液处置流程,将废液的处置分为收集、分类、回收、处置4个步骤。具体的废液处置流程如图1所示。

 

3.加大投资力度,设立实验室废液处理专项资金。为了杜绝实验室的将废液随意排放,学校设立实验室废液处理专项资金,为废液回收处理顺利地开展提供经费保证。采取教学实验室废液处理费用学校全额支付,科研实验室废液处理费用50%补贴的原则。该政策试行5年来,得到了各实验室的积极响应,回收的废液量稳步增长,老师们越来越接受废液的正确处置(表3)。同时,科学技术处会同学校保卫部门加大检查与处罚力度,院系也相应聘任专门的工作人员进行不定期巡查,效果十分明显。

 

4.采用灵活的回收机制。尽管定期回收废液已经成为常态化的工作,但为保证管理部门和实验室之间的回收渠道畅通,学校采取了灵活的处理办法,做到特事特办。公开了管理部门联系人和实验室废液回收工作人员的联系方式,保证实验室遇到废液回收的问题时可以第一时间联系到相关人员。由于实验室的科研任务的要求,可能出现实验室废液量突然增加的问题,如果仍按照定期回收,大量的废液存放在实验室会有巨大的安全隐患。因此,采用相对灵活的回收机制,可以避免实验室内部存放大量的废液,保证实验室的安全运行。

 

5.加大宣传和监管力度。首先,充分利用学校的网站、广播及实验楼的宣传栏,宣传相关法律、法规和学校有关实验室废液回收的管理制度以及具体规定;第二,在实验室悬挂实验操作规程和废液处理要求,提高各级管理者和师生们的环保意识与责任意识;

 

第三,鼓励和支持学校环境科学和环境工程专业的学生开展各种各样的环保宣传活动,宣传实验室废液回收管理的政策和相关措施,提高学生的环保意识;第四,将环保和实验室废物回收的相关要求和知识编入实验教材,并作为新生实验课程和研究生进入实验室的第一课,同时学生实验时,教师要严格要求,以利于学生环保观念的建立和良好行为习惯的养成。此外,学校通过实验室废液回收管理部门,加大监管力度。定期和不定期地深入实验室巡查,监督实验室废液的回收和排放情况。同时,制定与环保制度相配套的实施细则,增强制度的可执行性。对回收率高,分类合理的实验室予以一定的鼓励,对于不严格执行相关规定的实验室特别是发生污染事故的予以处罚,并列入晋升或晋职参考指标。

 

三、结语

 

篇7

Measures discussion about waste liquid from university laboratories

He Liuliang

Beijing university of civil engineering and architecture, Beijing, 100044, China

Abstract: Most of the waste liquid from university laboratories contains poisonous and harmful substance. If optionally discharged without treatment, the environment and human health will be imperiled. The problems, such as carelessly disposed, hard to collect and supervise and high expense, exist in the treatment of the waste liquid. Measures are put forward such as setting up funds, opening the channels, strengthening surveillance and propping up the enterprise.

Key words: university laboratory; waste liquid pollution; treatment measures

高校在科技创新中发挥着重要作用,随着高校扩招,师生队伍逐年扩大,在教师教学科研中,学生各类实验中,都难免产生废液。这些废液大多含有毒有害成分,有的还含剧毒或致癌物质。如果不加处理直接排放,就会污染环境,损害人类健康。尽快解决高校实验室的废液污染问题,有助于改善校园与城市的生活环境,也有助于实施高校的可持续发展战略[1]。

1 实验室废液的分类

目前实验室的废液可分为以下几类[2]。

1.1 有机废液类

氯联苯类,洗涤剂,有机磷化合物,酚类及脂类物质等。

1.2 无机废液类

主要含有重金属(铬,汞,铅,镉等)及重金属的络合物,卤素离子,强酸强碱,氰、硫化物以及其他无机离子等。

1.3 生物实验废水

生物实验废水主要包含医疗的化验液和解剖台冲洗液以及生物实验室含有病原微生物的培养液,实验器具冲刷水以及动物笼具冲刷废水等。

2 高校实验室废液处理现状及问题

2.1 随意处置废液

环境保护因为具有他效性和后效性,对行为人或当前行为的影响不会即时显露,因此违规排放的现象时有发生[3]。部分高校没有完善的废液处理措施,实验室的废液被直接倒入水池的情况时有发生。废液随之进入污水管道,被当做生活污水处理,部分有毒有害物质直接通过自来水管送入了各家各户,给居民健康带来了极大隐患。部分实验室把废液装在容器里,长时间不处理,这样不仅占地儿,还影响正常的实验教学和研究。部分实验室把不能混合的废液倒入同一容器里,给实验室安全带来极大隐患;收集好的废液无法妥善处理,最终随意倒掉的情况也时有发生。

2.2 废液来源广,成分复杂,收集和管理难度大

废液产生部门涉及化学、物理、生物、医学等学科,产生的废液种类较多,成分复杂;每所高校都有数十个甚至数百个实验室,实验室大多分散在学校各处,使废液的产生源头较为分散;实验室产生的废液量可能不多,但产生时间不固定,这些都给废液的收集和处理带来了难度。实验室进出人员流动性大且人数多,即使制定了严格的废液处理和惩罚措施,也很难遏制个别人员的随意排放。再者,随着高校实验室的开放和资源共享,跨专业、跨学院,甚至跨学校的学生自主创新实验增多,实验室会产生一些新类型的废液;部分学生可能会自购试剂进行实验,导致废液种类多变,给废液的收集和处理带来更大难度。

2.3 废液处理企业少,费用高,部分企业无资质

目前,废液处理企业少,且收取的费用较高,部分废液的处理价格已远高于购买试剂的价格,许多实验室难以承担高昂的处理费用。有些企业无资质,收集来的废液没有经过严格处理就随意排放,导致了二次污染。有些城市甚至没有废液处理企业,这更给废液的处理带来了难度。

从现状来看,废液处理已是一个亟待解决的问题。

3 实验室废液的处理措施

3.1 设置经费,畅通渠道,进行环保宣传教育

学校要加大实验室废液处理的投入,设置废液处理专项经费,避免由于经费紧张而导致的随意排放。各实验室要建立完善的废液处理流程,确保渠道畅通,许多实验室就是因为渠道不畅通而导致废液的随意排放。

要利用专门容器分类收集废液,并注明废液品名和确保存放环境适宜。在可能产生新型废液的实验室,要有备用容器和标签,用于存放新型废液,并贴好标签,收集好的废液应及时处理。定期对工作人员进行培训,使其熟练掌握废液处理流程及操作注意事项,避免因操作不当而导致安全事故和环境污染事件的发生。将有毒有害试剂标识贴于醒目位置,以引起师生的注意。在全校范围内举行形式多样的环保宣传教育活动,增强师生的环保意识。制订完善的环境保护制度和奖励、惩罚措施,确保教学、科研和生活等各项工作正常开展,做到有规章可循[4]。实验教师在第一次课前要对学生进行环保方面的宣传教育和环保政策的解读,使学生能够自觉将废液倒入指定容器。

3.2 减少废液产生量,加强高校间的资源共享

学校可尝试开展微实验,通过减少药液的使用量来减少购买试剂及废液处理的经费支出。同时可考虑部分废液是否可经过处理循环利用[5]。学校可将废液处理作为开放性实验课程,让感兴趣的学生做进一步研究。在进行实验时,利用计算机辅助教学,虚拟实验是化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物”零排放的特殊实验方式[6]。提倡使用无毒、无害或低毒、低害的试剂,替代毒性大、危害重的试剂,并采用利用率高、污染物产生量少的实验方法和设备[7]。有条件的实验室可引入废液处理装置,自行处理废液。各高校间还可实现资源共享,有些高校购置了废液处理设备,无设备的高校可有偿共享,这不仅提高了设备的利用率,也减少了资金投入。各高校间还可联合进行废液处理的课题研究,以寻找更多的废液处理方法。

3.3 变废为宝

对于学校不能自行处理的废液,要及时送往有资质的企业处理,并充分考虑能否变废为宝。如有些废液中含有金、银,可把该类废液送入具备提取金、银技术的厂家。这不仅能降低实验室废液处理的成本,也能使相关企业获利,同时也不浪费材料。

3.4 加大政策实施力度,加强监管

实验室排放的废液虽然较隐蔽,但却是一个小型污染源[8]。2004年3月17日,国家环保总局正式下发了《关于加强实验室类污染环境监管的通知》。通知规定,自2005年1月1日起,各类实验室将被纳入环境保护部门的监管范围,并要求各级环保部门要对实验室类污染环境监管工作提高认识,加强领导,做到部署具体,措施到位,监管有效。这标志着我国各类大大小小的实验室,将像工业企业一样,作为排污单位被更加严格地监管起来,如果排污超标,也要缴纳“排污费”。完善的规章制度早在2004年3月就已经制定,废液污染却还在不时发生。究其原因,就是缺乏对具体实施情况的监管和严厉的惩罚措施,才导致部分高校对此项工作不重视。只有加大政策实施的力度,制定完善的奖罚措施,才能确保政策落到实处。在对工作人员的考核中,要把环境保护作为一项考核项目。职能部门还可借鉴国外实验室的有效做法,世界上许多发达国家和地区有关环境保护的法律、法规中,对实验室废弃物的管理都有严格的要求,政府部门也依法对实验室进行监管,教育部门也有相应的管理措施[9]。早在1971年,Young L. G.等人[10]就讨论了在各种条件下开展废水治理工作的实验室管理,要求实验室的废水处理要像工业企业一样具备特定的排污方案,建立专门的实验室废水处理管理体系和排放标准,实现环境、社会和经济效益的最大化。

高校实验室产生的废液种类多,成分复杂,有

些甚至含有剧毒物质,把它们排入下水道中当做生活污水处理,污水处理不当,有毒物质很可能流入居民家中,给居民生活造成很大危害。环保部门应高度重视高校实验室的废液处理,经常对高校实验室进行检查,对违规排放的单位严格执法。高校也可邀请环保部门工作人员来校举行讲座,进一步提高全校师生的环保意识。

3.5 加大对废液处理企业的扶持力度,降低废液处理费用

目前,专门处理废液的企业较少,有些中小城市甚至没有相关企业。经过调研,造成这种状况的原因是:企业收取费用较高,许多实验室难于承担而选择私自处理废液;企业业务量少,面临着运转困难甚至倒闭的风险;利润少,风险大,从事废液处理的企业自然就不多,废液处理费用也居高不下。为了改变这种现状,政府要重点扶持废液处理企业,并给予补贴,企业收取的费用低了,业务量就会增加,企业也能获得较好收益。此外,相关部门要加强对企业的规范管理,加大对无资质企业的处罚力度,杜绝二次污染的发生。对部分没有废液处理企业的中小城市,开设废液回收点,统一回收之后再进行集中处理。

4 结束语

近年来,废液污染的事故频频发生,给人们生活带来了极大困扰,人们越来越清醒地认识到环境保护的重要性。作为高校更应该带头保护环境,保护水源,杜绝废液污染的发生。高校可从安排废液处理经费,制定废液处理流程,进行环保宣传教育等方面妥善解决。各单位和部门之间应增强环保意识,相互监督,最大限度降低实验室废液对环境的污染。

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篇8

作为曾经的中学化学实验室的实验员,结合自己平时工作的经验,我认为绿色化学实验室可以尝试从以下几个方面做起:

一、选择污染少的分析方法

在保证实验效果的前提下,用无毒害、无污染或低毒害、低污染的试剂替代毒性较强的试剂,尽量用无毒、低毒试剂替代高毒试剂。例如,在验证S2-的还原性实验时,可以用硫化盐代替有毒的硫化氢。在一些特定实验要用到高毒性药品时,一定要用封闭的收集桶收集废液。

教师在进行教学实验时,还要特别注意发挥教学多媒体的作用。教学多媒体是知识经济的产物,它是信息社会的标志之一,在化学实验教学中,计算机辅助教学模拟化学实验(仿真实验)是一种化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物零排放”的特殊实验方式,它非常适合于演示实验。因为演示实验主要是用于培养学生的观察能力和用于模仿而非训练动手操作能力的。某些毒害较大的化学实验(例如实验室制取氯气、硫化氢等有毒气体的实验)及一些危险性实验(例如铝热反应)也可以采用这种方式,从而可防止为了学习一点儿知识而付出高昂的环境代价的做法。

二、改进实验条件,开展推广微型实验

在实验中改善实验装置是有效防止有毒气体逸散、有毒液体外溢的重要举措。一些商品化实验装置的产生可以大大减少实验中化学试剂的用量,这在只重培养观察能力的演示实验中尤其应大力推广。

微型实验是指在微型化的仪器装置中进行的实验,其试剂用量是常规实验的数十分之一甚至千分之一。微型实验虽然用量少,但是现象很清楚,且反应速度较快。因此,开设微型实验是节约药品、减少开支、降低实验污染的简便方法。

三、改进实验方法

改进实验方法,可以减少试剂使用量。在实验别是演示实验中教师应尽量减少用量,只要可以看到现象就可以;分组实验中更应向学生灌输节约的思想,固体只需覆盖试管底部,液体取2~3 mL。当然最好是实验前实验员将每组的用量加以限制,避免学生造成不必要的浪费,多余药品造成环境污染。另外,在一些实验中可重复使用的药品要及时回收,例如在做与钠有关的实验时,用剩的钠要及时回收;在进行萃取实验时,萃取剂要进行回收。在有些实验中可以利用固体代替液体,以大大减少有毒试剂的使用,减少污染。例如,在进行焰色反应实验时,就可以直接用固体代替溶液。在满足实验要求的情况下,要适当降低采样量。在有些需要使用温度计的实验中尽量使用酒精温度计,以减少水银温度计可能带来的汞污染。

四、制定实验室工作计划

实验员对实验室的管理不能只局限于实验,还应包括实验室的建设、药品装置的添置、及时制订实验室教学计划以及实验室材料的整理等。对于药品、仪器的添置,实验员最好有明确的计划,对暂时用不上的试剂不要购买,以免时间一长,药品过期,既浪费又会造成污染。对于有些可回收的试剂要尽量回收,例如利用四氯化碳萃取的实验中,实验结束后应将四氯化碳进行回收再用。对实验中的产物也可以回收再用;在容量瓶的使用实验中配制了大量氯化钠溶液,以前都是直接倒入洗涤池,现在我要求全部回收,用于酸碱盐的检验或焰色反应;在钠、镁、铝的活动性实验中,以往学生做完钠与水反应实验后,不仅要将多余的钠、镁、铝进行回收,对于生成的氢氧化钠也要求倒入指定烧杯收集起来,用以滴定实验或酸碱中和实验。这样不仅减少污染,而且节约了大量药品。

篇9

(1)在给水工程实验教学中,我们依托承担的国家自然科学基金课题《高浊高铁锰矿井水处理研究》,将环境工程专业传统的混凝沉淀、地表水过滤及反冲洗实验教学内容改为高浊度矿井水混凝沉淀、高铁锰矿井水过滤及反冲洗实验。在实验教学过程中,不仅讲授传统的混凝沉淀、过滤教学原理和内容,还补充煤矿矿井水的产生、排放和水质污染特征等知识。通过教学,使学生在掌握实验基础知识和基本技能的同时,对工业过程、工业污染特征以及工业污染防治有了初步的认识,不仅为学生将来的工作打下了基础,也增加了学生学习专业知识的兴趣。

(2)在排水工程实验教学中,我们结合国家高技术研究发展计划(863计划)《电化学氧化-生物强化A/O工艺处理焦化废水研究》,将原来SBR工艺处理生活污水实验教学内容改成SBR工艺处理焦化废水实验。这个实验内容的改变,让学生深刻地认识到工业废水和生活污水在处理技术方面有较大的区别,防止了课堂教学和实际工程出现较大的偏差,特别是水力停留时间、活性污泥比增长速率、挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)等参数选择,为学生以后从事工业污水处理工作奠定了良好的基础。

(3)在环境监测实验教学中,我们结合国家自然科学基金课题《纳米RuO2/ZrO2-CeO2催化臭氧氧化深度处理焦化废水及废水中的POPs》,将原来的COD分析教学内容中的生活污水换成煤化工废水。这一实验内容的改变,使得研究对象由生活污水变成了受氯离子干扰严重的煤化工废水,让学生系统深刻地体会到了消解过程中沉淀产生的原因及其对分光光度法的干扰,以及滴定法和分光光度法各自的优缺点,并引导学生从一个简单的COD测试实验思考到各种环境工程原理。此类教学内容的改变还有很多,比如,将矿井除尘装置、煤化工厂VOCs催化氧化分解装置和燃煤电厂脱硫脱硝装置引入到大气污染控制工程实验教学的演示实验中;将煤矸石简单制砖的内容引入到固废处理与处置实验教学中;将头发中汞含量的测定引入到环境化学实验教学中;将煤化工厂受污染土壤的气提修复装置引入到环境土壤学实验教学的演示实验中。通过这些来自于科研课题的实验,提高了学生的动手能力,培养了学生的创新思维,为他们将来开展实际的科研打下了良好的基础。

2开展与煤矿区污染控制相关创新性实验

我校环境工程中心积极开展与煤矿区污染控制研究项目相关的创新性实验室,并以此为基础,确立本科生创新项目和毕业论文设计课题,全面培养学生的创新能力,成为学生完成综合设计性和研究型实验的重要基地。学生从大一开始进行查文献、写调研报告等基础训练,大二和大三开展具体实验,大四开展成果总结训练,学习撰写结题报告并。我们的创新实验基本来源于科研项目,但是为了不给学生造成难度,又对科研项目进行了大量的改变,基本都是教师自己精心设计的面向本科生的创新性实验。图1是典型的创新实验设计过程。先根据传统的混凝和沉淀实验,添加矿井水污染治理的内容,设计创新实验的第一个研究内容,即混凝沉淀处理矿井水。然后根据课堂讲授的混凝沉淀水力梯度(G值)的理论知识,将混凝部分扩充为多级搅拌混凝实验;根据浅池理论,将沉淀内容扩充为斜板沉淀池设计。最后将所有的内容合并起来,形成实验名称为多级搅拌+混凝+斜板沉淀处理矿井水的创新性实验。在实验教学过程中,学生根据下达的科研任务要求,充分发挥个人智慧,设计系统的实验方案,并在充足的科研经费支持下,开发了用于实验过程的多套连续装置;独立分析整个实验过程所涉及的实验参数,完成了一个复杂的工艺实验研究,并提交系统的研究报告。这些改革既为教师和研究生完成科研任务提供了一定的参考依据和技术基础,并充分调动了本科生学习和参加科研的积极性,培养了他们的创新素质,既促进了科研任务的顺利完成,又提高了本科实验教学的含金量。

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客观而言,我国许多环境监测实验室,在废水的处理环节还不够完全理想。许多实验室废水,没有经过科学处理,就直接向外排放了,这样会导致地下水、地表水和土壤受到污染。近年来,废水排放量日益增加,环境形势变得十分严峻,环境监测项目不断增加,实验室的环境样品分析量也更多了。

1环境监测实验室废水的分类和危害

1.1环境监测实验室废水的分类

要做好环境监测实验室废水处理与污染防治工作,首先就需要分门别类地对实验室废水进行分类。废水的成分、属性和性质不一样,其对环境的污染也不尽相同,而相应的处理手段与防治措施也存有显著差别。不难想象,如果不加统一处理,则不但达不到预期的处理效果,更会造成不必要的资源浪费,甚至会引发多次污染[1]。对于环境监测实验室的废水,从其来源角度,可大致分为以下三类:其一,在化学分析的过程中遗留下的废液,如对样品进行显色、滴定后残留的溶液;其二,化学分析后遗留下的水质样品,在这类水质样品中,尤其是污水样品的污染性最强;其三,在环境检测实验室存放时间较长从而导致过期的溶液,这类过期的溶液中,以易挥发和氧化的溶液为主。而从实验室遗留下的废水的化学性质入手,可将其分为以下4种:①酸碱废水,具有强酸性或强碱性的废水;②重金属废水,废水中含有铬、汞、铜、锌、银、铅、福等重金属元素;③有机废水,废水中含有机化合物,如油脂类、石油类、有机酸、有机溶剂、多氯联苯、醚类、酚类及有机磷化合物等;④有毒废水,这类废水含有有毒甚至是剧毒物质,如含有氰化物及氰的络合物,有砷元素或游离氰等。

1.2环境监测实验室废水的危害

在环境监测实验室化学分析过程中,往往会遗留下具有强酸性或强碱性的废水污染物。这些酸碱废水进入城市的污水管网系统后,由于其自身带有的强烈腐蚀性,减短了污水管网的使用寿命,降低了污水管网的应有效益。此外,酸碱废水还会导致土壤板结或盐碱化,而流入河流、湖泊还会影响水生生物的生长。在进行重金属项目分析的时候,会产生一定的剩余样品及残液。某些时候,样品、残液、直排水与原水的向外排放,都会造成周围环境的重金属污染。比如说,铅、汞等重金属离子,在“富集作用”下进入人体,在人体内达到一定程度,就会导致人体健康受损,甚至发生重金属中毒现象。完成生物监测工作后,遗留下的培养液、培养基里面含有大量有害微生物,如大肠杆菌、粪大肠菌等。如果不经过灭菌处理就直接向外排放,容易引发诸多不利的后果。有机废水中含有的有机化合物,进入地下水后会加速细菌的生长繁殖。这些细菌中的有毒细菌,不仅污染居民的生活、生产用水,同时也危害居民的身体健康。而某些有机物氮、磷含量高,容易导致水体的富营养化等。为此,必须采取有效的措施防治环境监测实验废水的污染[2]。

2环境监测实验室废水的处理方法

2.1酸碱废水的处理

对于这类废水,一般采取酸碱中和的办法。用大量溶液使其稀释,达到标准后可以向外排放。其次,重金属废水的处理。重金属不易被代谢,毒性较大,且具有生物富集作用。为此,对于重金属废水的处理,可采用电解法,利用直流电使其氧化还原。但是,电解法经济成本较高,因而没有被广泛采用。一般而言,国内外普遍采用的是化学沉淀法。化学沉淀法包括:中和沉淀法、硫化物沉淀法和铁氧体共沉淀法。化学沉淀法具有成本低、效率高、好操作的优点,其原理就是通过化学反应,将废水中的金属离子转变为金属化合物(不溶于水),再通过过滤与分离,使金属成分从废水中去掉。经过化学沉淀以后,废水中不含有金属离子,也就不会造成重金属污染[3]。

2.2有机废水的处理

相比较酸碱废水和重金属废水,有机废水对环境的污染范围更广,危害更深。处理过程中,一般先考虑回收利用,如通过干燥法、蒸馏法等进行回收。有机废水经过回收之后,一方面降低了对环境的污染隐患,另一方面也提高了资源的利用效率。而对于某些不能加以回收,或者回收投入超过回收价值的有机废水,则可通过多种技术进行处理。比如说,利用Fenton试剂进行处理,Fenton几乎可以氧化所有的有机物。而在酸性状态下,在双氧水(H2O2)在催化作用下,可有效对有机废水进行氧化。

2.3有毒废水的处理

对于废水中含有“砷”类剧毒的废水,可采取絮凝共沉法进行处理。其原理为,先利用活泼金属(如铁、镁等),生成氢氧化物;再将氢氧化物与废水中的“砷”反应(吸附反应);得到亚硝酸盐和硝酸盐沉淀,分离沉淀物。而对于含有“氰”类剧毒的废水处理,一般是在碱性条件下,加入高锰酸钾、漂白粉或者液氯,将其氧化为氮气或者二氧化碳[4]。对于成分复杂的废水,往往需要多种处理手段综合使用。目前,对于实验室废水处理,还有多种新技术与方法,如超声波降解技术、臭氧氧化法等,均可合理采用。

3环境监测实验室废水的防治措施

3.1严格控制实验室废水污染源头

首先,健全实验室管理体系。实验室的建设或者是质量管理方面,需要健全管理体系。实验室运转过程中,所有工作人员均应严格遵守相关规定。其次,提倡绿色化学实验。对于具有较强毒性或污染性的试剂,则在可能的情况下尽量减少使用频率和使用量。又如,实验室可积极推广区域性合作,构建试剂调度网。以网络的形式推广污染小、质量高的试剂,从而避免大量化学试剂失效,提高试剂的使用效益。最后,发挥实验室的区域带头作用,提高工作效率,实现资源共享。

3.2科学合理地控制和处置实验室废水

对于具体的实验环节,应选取一些对环境不造成污染或者是污染性很低的实验方法。尽可能使用可降解的洗涤剂,降低废水的污染程度。如果是酸碱中和的实验工作,则要调节好废水的中pH值。采样量要得到有效控制,重视仪器的分析方式。对于样品、试剂的管理,如果不急需,则应延缓购进,尽量避免大量试剂闲置存放。在经济效益允许的基础上,应尽可能对废水进行回收利用。环境监测实验室,由于其实验项目工作的特殊性,废水具有显著差异性。为此,在对废水进行收集时,应按照废水的化学属性,妥善放置于合理的地方。使用与之对应的容器收集废水,容器要具有高度的密封性。为了不出现存储混乱的现象,各类废水存储的时间、类别都需要做好标志,在容器上贴上标签。废水经过处理后运输到污水处理厂作进一步处理,以此确保其完全符合排放标准。

4结语

环境监测实验室应加强治污能力,建立健全废水处理制度及相关规定,重视先进技术的推广应用。工作过程中,实验室工作人员应秉承绿色、环保、安全、健康的实验理念,以无毒替代有毒,以低毒替代高毒,以少量替代大量。充分利用、循环使用、回收利用各类物质,将实验监测对环境的负面影响降到最小值。

参考文献:

[1]王晓雁.环境监测实验室废水现状及对策研究[J].资源节约与环保,2016(12):101.

[2]吴惠琴.环境监测实验室的环境污染及防治措施[J].生物技术世界,2015(6):34.

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1.1 找出存在问题

以往的高校培养模式中,受传统的“重理论、轻实践,重知识,轻能力”思想观念的影响,普遍存在着重视理论教学、忽视实践教学的现象,具体表现在:实验教学的目标不是以培养创新人才为直接教学目标,而是以强化学生对理论知识学习,熟练掌握某种操作技能为目的;实验教学内容过度依附于理论教学,演示性、验证性的实验类型较多,综合性、设计性的实验较少;实验教材落后,未跟上现代科学技术的发展;实验教学过程强调模仿和训练,学生只需要按照实验教材规定的实验方案、仪器、设备和实验步骤进行实验操作、观察和记录实验结果即可,学生在整个实验过程中只是被动参与,没有主动思考。

环境科学与工程是实践性很强的学科,而且发展十分迅速,领域在不断扩大,热点问题不断涌现,学科水平提升很快,但在本科教学中也普遍存在前述问题,亟待确立新的培养模式,开拓新的培养方法6-]。

1.2 确立创新能力培养模式

为适应学科发展和社会服务的要求,南京大学环境科学与工程实验教学中心在实验教学过程中,以学生为本,以培养学生综合素质、调动学生潜能、提高学生自主创新能力为目标,不断改进实验教学方法和手段°8,摸索出了一套创新能力培养模式。

该模式可归纳为“顶天”、“立地”式,即:一方面依托国家重点学科、国家重点实验室、国家工程中心等高水平教学科研平台和环境学院高水平的师资队伍,将实验教学与科研相结合,鼓励学生早期进入实验室进行科研训练,实现“顶天”;另一方面将实验教学与工程应用和社会实践相结合,加强暑期学校的生产实习和实践教学活动,建立稳定的校外实习基地和中试基地,开展多种形式的社会实践活动,鼓励学生走出象牙塔、关爱自然、服务公众、回报社会,锻炼学生切实解决实际问题的能力,实现“立地”。

2.实验教学与科研相结合的方式

2.1 科研成果转化为实验内容

南京大学环境科学与工程实验教学中心坚持实验教学内容与我国环保形势和国际学术前沿接轨,鼓励实验教师积极开展科学研究和实验改革研究,将自己的科研成果转化为实验教学的内容。如:早在上世纪90年代,当时的实验室主任孔令仁教授就将自己的“光化学氧化降解有机污染物”的研究成果转化到专业实验课“环境化学实验”中,开发了“萘水溶液中的光化学氧化实验“产生柱法测定萘水的溶解度”等新实验,近年还把新开发的“多功能光降解仪器”应用到教学实验中;杨柳燕教授把国家自然科学基金项目研究成果转化成“环境微生物学实验”中“有机污染物的微生物降解一高效脱酣菌的分离和筛选实验”,并将Ames试验转化为“鼠伤寒沙门氏菌/晡乳动物肝微粒体致突变性实验”;孙成教授把新技术“双波长与导数光谱法”应用到专业基础实验课“环境监测实验”中,开发了新实验“双波长与导数光谱法测定废水中苯酣与2,-二硝基苯酣”;高士祥教授将其主持的国家自然科学基金项目“环糊精对难降解有机污染物的降解机理研究”的部分内容编写成研究性实验一“增溶实验”,应用于低年级学生的开放性实验中,等等。

2.2 本科生创新性实验计划

南京大学自2007年4月起全面启动了大学生创新训练计划,由本科学生个人或创新团队在指导教师的指导下,自主选题、自主设计并完成实验。环境科学与工程实验教学中心在学校投入专项经费、设立创新训练指导中心的基础上,追加投入经费和人员指导,构建了完整的国家、省、校、院系四级大学生创新训练体系,积极组织学生申报,学生也展现出较高的科研热情和良好的实践能力。3年来累计申报通过65项,支持总经费26.7万元。其中2007年获得国家级、省级重点支持的7项,校级项目8项;2008年获得国家级、省级重点支持的7项,校级项目15项;2009年目前已获得省级1项,校级14项。迄今已结题16项,获得国家级优秀3项。

2.3 开放性实验

南京大学环境科学与工程实验教学中心根据低年级学生主要接受化学、生物、物理等基础实验训练的特点,依据学校“优化课内”,“强化课外”的教学原则,为浦口校区一二年级学生开放实验室,设置开放性实验,提高低年级学生对专业的认识。开放实验的内容及手段均综合了多门学科,是集基础知识、学科前沿动态与实际应用为一体的综合性实验。其中包括:小麦受重金属胁迫实验研究、工业废水实验室模拟多级处理实验、浦园室内外环境空气污染检测与控制研究、浦园水体富营养化检测与控制研究等12项实验项目。参加学生120人次/年,并提交相应实验报告及论文6940。

2.4 本科生导师制度

为强化科研与教学的相互渗透,鼓励学生早期进入实验室进行科研训练,环境学院设立了本科生导师制度,吸纳本科生在二三年级即可自主选择导师、参与导师承担的重大课题的研究,并对本科生开放重点实验室、资料室,提倡本科生和研究生合作进行实验和研究活动,鼓励本科生学研结合,积极撰写和发表学术论文。

在本科学习阶段,很多学生受益于创新性实验计划和本科生导师制度,发表了学术论文,参与了专利申请。近年来,本科生37篇,其中SCI论文10篇。

2.5 本科毕业论文和设计与导师科研课题挂钩

多数本科生毕业论文和设计均从导师承担的课题中选题,使学生有机会接触学术前沿。根据近3年的统计,41%的本科生毕业论文选题来自指导老师承担的国家级课题,29%来自省部级项目。

3.实验教学与工程应用和社会实践相结合的方式

环境科学与工程是应用性极强、与社会密切相关的学科,承担着解决经济发展中必然伴随而来的环境问题的重任。因此,实验教学中心突出理论教学与实际工程和社会应用的结合,鼓励学生走出象牙塔,通过多种方式达到关爱自然、服务公众、回报社会的目的。

3.1 暑期学校

南京大学自2003年起实行3学期制,在暑期举办5周时间的暑期学校,着力培养学生综合素质。中心承担了环境学院“暑期学校”的教学任务,通过聘请国内外学者开设专题课及讲座、安排研究型实验、组织数学建模等竞赛培训、建立稳定的校外实习基地、以及开展多种形式的社会实践活动,锻炼学生的实践能力,并通过指导学生完成实习报告、小学期总结或撰写学术小论文等,提高综合能力。

3.2 教学实习

中心与多家科研院所、企业、环保管理部门建立了长期的合作关系,拥有稳定的教学实习基地,为学生提供接触工程和社会的机会。这些基地包括:南京地理与湖泊研究所太湖生态系统实验站、中石化扬子石化水厂、南京大学宜兴环保科技研发中心、江苏泗洪洪泽湖湿地自然保护区、江苏省环境科学研究院、江苏省环境监测中心站、南京市环境监测中心站、常州市环境保护局、江苏戈德环保科技有限公司、江苏三强环境工程有限公司等。这些实习基地均有良好的设施、稳定的指导教师队伍,教学实习工作规范化、制度化,能满足不同专业教学实习的要求。其中南京大学宜兴环保科技研发中心为环境工程专业的学生提供中试基地,成为实验教学中重要的组成部分。

3.3 暑期社会实践

暑期社会实践是锻炼学生能力、培养学生人文素养的重要手段,学生经过社会实践的洗礼后能达到“长见识,增才干”的锻炼效果。中心在学生实践方面给予了很高的支持力度,连续3年被评为“南京大学暑期社会实践先进集体”,多支团队和个人受到省级和校级表彰。以2008年为例,成功申请暑期社会实践团队9个,都非常成功地完成了实践任务,取得了优异的成绩,其中“湿地使者行动”绿色蒲公英”等实践团均引起了当地公众和媒体的关注和称赞。

3.4 环保协会活动

中心通过支持南京大学环境保护协会的活动,在学生中开展各类环境主题活动,同时加强学生对外交流,服务于社会。如开展各类环保知识讲座;组织“绿色”系列活动与南京大学青年志愿者协会合作在校内以及紫金山开展垃圾清理志愿服务;在南京市梅花山以及扬州市开展环境风险与人身健康调研系列活动;组织绿色活动、湿地使者行动等品牌活动。

3.5 实验教学开到海外

为拓展人才培养视野,中心致力于本科生国际交流合作,将实验教学的课堂开到海外。

(1)本科生赴海外著名大学插班学习。每年均有人数不等的学生派到美国、澳大利亚、日本、芬兰和香港等地学习和生活,直接接受国外著名大学的熏陶,培养实验能力和国际化的眼光。

(2)赴美科学实践之旅。联合美国自然科学研究院和美国圣约瑟夫大学于2008年8月共同组织了一支包括2名教授、名博士生、2名硕士生和8名本科生的学习交流团队,赴美国费城等地参加了为期20天的活动,以引导学生走出校园、迈出国门、接触世界、开拓视野,在理论联系实际的基础上深入探究环境问题的根源和本质,努力探求解决当前环境问题的有效途径。

(3)赴名古屋市、常州市污水处理厂参观比较实践。2008年8月,05级同学组团联系并参观了日本名古屋市的名古屋市宝神污水、污泥处理场、宝神废物回收利用中心以及挖留污水处理厂,通过与名古屋污水处理厂与工作人员深入交流,就名古屋市污水处理事业发展、现状、所面临的难题以及处理工艺等展开讨论,同时结合环境工程暑期实习前往常州市污水处理厂的生产实践,比较了两市污水处理发展情况,尝试找出差距,并探究了中国在发展污水处理时的着力点,如何预防缺乏远见的发展模式。

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化学专业的学生在知识结构上一般具备两大特点:(1)具有比较扎实的化学理论和实验基础,(2)环境保护的意识相对较差。本文将从这两方面入手,结合笔者近年的教学经验和体会,对《环境化学》课程的教学方法进行探讨。

一、充分利用其化学基础知识

化学专业的学生基础课程主要包括《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》、《分析化学》等,根据具体专业不同还会有《油田化学》、《高分子化学》、《催化化学》等,因此,化学专业的学生一般化学基础较好,而《环境化学》的理论基础就是化学,因此,大部分的化学专业学生在理解《环境化学》的反应机理等基础知识上困难较小,如果单纯的讲授污染物在环境中迁移转化的基本理论和一般规律,学生接受起来会比较枯燥。我们可以充分利用其化学基础知识,引导学生自己动手去解决生活或实验中具体的环境问题,可以使学生思路更清晰、理解更透彻,更准确地掌握化学理论和方法在处理实际环境问题时的应用。

1.利用化学知识解决生活中的环境问题

20世纪40年代之后,随着全球工业和汽车业的迅猛发展,光化学烟雾污染在世界各地不断出现,如美国洛杉矶、日本东京、大阪、英国伦敦等大城市。我国近几年汽车销售量和保有量迅速增加,北京、南宁、兰州、广州等地均发生过光化学烟雾现象。由于具有较大的危害性,光化学烟雾的预防和控制已经成为人们研究的热点问题。光化学烟雾产生的主要原因在于:汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物,在阳光的作用下发生化学反应,生成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物。因此,控制好汽车尾气排放中的碳氢化合物和氮氧化物成为解决这一难题的关键,目前比较成熟的技术就是给汽车增加三元催化装置,通过催化剂的作用促进一次污染物转变为无害的二氧化碳和水。而化学专业的学生都具备催化化学的基础,尤其是与石油炼制相关的专业,催化原理和催化剂制备技术都非常熟悉,因此,可以设置相应的课后作业,让学生改进现有的汽车三元催化装置,提高催化效果和使用寿命,其中技术路线成熟的方案可以进入实验室进行实验,如果得到较好的实验结果则可以申请专利或发表文章,还可以参加相关的创业竞赛,充分调动起学生学习知识、运用知识的积极性。

2.利用化学知识解决实验中的环境问题

化学专业的学生除了必修化学理论课之外,还会参加较多的化学实验,例如,无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验等。这些实验往往用到很多有毒有害物质,也会产生多种污染物,适时的将《环境化学》的理念引入到实验当中,可以取得较好的效果。

二、重点培养其环境保护意识

当今社会环境保护的呼声越发高涨,学生们虽能感知到这种热度,但往往对环境保护的概念和行为的认识比较肤浅,不甚明了。因此,有必要重点加强其感性认知,培养其环境保护意识,具体可以从以下从三个方面入手:

1.结合热点问题引出环境化学现象

在讲解大气环境化学时,可以将近年来地球上的异常天气出现的频率、范围及影响穿来,如2007年飓风引发的洪水肆虐南亚,2008年初,中国南方各省市遭遇50年不遇的雪灾。众多极端气候的出现,源自于全球变暖,而温室效应则是全球变暖的主要原因,进而降解温室效应的具体原理。还可以结合2009年底哥本哈根峰会的主要议题,探讨温室效应的防治方法。在讲解污染物在水体中的迁移转化行为时,可以结合松花江硝基苯污染事件进行分析,例如硝基苯在水中的扩散稀释速度与分布,硝基苯在底泥和水体之间的分配情况,硝基苯的生物富集效应以及政府采取的活性炭吸附的原理等等。另外,还可以启发学生自己寻找相关的热点问题,找出现象背后的环境化学原理。

2.介绍化学院老师在环境领域取得的成绩

由于本科生在学习过程中接触科研课题的机会较少,将实际科研课题融入到教学内容中,可以使学生了解我校该领域的研究成果,激发他们的听课兴趣,增强他们对学校的自豪感,从而取得了良好的教学效果。在教学过程中,讲到大气中污染物转化时,介绍环境学科相关老师从事的炼化企业有机废气的治理技术;讲到水中有机污染物的迁移转化时,介绍相关老师从事的高浓度有机废水的治理及回用技术、循环冷却水应用过程中的生物控制技术;在讲到受污染环境的修复时,介绍相关老师从事的石油污染土壤的生物修复技术等。另外,很多化学专业的老师,也从事与环保有关的研究,并取得很多成果,这样可以拉近化学与环境保护之间的距离,让有意向的同学可以投身环保事业。

3.参观实习

在教学实践方面,强化第二课堂的教学,安排学生到学校附近的污水提升泵站和高家台自来水厂参观,有条件时可以安排学生到市区的城市污水处理厂、垃圾填埋场等单位参观。另外,可以结合化学专业暑假进行的炼油厂生产实习,安排学生在进行正常的炼油工艺实习之外到相关的炼厂污水处理厂参观实习,这样既巩固了学生对环境化学知识及相关环境问题的理解,提高了学习兴趣,又培养了学生的环境意识。

三、结语

作为未来我国化学化工行业的主干力量,化学专业学生的环保意识和知识水平将直接关系到我国未来相关领域的环保水平。我们应针对化学专业的学生在知识结构上的特点,不断探索相应的教学方法,激发学生的学习兴趣,使学生既能掌握环境化学的基本理论,又具有运用所学知识解决环境问题的能力。

参考文献:

[1]戴树桂.环境化学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

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【中图分类号】G424.31 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)4-0086-02

绿色化学体现了人与自然的和谐关系,它的原则是消除对人类健康,安全和环境有害的化学物质,因此也被称为清洁,环境友好化学品或化学。采用绿色化学的方法,是因为它在经济上起到重要作用,在国际大社会的背景下,绿色化学很快就将成为一个重要的国际化学科学的研究和发展方向,这是毋庸置疑的。

1现阶段高中化学教学的现状

(1)化学是一门以实验为基础的学科,现行高中化学课本60 %知识都是通过实验出台,但大多数教科书只注重操作方便,设备简单,现象明显的实验设计,却很少顾及对环境额污染,更不用说什么绿色化学实验了。例如,在利用二氧化硫,铜浓,稀硝酸的性质反应与其他物质实验中,会释放不同程度污染环境的气体,这将对学生和老师的健康造成裸的威胁。这些实验就是所谓的“粗放型”实验。

(2)当前的教科书存在很多缺陷,只有一些些含糊语句,并没有指定确定所需化学物质的使用量。在做一些实验中,有相当一部分学生以“多多益善”,加入过多的化学物质。例如,在“中和滴定”学生分组实验中,个别学生用盐酸都要120毫升,另阶段的实验竟然用了60毫升的酚酞!同样的现象屡见不鲜。所以教师经常抱怨自己的为实验准备的每种试剂125毫升只够两到三个班做实验。

(3)化学实验操作中产生的废水,废气,废渣等一些废物都会对环境造都会有不同的伤害。随着新课程改革实验活动的不断推进,作为化学老师,我们必须认识到,化学污染是一个非常紧迫的任务。因此,高中绿色化学实验的执行迫在眉睫。

2学校绿色化学实验探索和实践的历程

绿色化学实验,指的实验以绿色化学的理念为指导的化学实验。它的要求是,在实验合理,不影响结果,观察常规,教安全性的前提下,通过改进实验内容,做到无污染,实验误差小,效果明显等优点。实际上即使以提高实验操作,设备或改变实验路线的原则上,能够最大限度地减少实验产物对人类造成伤害和对环境的污染。绿色化学对化学品回收,再利用,如在密闭可控废气的实验中“尽可能小剂量实验,节约资源,减少污染,降低成本, ”这样既营造了和谐的学习环境,又有利于学生的利用化学知识,也能加强学生对绿色教学的认识。

2.1创新绿色科学合理的化学实验方法,大力推广宣传绿色设计

(1)分散系列的实验要求充分利用反应屋和产物提高利用率。为了提高了实验的综合性,避免实验重叠的内容,节省试剂药品和减少污染,缩短了测试时间,充分体现了绿色化学的概念,我们需要有机结合两种或两种以上不同的化学反应,(如氮气)燃烧与爆轰联合实验。这个实验的操作如下:首先在罐罐底钻出一个小孔,用手指按住小孔,收集氢气的收集方法采用排水法,然后把锅放在教室较暗的地板上,接着在罐口取出一块磨砂玻璃垫,用指定手势释放倒挂符合的铝罐,静静地燃点氢气后小孔呈现淡蓝色火焰并产生了一个响亮的爆鸣声。

(2)选择无毒或低毒性的试剂。基于保证实验教学是绿色化学教学的要求,教学内容必须重组,针对实验中产生的“三废”,要尽量选择低毒性,低污染,易于处理的化学物质,并且要做到不能对人类,动物环境有害。在治理“三废”的实验中,选择绿色的实验项目具有很大的现实意义。比如对实验废弃物做到“变废为宝,化害为利,接受治疗。”力争废物回收,然后采取物理,化学和生物的方法根据废物的性质进行合理治理。

2.2再生

再生,这个词理解为对实验废弃物进行妥善处理。绿色化学是以控制污染的来源,防止化学物质的污染,在生产过程中采取最有效的措施来治理污染。首先发展污水处理,其次,综合利用化学废物,加强回收工作,做到化害为利,变废为宝。实验的产品往往不被传统的高中化学实验重视。只是实验者以观察到所需的现象和相关的数据为目的来进行实验。试验结束后,实验的产品也没什么的大用处,并且很少用来回收利用。这样良妃增加了,连环境也要受到牵连――被污染。

2.3运用现代教学手段,建立网上模拟的化学实验室

在化学教学中,可以在课堂中利用多媒体技术实现难以完成的实验,(如氯气中毒,工业氨水实验)都具有一定的危险性,实验现象不明显的实验(如化学平衡的影响,凝胶电泳)和危险的实验(如H2S试验??室的准备工作,不纯气体爆炸实验)都可以采用这个方法,特别是对人和环境危害极大地有毒有害试剂。由于目前无法对危害极大地实验通过提高污染减少进行实验,所以用计算机进行仿真实验室非常必要的。还有很多实验现象危险实验都需采取这种方法。这样虚拟的实验课堂效果逼真,污染小,课堂教学优良,深受学生欢迎。

总之,通过绿色化学实验学生的创新精神和环保意识得到了培养,学生实践能力和综合素质也有所提高。绿色的实验教学,改变了传统的实验方法,促进和提高了教师的知识结构,对提高他们的专业素质具有重要的现实意义。

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