实验室废水处理方案

本文分为两部分。第一部分提出了一种利用泥土（以及其中的腐殖质）还原和吸附铬的实验方法，讨论了这种方法在实验室含铬(VI)废水的处理中的可行性及可操作性。第二部分主要从综合处理的角度，讨论了实验室中含铬、汞、铅等废水的处理方法，提出一种综合处理、反复利用的思路。

关键词实验室、废水处理、无机化学、环境保护

一、导言在大学一年级的学生实验中，含有重金属离子及其配合物的废水是最主要的污染物。目前，这些废水未经任何处理即直接排放，对周边环境造成了不小的损害。我们认为，在建立一套较为完善的废水处理系统之前，尝试以可行性强、操作简单的化学方法降低重金属污染是值得考虑的。对此，主要的思路有两条，一是降低污染物毒性后排放，二是将金属回收利用。本文从这两个角度出发，分为两部分。第一部分针对铬这一最主要的污染物，尝试了以含腐殖质的泥土还原并吸附铬(VI)，将其排放形式转变为低毒的铬(III)的实验方法。第二部分则论述了具体的实施方法，希望能尽量减少排放物的污染，或者利用不同实验的废料废水相互作用，创造各种金属的回收条件。二、淤泥处理铬(VI)废水的实验方法

泥土中所含的腐殖质能将六价铬还原为三价，并与之形成有机配合物而吸附[1]。为此我们设计了如下的实验：目的：验证泥土对含铬(VI)的废水中铬(VI)的去除能力原理：（可能之原理）在酸性条件下，利用铬(VI)的氧化性将泥土中的还原性有机物氧化，使之转化为铬(III)。铬(III)又能与泥土中的某些成分络合继而被泥土吸附。最终排放的废水中铬(VI)含量显着减少。原料：淤泥二份（分别取自明湖湖底以及运动馆前水渠），实验室重铬酸钾回收液（约0.016M），硫酸及氢氧化钠溶液。仪器：722型分光光度计，实验室常用无机玻璃仪器步骤：

淤泥在90℃下烘干4小时备用。把重铬酸钾回收液稀释50倍左右备用。此时重铬酸钾浓度约为0.094mg/L。

取100mL稀释液，置于250mL锥形瓶中，并用硫酸调整pH值至1左右。在不同的条件下还原吸附稀释液中的铬(VI)，然后分析溶液中剩余的铬(VI)的含量。

分析方法：滤出还原吸附后的溶液，用氢氧化钠溶液调整pH值至8左右，过滤除去沉淀，然后以分光光度法，在366nm波长处测定铬(VI)的含量。处理条件及测定结果见下表。

表1明湖淤泥处理效果

条件吸光度去除率

2g/0.5h 1.287 12.3

2g/1.0h 1.236 15.7

2g/2.0h 1.216 17.1

8g/2.0h 0.098 93.3

原始液(~36mg/L) 1.467

表2效果对比

条件吸光度去除率

2g(1) 1.284 13.2

4g(1) 0.980 33.8

4g(2) 1.200 18.9

8g(1) 0.050 96.6

8g(2) 0.049 96.7

原始液(~36mg/L) 1.480

标注(1)的样品取自水渠，标注(2)的样品取自明湖。处理时间均为1小时。结果显示：1、泥土对铬(VI)确有去除作用，但对其去除铬(VI)的具体机理尚不清楚，我们认为可能的机理是泥土中的还原性物质（可能主要是腐殖质）在酸性条件下还原了铬(VI)，同时泥土中另一些物质（可能是有机物）与铬(III)形成了易被

吸附的配合物。2、就相同的淤泥来说，处理时间的不同将导致结果的差异，但时间的影响并不十分显着。3、不同来源的泥土在相同条件下处理的结果存在差异。从水渠中取得的淤泥处理效果稍好。从淤泥形成的环境来看，该样品（取自芦苇丛底部，有较多有机物沉积）腐殖质含量较高，还原能力较强。4、泥土的质量并不与铬(VI)的去除率呈线性关系，但可以观察到的是，泥土的用量对处理效果有决定性影响。用量越大，其对铬(VI)的去除率也就显着升高。5、在泥土过量(8g)的情况下，两种样品均能取得令人满意的去除率。可见，该方法对泥土的要求并不会太高，从而具有较强的可行性。特别的是，我们尝试以10克泥土直接处理50毫升未经稀释（0.016M）的废水，以目测（浓度太高无法分光）判断，至少去除了50。据此推测，可能存在这样一个平衡，即去除的铬(VI)的量与原始废水浓度正相关。6、我们曾对处理后的废水进行测试，结果显示，除铬(V

I)几乎被除尽外，水中铬(III)含量也很少，我们推测，剩余的铬进入了泥土中。

三、实验室废水处理过程1、排放排放是一种较为方便的处理方式。优点是操作简单，设备以及条件要求不高，故经济性较好。相应的缺点在于，虽然可以很大程度上减少污染，但无法完全消除。以铬(VI)为例，前一部分已经说明淤泥处理重铬酸钾污染的可行性。据我们统计，浦口校区大一实验共计600人左右，使用后排放的洗液以及滴定剂共含有2~2.5千克重铬酸钾。按照实验结果的标准，8克泥土可以处理含约10~20毫克重铬酸钾的废水，一年的泥土需求量将在2~2.5吨（约1~2立方米）之间。为此，可以建设小规模的处理池，首先收集重铬酸钾废液，贮于池中，再投入足量的淤泥（由实验数据可见，为保证效果，且鉴于淤泥易于获得，应予过量投放）。加入适量硫酸酸化，再放置一定时间（由于一学年的废水可以同时处理，故处理时间十分充裕，可以在长期放置的情况下使之完全反应）。基于另一实验事实，即处理效果与初始浓度正相关，铬浓度越高，相同质量的淤泥对其处理效果就相对越好。为此，我们在实际处理中可以不对废水进行如实验般的稀释，而可以采取多级处理的方案，逐步降低废水中

铬浓度，以取得更佳的效果。关于使用硫酸可能造成成本过高的问题，我们认为，由于铬(VI)在酸性条件下方显强氧化性，故任何以化学处理（还原方式）为主的处理方法都有一定的耗酸量，所以这方面的成本是难以避免的。另一相关问题在于此法实施以后产生的含铬泥土如何处理。此种泥土含有较多的铬。大部分铬(VI)已被还原，故毒性已大大降低，污泥的总量大概二至三吨。由于其为固体形态，量又不大，便于集中和运输，可以直接交由南京的专业污染物处理点进一步处理。2、回收以实验室现有的条件，较简便的金属回收方法是将金属离子以氢氧化物的形式沉淀分离。这就要求与上述淤泥处理完全不同的方法。首先考察各种金属离子的排放形式：铬（重铬酸钾，硫酸铬）；汞（氯化汞，氯化亚汞）；铅（EDTA合铅(II)）；铜（EDTA合铜，硫酸铜），等等。其中，氯化汞和硫酸铬属于共同排放。通过计算得知，每年实验中排放氯化汞（重铬酸钾法测铁）约0.5千克，排放铅离子（锡青铜中铅锡的测定）1~2千克，数量也相当可观。总体的处理思路是，对于高价阴离子，先将其还原为低价阳离子；而对EDTA配离子则可先行置换。为此我们考虑以硫酸亚铁胺为还原剂——在大一上期的化学制备实验中，产生了大量的硫酸亚铁胺。由于纯度的原因用途十分有限。因此可以用来还原重铬酸钾。还原后的溶液中含有铁(III)及铬(III)离子。从它们氢氧化物的溶度积可以知道，铁(III)及铬(III)离子的沉淀条件分别是P H=3~4以及PH=8~9，因此可以使用廉价的石灰调整PH值，先将高铁沉淀分离（待作他用），再将铬(III)沉淀回收。由此产生的氢氧化铁以盐酸溶解后，可以用于置换EDTA合铅、铜中的铅和铜。这里，EDTA合铁(III)的稳定常数是ED TA金属配合物里最高的，所以置换可以完成。而且由于铁本身的毒性极小，几乎不造成污染，故EDTA合铁可以直接排放。而置换出的铅、铜同样以沉淀的形式回收。至于硫酸铜、氯化汞、硫酸铬，都具备直接沉淀的条件，不再赘述。回收的各种金属可以再度利用。总的来说，沉淀回收法的原理较为简单，可操作性也很强，对污染的消除效果相当不错。成本虽然较排放法为高，但考虑到金

属的回收再利用，以及消除环境污染的具体效果，这些支出还是可以接受的。3、处理以外的一些要求为达到降低以及消除污染的目的，首先必须将实验产生的各种金属离子尽量分类集中。这个工作比较繁。我们认为，可以在实验室建立一套相应的制度，例如：要求同学们在实验过程中自觉将各种废水分类集中，将工作量分摊，就成为一件易于办到的事。而与之对应的，需要实验室提供收集、贮存各种废水的容器和场所。每学期或者学年结束后，可以开展学生实践，由学生处理本学期或学年收集的废水，教学和实践、探索相结合。减少污染，保护环境，需要老师和同学共同努力。

四、结语

本文对重金属废水的处理提出了一些建议和思路。虽然这些方法在理论上是基本可行的，但具体实施起来可能还有我们没有考虑到的问题或困难，还须多作探讨。废水处理是一个复杂的问题，方法还要在实践中不断完善。在本文写作过程，特别是实验过程中，我们得到了浦口化学实验室张伯达等多位老师的指导与帮助，在此向他们表示感谢！

参考文献

[1]任乃林许佩芸《用底泥吸附处理含铬废水》，《水处理技术》，2002年6月第三期：p1 72 南京大学大学化学实验教学组《大学化学实验》第一版，北京：高等教育出版社(19 99)

实验室用的话，最起码需要高效，体积小等条件

如果是重金属的话，需要添加一些碱金属，比如氧化钙等试剂来沉降重金属，沉淀物当固废处理吧

有机物的话就用高级氧化法，如果你们处理完可以直接排放的话，那就直接排放；如果不行需要进一步处理，那就根据自己实验室的水量设计一个活性污泥法等小的反应器来处理一下，最后再排放，这样肯定就可以接市政了