実験室廃棄物処理

環境保護プロジェクト

実験過程で発生した排ガス、廃液、廃棄物の多くは有害であり、処理を経なければ排出できない。実験室の環境汚染を低減するために、実験室環境保護システム工学室実験室の設計と建設の中で非常に重要な一環です。

一、実験室排ガス

実験室は検査、鑑定、テストの過程で、実験の需要によって各種の排気ガスが発生し、排気ガス成分は相対的に複雑で、芳香族類：ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレンなどを含む、ケトン類：アセトン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトンなど、エステル類：酢酸エチル、酢酸ブチル、イソ酸メチル、バナナ水など、アルコール類：メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロパノールなどの有機排ガス。窒素酸化物、硫酸ミスト、塩化水素、フッ化水素、硫化水素、二酸化硫黄などの無機排ガスも含む、同時に高温の燃焼排ガス、粉塵などもある。実験過程で発生した排気ガスは往々にして成分が複雑性、多様性を持ち、この特徴に対して、人体の健康に対する損害の程度もそれぞれ異なっている。

実験室排ガス処理方法

現在、ガス状汚染物質の処理方法は一般的に湿式法と乾燥法の2つの種類に分けることができ、具体的には化学実験室の排気ガスの特徴に基づいて高効率、低コストの方法を選択する必要がある。

（1）湿式排ガス処理

湿式排気ガス処理は酸霧浄化塔を用いて排気ガス処理を行い、浄化、フッ化水素ガス（HF）アンモニアガス（NH 3）、硫酸霧（H 2 SO 4）、クロム酸霧（CrO 3）、シアン化水素酸ガス（HCN）、硫化水素ガス（H 2 S）、低濃度のNOx排気ガスなどの水溶性ガス体に適し、浄化効果がよく、構造がコンパクトで、敷地面積が小さく、耐食性、老化防止性能がよく、設置、輸送、修理管理が便利で、設備構造が簡単で、一回限りの投資が少ないなどの特徴を備えているため、広く奇台汚染物の処理に用いるべきである。

酸霧浄化塔は高層ビルの屋根の上に設置することに適応し、動作原理は酸霧排ガスがファンから浄化塔に圧入され、噴霧と充填剤層を経て、排ガスと水酸化ナトリウム吸収中和液が気液二相に十分接触吸収中和反応を行い、酸霧排ガスが浄化された後、脱液層で脱液処理を経て、それから大気に排出される。浄化後の酸霧排ガスは国の排出基準を下回ることができる。

（2）ドライ排ガス処理

乾式排ガス処理とは、気体混合物が多孔性固体と接触する際に、固体表面に存在する非平衡の分子引力または化学結合力を利用して、混合物の中のある成分またはある成分を固体表面に吸着する過程を指す。吸着作用を持つ固体は吸着剤と呼ばれ、この方法の利点は設備が簡単で、操作が便利で、自動制御を実現しやすいことである。しかし、吸着剤の物化性能が異なり、強い目標性を持っているため、異なる有害物質を含む排気ガスを処理するには、異なる理化性能の吸着剤を配置しなければ、良好なガス浄化作用を果たすことができない、もし排気ガスが吸着剤を通過する時間が短く、排気ガス中の有害物質の含有量が高すぎると、排気ガス浄化の効果が理想的ではない、排気ガスが吸着媒体を通過する際、空気流が固体媒体に遮られるため、ファンの電力を増加させなければ通風システムの正常風速を保証できない。吸着剤は定期的に交換するか、再生処理を行う必要があり、吸収装置の正常な動作を保証することができる。そのため、この方法は実際の応用には一定の費用と人力を投入する必要があり、この方法は一般的に排気ガス中の有害物質の種類が比較的安定しており、含有量が比較的低い排気ガス処理に用いられ、これにより的確な吸着剤を採用するのに便利である。

乾式排ガス処理は一般的に有機ガス活性炭吸着装置を採用し、その原理時に活性炭は多くの微孔と大きな表面積を有し、分子引力と満習慣作用に依存して、溶媒蒸気と揮発性物質をその表面に吸着させ、また異なる物質沸点に基づいて、蒸気で吸着物質を析出させることができる。蒸気を用いて吸着媒体を解除する場合、析出した有機溶媒蒸気と水蒸気計器は凝縮器で凝縮し、分離槽に入って分離後に有機溶媒を回収する。

活性炭の吸着

a.物理吸着

主に活性炭が液相と気相中の不純物を除去する過程で発生する。活性炭の多孔質構造は大量の表面積を提供し、それによって不純物を吸収収集する目的を非常に容易に達成することができる。磁力のように、すべての分子間に相互引力があります。そのため、活性炭の孔壁上の大量の分子は強力な引力を発生することができ、それによって媒体中の不純物を孔径中に吸引する目的を達成することができる。

これらの吸着された不純物の分子直径は活性炭の孔径より小さくなければならず、それによって不純物が孔径に吸収されることを保証することができることを指摘しなければならない。これは、原材料と活性化条件を絶えず変化させることによって異なる孔径構造を持つ活性炭を創造し、それによって様々な不純物吸収の応用に適している理由である。

b.化学吸着

物理吸着のほか、化学反応も活性炭の表面でよく起こる。

活性炭は炭素を含むだけでなく、その表面にはカルボキシル基、ヒドロキシル基、フェノール類、内脂質類、キノン類、エーテル類などの少量の化学結合、機能団形態の酸素と水素を含む。これらの表面に含まれる地酸化物または錯体は、吸着された物質と化学反応して、吸着された物質と結合して活性炭の表面に凝集することができる。

活性炭の吸着は、上記の2つの吸着総合作用の結果である。

溶液中の活性炭の吸着速度と脱着速度が等しいとき、すなわち単位時間当たりの活性炭吸着の数が脱着の数に等しいとき、そのときの溶液中の被吸着物質の濃度と活性炭表面の濃度はいずれも変化せず、平衡に達したときの動平衡を活性炭吸着平衡と呼び、そのときの被吸着物質の溶液中の濃度を平衡濃度と呼ぶ。

二、実験室廃水

1.廃水の組成と危害

実験室で発生した廃水には、余分なサンプル、標準曲線、サンプル分析残液、故障した貯蔵液、洗浄水などが含まれている。ほとんどの通常の分析項目では、廃水汚染の問題が程度によって異なる。これらの廃水中の成分には、一般的な有機物、重金属イオン、有害微生物など、比較的珍しい、細菌、毒素、各種農薬残留、薬物残留などが含まれている。

化学実験室廃水の主要成分によれば、無機廃水、有機廃水、総合廃水に分けることができる。無機廃水は主に重金属の水銀、鉛、クロム、砒素化物、フッ化物などを含み、有機廃水は主にフェノール、ベンゼン、ニトロ化合物、多環芳香族炭化水素、ポリ塩化ビフェニルなどの発癌物質を含み、総合廃水は廃水中に有機汚染物と無機汚染物を含み、しかも両方の含有量が大きいことを指す。多くの実験廃水は総合廃水であり、これらの廃水を処理するには、水によって適切である。

基準を超える重金属を含む廃水は、きれいな下流に排出されると、大きな水源を汚染する。この重金属に汚染された水は色、においなどの面で正常な水と変わらないため、この水で灌漑すると、土壌や農作物が重金属の汚染対象になるのは必至だ。人は重金属に汚染された土壌に植えられた農作物を食べ、重金属に毒されやすい。

2.廃水の処理方法

一般的に化学法、物理法、生物法がある。

物理法は主に物理作用を利用して廃水中の懸濁物を分離する、

化学法は主に化学反応を利用して廃水中の溶性物質やコロイド物質を処理する。

生物法は廃水中のコロイド物質と溶解中の有機物質を除去する。

上記の3つの基本的な処理方法にはそれぞれ特徴と適用条件がある。廃水の地表水への排出には排出要求に基づいて処理の程度を決定するとともに、水体の自浄能力を結合すべきであり、通常、有害物質と溶存酸素の指標に基づいて水体の許容負荷、すなわち排出水体の許容濃度を決定する.

処理の程度によって、廃水処理（主に都市生活汚水といくつかの工業廃水）は一般的に3級に分けることができる：

1次処理の課題は、懸濁状態の固体汚染物質を廃水から除去することである。そのため、物理処理法を用いることが多い。一般に一級処理後の懸濁固体の除去率は70%〜80%であるが、生物化学的酸素要求量（BOD）の除去率は25%〜40%程度であり、廃水の浄化程度は高くない。

二級処理の任務は排水中の有機汚染物を大幅に除去することであり、BODを例にして、一般的に二級処理を通過した後、廃水中のBODは80%〜90%除去することができ、例えば都市汚水処理後の水中のBOD含有量は30ミリグラム／リットル未満であることができる。好気生物処理法の各種処理ユニットの多くはこのような要求を達成することができる。

三次処理の任務は、微生物が分解できなかった有機物、リン、窒素、可溶性無機物を含む二次処理で除去できなかった汚染物をさらに除去することである。三次処理は高級処理の同義語であるが、両者は一致していない。3級処理は2級処理を経た後、廃水からリン、窒素などの特定の汚染物を除去するために追加された1つまたは複数の処理ユニットを補充する、高級処理は往々にして廃水の回収、多重化を目的として、2級処理後に増設された処理ユニットやシステムである。三級処理にはコストがかかり、管理も複雑だが、水資源を十分に利用することができる。一部の国では下水3級処理場が建設されている。

三、実験室固体廃棄物

実験室で発生した固体廃棄物には、余分なサンプル、生成物の分析、消耗または破損した実験室用品、残留または失効した化学試薬などが含まれる。これらの固体廃棄物の成分は複雑で、各種の化学、生物汚染物をカバーしており、特に期限切れで失効した化学試薬の多くは、処理がやや不注意で、深刻な汚染事故を招きやすい。

実験室廃棄物処理の原則

実験室廃棄物の特徴に基づいて、分類収集、保管、集中処理を行うべきである。処理方法は簡単で操作しやすく、処理効率が高く、多くの投資を必要としない。

少量の有毒ガスは換気設備を通じて室外に排出することができ、換気ダクトは一定の高さにして、排出されたガスの空気を希釈しなければならない。発生した毒ガス量が多い場合は吸収処理を経なければならず、それから排出することができない。例えば、窒素、硫黄、リンなどの酸性酸化物ガスは、導管を用いてアルカリ液に通し、吸収されて排出される。

いくつかの量が少ない場合、濃度の高い有毒有機物は燃焼炉に十分な酸素を供給して燃焼させ、二酸化炭素と水を生成することができる。高濃度廃酸、廃アルカリ液は中和されて近中性になると排出される。少量の被測定物と他の試薬を含む高濃度有機溶媒廃液については回収して再使用する必要がある。

回収に用いる廃液はそれぞれ清浄な容器で盛装し、同類廃液中の濃度が高いものは集中的に貯蔵し、一部の成分の回収を容易にし、濃度が低いものは適切に処理して基準を達成すれば排出できる。

廃棄物の性質に応じて適切な容器と保管場所を選択する。廃液は密閉容器で貯蔵し、激しい化学反応が発生して事故を起こさないように混合貯蔵を禁止する。容器は漏れを防ぎ、揮発性ガスの逸脱による実験室環境の汚染を防止しなければならない。

猛毒、可燃性、爆発性薬品の廃液は、その貯蔵は相応の規定に従って実行しなければならない。廃液は光を避け、熱源から離れ、廃液の化学反応を加速させないようにしなければならない。貯蔵容器はラベルを貼り、種類、貯蔵時間などを明記しなければならず、貯蔵時間はあまり長くは望ましくない。

実験室廃棄物処理方法

実験室で廃棄された試薬瓶、例えばエタノール、酢酸、などの無毒無害試薬瓶は水道水で洗浄して廃棄し、酸食部のゴミ処理員が統一的に処理する。

他の試薬ボトルは水道水で洗浄して廃棄し、酸食部ゴミ処理者がまとめて処理した廃液は同3。3処理。

その他のガラス廃棄物、例えばストロー、三角ボトル、試験管などの残留化学試薬も洗浄して捨てなければならない。

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