基于綠色化學(xué)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物的原點(diǎn)處理

基于綠色化學(xué)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物的原點(diǎn)處理李培峰，高先池，劉春穎

中國(guó)海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山東青島266100

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是有機(jī)化學(xué)課程不可分割的教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本技能和技術(shù)、提高動(dòng)手能力的必修課。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中藥品復(fù)雜，產(chǎn)生的環(huán)境污染和能源消耗比較大。近年來(lái)，政府監(jiān)管部門(mén)對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物的監(jiān)管力度逐漸增強(qiáng)。2022年7月26日，我國(guó)教育部和國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室排污管理的通知》，將高校實(shí)驗(yàn)室排污納入環(huán)境監(jiān)督管理范圍。隨后，國(guó)家不斷出臺(tái)各種相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步規(guī)范高校實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物的排放，其中包括《廢棄危險(xiǎn)化學(xué)品污染環(huán)境防治法》《實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)規(guī)范DB11T1368-2022》等。因此，安全、規(guī)范、有效地對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物進(jìn)行管理成為高校實(shí)驗(yàn)室管理部門(mén)亟待解決的問(wèn)題。

1高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物的管理現(xiàn)狀

隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革，學(xué)生人數(shù)和實(shí)驗(yàn)種類(lèi)劇增，對(duì)試劑的消耗也隨之增大，產(chǎn)生廢液的數(shù)量和種類(lèi)也隨之增加。這些廢棄物滲入土壤、地下水，或者飄入大氣，造成環(huán)境污染，最終影響人類(lèi)健康。不同于化工企業(yè)產(chǎn)生的廢液種類(lèi)單一、單種廢液數(shù)量大，高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的特點(diǎn)是種類(lèi)多，每種廢液的數(shù)量相對(duì)較少。但是如果處理不當(dāng)，也會(huì)造成安全事故，對(duì)環(huán)境和人身造成傷害。近幾年，高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室安全事故頻發(fā)，因此，高校作為教學(xué)和科研的重要場(chǎng)所，必須進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物的收集與處置，為社會(huì)輸送具有安全與環(huán)保意識(shí)的大學(xué)生。

繼國(guó)家出臺(tái)各種法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)后，目前各大高校結(jié)合本校的實(shí)際情況，逐步建立起實(shí)驗(yàn)室污染物排放管理機(jī)制，學(xué)校內(nèi)部對(duì)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢棄物從收集、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)等方面進(jìn)行規(guī)范化、精細(xì)化管理，基本都制定了相應(yīng)的規(guī)章制度并不斷完善[1]。因此，高校實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物的排放管理逐漸走向正軌，現(xiàn)在絕大多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢棄物基本都能做到分類(lèi)回收和存放，并將回收后的廢棄物交由有資質(zhì)的環(huán)保公司進(jìn)行處理。

2化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的回收方法

高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)廢棄物主要包括固體廢棄物、液體廢棄物和氣體廢棄物。固體廢棄物主要包括空試劑瓶、碎玻璃、廢棄包裝物、被藥品沾污的固體和過(guò)期的固體藥品等。液體廢棄物主要包括無(wú)機(jī)廢液、有機(jī)廢液和過(guò)期藥品。氣體廢棄物主要包括實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，根據(jù)氣體的性質(zhì)和濃度采取不同的處理方式，高濃度的氣體加裝氣體吸收裝置進(jìn)行處理，低濃度的氣體由排風(fēng)裝置引入集中廢氣處理裝置中進(jìn)行處置，然后排放到大氣。固體和液體廢棄物分類(lèi)收集后交給有資質(zhì)的環(huán)保公司進(jìn)行處理。這些廢棄物中，最難處理的是液體廢棄物(廢液)。廢液的回收涉及到廢液的分類(lèi)、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)等，不同的學(xué)校采取不同的廢液分類(lèi)方法[2-4]。一般而言，基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢液通常分為無(wú)機(jī)廢液和有機(jī)廢液。無(wú)機(jī)廢液包括含酸廢液、含堿廢液和重金屬?gòu)U液。有機(jī)廢液則主要包括含鹵和不含鹵的。在廢液的回收過(guò)程中遵循“專(zhuān)桶專(zhuān)用，分類(lèi)收集”的原則，回收桶上注明廢液的種類(lèi)、主要成分、存放地點(diǎn)和應(yīng)急聯(lián)系人等信息，并且在桶的下方放有托盤(pán)以防廢液滲漏造成新的污染。廢液的收集登記需要建立臺(tái)賬，必須做到有跡可循。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，部分高校開(kāi)發(fā)建設(shè)了試劑使用平臺(tái)，從試劑的采購(gòu)、使用到廢液的回收等都可以在平臺(tái)上進(jìn)行記錄，需要進(jìn)行回收時(shí)在系統(tǒng)平臺(tái)上提交申請(qǐng)即可，這就使得廢液的回收管理更加規(guī)范和方便[5]。

3有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物的原點(diǎn)處理

高校分類(lèi)收集的廢液需要交給有資質(zhì)的環(huán)保公司進(jìn)行無(wú)害化處理。一方面目前有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)和公司不多，另一方面由于環(huán)保要求的提高和廢液排放數(shù)量的增多，環(huán)保公司廢液處理能力不足的情況逐漸顯現(xiàn)，甚至出現(xiàn)廢液回收處理不暢通的局面。此外，有資質(zhì)的環(huán)保公司的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)較高，高校用于廢液處理的費(fèi)用也水漲船高，這對(duì)于高校而言是一筆沉重的負(fù)擔(dān)，由于經(jīng)費(fèi)不足，部分高校在廢液處理經(jīng)費(fèi)方面存在很大的缺口。因此，高校不能僅僅滿(mǎn)足于將危險(xiǎn)廢棄物分類(lèi)收集后交給環(huán)保公司，而是應(yīng)積極主動(dòng)地尋找廢棄物原點(diǎn)就近處理的新出路。但是目前國(guó)內(nèi)高校在這方面的意識(shí)還很淡薄，僅僅滿(mǎn)足于廢液的分類(lèi)收集，尚未真正建立起誰(shuí)排污誰(shuí)負(fù)責(zé)的管理機(jī)制。

日本高校對(duì)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)廢液的管理起步較早，形成了一套科學(xué)有效的管理機(jī)制。日本高校實(shí)驗(yàn)室廢棄物的管理主要堅(jiān)持兩項(xiàng)原則：一是“排出者責(zé)任”原則，二是“原點(diǎn)處理”原則?！芭懦稣哓?zé)任”原則是指廢液的排出者對(duì)廢液的產(chǎn)生、收集、搬運(yùn)直至最終的處理，都負(fù)有相應(yīng)的責(zé)任?！霸c(diǎn)處理”原則是指盡量在廢棄物產(chǎn)生的源頭就近對(duì)其進(jìn)行處理[6]。這是因?yàn)榕懦稣邔?duì)廢棄物的成分和性質(zhì)最清楚，如果做到了原點(diǎn)處理，將大大降低廢液處理時(shí)間、人力、物力和成本，也避免了不同廢液混合造成的新的污染和處理成本。因此，日本高校在進(jìn)行廢液處理的過(guò)程中，會(huì)優(yōu)先考慮高校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部來(lái)進(jìn)行處理，自己處理不了的廢液交給環(huán)保公司處理。如日本的熊本大學(xué)是學(xué)校處理有機(jī)廢液，委外處理無(wú)機(jī)廢液[6]。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是中國(guó)海洋大學(xué)化學(xué)化工專(zhuān)業(yè)、材料、生命科學(xué)、食品科學(xué)、水產(chǎn)和藥學(xué)等近化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程。自從我校實(shí)施《中國(guó)海洋大學(xué)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物處置管理辦法》以來(lái)，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液都能做到分類(lèi)收集并交給有關(guān)環(huán)保公司進(jìn)行處理。根據(jù)環(huán)保公司要求，我們所收集的有機(jī)廢液必須集中到一個(gè)容器當(dāng)中。在溶液的混合過(guò)程中很容易產(chǎn)生新的不安全隱患，并造成后續(xù)處理程序和成本的相應(yīng)增加。另外，目前我校完全依賴(lài)環(huán)保公司進(jìn)行廢棄物處理的專(zhuān)項(xiàng)支出相對(duì)較高。因此，我們結(jié)合有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物的成分和性質(zhì)，借鑒日本高校實(shí)驗(yàn)室廢棄物的處理方法，嘗試有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物的原點(diǎn)處理，進(jìn)行綠色化學(xué)理念在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理方面的探索，真正做到誰(shuí)污染，誰(shuí)處理。

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液主要包括大量的有機(jī)廢液(99%以上)和少量的無(wú)機(jī)廢液(1%左右)。含酸或者含堿的無(wú)機(jī)廢液可以通過(guò)用廢酸廢堿進(jìn)行中和的方式處理，通過(guò)測(cè)定溶液的pH，達(dá)標(biāo)后再稀釋排放。而實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的有機(jī)廢液成分比較復(fù)雜，需要根據(jù)廢液的濃度、性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)處理，這部分廢液是有機(jī)實(shí)驗(yàn)室原點(diǎn)處理的難點(diǎn)和重點(diǎn)。以中國(guó)海洋大學(xué)魚(yú)山校區(qū)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室為例，我們進(jìn)行了有機(jī)廢液原點(diǎn)處理的嘗試。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室主要針對(duì)食品、生命、水產(chǎn)等專(zhuān)業(yè)開(kāi)放，48學(xué)時(shí)，每年選課人數(shù)約500人左右，主要開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程包括蒸餾與分餾、水蒸氣蒸餾、重結(jié)晶及過(guò)濾、熔點(diǎn)的測(cè)定、正溴丁烷的制備、乙酸正丁酯的制備、乙酰苯胺的制備、從茶葉中提取咖啡因等。蒸餾與分餾、水蒸氣蒸餾和從茶葉中提取咖啡因這三個(gè)實(shí)驗(yàn)回收的廢液主要是濃度比較高的實(shí)驗(yàn)試劑，分別是丙酮、乙酸異戊酯和乙醇。正溴丁烷的制備和乙酸正丁酯的制備這兩個(gè)制備實(shí)驗(yàn)收集的廢液主要是學(xué)生實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物，分別是正溴丁烷和乙酸正丁酯。上述實(shí)驗(yàn)回收的大部分廢液，濃度比較高，成分單一，直接作為廢液交給環(huán)保公司處理掉非?？上В虼?，我們通過(guò)采取蒸餾、萃取和干燥等簡(jiǎn)單操作就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室提純，提純后的丙酮、乙酸異戊酯和乙醇繼續(xù)用于以后的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。以含丙酮的廢液為例，由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)行蒸餾操作的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，因此收集的產(chǎn)物純度不高，我們將所有學(xué)生回收的丙酮收集在一起，重新進(jìn)行蒸餾，即可得到純度比較高的丙酮。同樣，乙酰苯胺的制備實(shí)驗(yàn)中收集的固體乙酰苯胺，可以直接用于熔點(diǎn)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)的原料，也可以添加少量雜質(zhì)用于重結(jié)晶及過(guò)濾實(shí)驗(yàn)的原料，實(shí)現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用。

通過(guò)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢液的原點(diǎn)處理，減少了實(shí)驗(yàn)室廢棄物的處理環(huán)節(jié)，同時(shí)大大降低了廢棄物在貯存、運(yùn)輸和處理過(guò)程中的安全隱患及帶來(lái)的環(huán)境污染。將處理提純后的藥品變廢為寶，循環(huán)使用，繼續(xù)用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使得有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的試劑成本大大降低，初步估計(jì)魚(yú)山校區(qū)的兩個(gè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，丙酮、乙酸異戊酯、乙醇、乙酰苯胺等試劑消耗可以節(jié)約50%左右。試劑用量的減少，使得試劑的訂購(gòu)、存貯和安全管理也變得簡(jiǎn)單。另外，廢液一經(jīng)產(chǎn)生馬上進(jìn)行處理，廢液數(shù)量比較少，實(shí)驗(yàn)室處理起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，不會(huì)增加很多工作量，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教師而言不會(huì)造成很大負(fù)擔(dān)。近期我們正在嘗試吸引學(xué)生參與，通過(guò)采取開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的方式鼓勵(lì)課堂掌握不好的學(xué)生以及需要增加社會(huì)實(shí)踐的學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和動(dòng)手操作能力，可謂一舉多得。

4結(jié)語(yǔ)

高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物的管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，上至國(guó)家、下至院校，正在加強(qiáng)進(jìn)行危險(xiǎn)廢棄物排放管理的制度和體制建設(shè)，高校實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物排放的法律法規(guī)、政策措施和管理細(xì)則正在日益完善