基于綠色化學(xué)的有機化學(xué)實驗室廢棄物的原點處理

基于綠色化學(xué)的有機化學(xué)實驗室廢棄物的原點處理李培峰，高先池，劉春穎

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

有機化學(xué)實驗是有機化學(xué)課程不可分割的教學(xué)內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗基本技能和技術(shù)、提高動手能力的必修課。有機化學(xué)實驗中藥品復(fù)雜，產(chǎn)生的環(huán)境污染和能源消耗比較大。近年來，政府監(jiān)管部門對高校實驗室危險廢棄物的監(jiān)管力度逐漸增強。2022年7月26日，我國教育部和國家環(huán)境保護總局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于加強高等學(xué)校實驗室排污管理的通知》，將高校實驗室排污納入環(huán)境監(jiān)督管理范圍。隨后，國家不斷出臺各種相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)進一步規(guī)范高校實驗室危險廢棄物的排放，其中包括《廢棄危險化學(xué)品污染環(huán)境防治法》《實驗室危險廢物污染防治技術(shù)規(guī)范DB11T1368-2022》等。因此，安全、規(guī)范、有效地對高校實驗室危險廢棄物進行管理成為高校實驗室管理部門亟待解決的問題。

1高?；瘜W(xué)實驗室危險廢棄物的管理現(xiàn)狀

隨著高校招生規(guī)模的擴大和實驗教學(xué)內(nèi)容的改革，學(xué)生人數(shù)和實驗種類劇增，對試劑的消耗也隨之增大，產(chǎn)生廢液的數(shù)量和種類也隨之增加。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，最終影響人類健康。不同于化工企業(yè)產(chǎn)生的廢液種類單一、單種廢液數(shù)量大，高?；瘜W(xué)實驗室廢液的特點是種類多，每種廢液的數(shù)量相對較少。但是如果處理不當(dāng)，也會造成安全事故，對環(huán)境和人身造成傷害。近幾年，高?；瘜W(xué)實驗室安全事故頻發(fā)，因此，高校作為教學(xué)和科研的重要場所，必須進一步加強實驗室危險廢棄物的收集與處置，為社會輸送具有安全與環(huán)保意識的大學(xué)生。

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

2化學(xué)實驗室廢液的回收方法

高?；瘜W(xué)實驗的危險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期的固體藥品等。液體廢棄物主要包括無機廢液、有機廢液和過期藥品。氣體廢棄物主要包括實驗過程中產(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行處置，然后排放到大氣。固體和液體廢棄物分類收集后交給有資質(zhì)的環(huán)保公司進行處理。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、存儲和轉(zhuǎn)運等，不同的學(xué)校采取不同的廢液分類方法[2-4]。一般而言，基礎(chǔ)教學(xué)實驗室的廢液通常分為無機廢液和有機廢液。無機廢液包括含酸廢液、含堿廢液和重金屬廢液。有機廢液則主要包括含鹵和不含鹵的。在廢液的回收過程中遵循“專桶專用，分類收集”的原則，回收桶上注明廢液的種類、主要成分、存放地點和應(yīng)急聯(lián)系人等信息，并且在桶的下方放有托盤以防廢液滲漏造成新的污染。廢液的收集登記需要建立臺賬，必須做到有跡可循。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，部分高校開發(fā)建設(shè)了試劑使用平臺，從試劑的采購、使用到廢液的回收等都可以在平臺上進行記錄，需要進行回收時在系統(tǒng)平臺上提交申請即可，這就使得廢液的回收管理更加規(guī)范和方便[5]。

3有機化學(xué)實驗室廢棄物的原點處理

高校分類收集的廢液需要交給有資質(zhì)的環(huán)保公司進行無害化處理。一方面目前有資質(zhì)的機構(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)保公司的收費標(biāo)準(zhǔn)較高，高校用于廢液處理的費用也水漲船高，這對于高校而言是一筆沉重的負(fù)擔(dān)，由于經(jīng)費不足，部分高校在廢液處理經(jīng)費方面存在很大的缺口。因此，高校不能僅僅滿足于將危險廢棄物分類收集后交給環(huán)保公司，而是應(yīng)積極主動地尋找廢棄物原點就近處理的新出路。但是目前國內(nèi)高校在這方面的意識還很淡薄，僅僅滿足于廢液的分類收集，尚未真正建立起誰排污誰負(fù)責(zé)的管理機制。

日本高校對實驗室化學(xué)廢液的管理起步較早，形成了一套科學(xué)有效的管理機制。日本高校實驗室廢棄物的管理主要堅持兩項原則：一是“排出者責(zé)任”原則，二是“原點處理”原則?！芭懦稣哓?zé)任”原則是指廢液的排出者對廢液的產(chǎn)生、收集、搬運直至最終的處理，都負(fù)有相應(yīng)的責(zé)任?！霸c處理”原則是指盡量在廢棄物產(chǎn)生的源頭就近對其進行處理[6]。這是因為排出者對廢棄物的成分和性質(zhì)最清楚，如果做到了原點處理，將大大降低廢液處理時間、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，日本高校在進行廢液處理的過程中，會優(yōu)先考慮高校實驗室內(nèi)部來進行處理，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)校處理有機廢液，委外處理無機廢液[6]。

有機化學(xué)實驗是中國海洋大學(xué)化學(xué)化工專業(yè)、材料、生命科學(xué)、食品科學(xué)、水產(chǎn)和藥學(xué)等近化類專業(yè)的基礎(chǔ)課程。自從我校實施《中國海洋大學(xué)實驗室危險廢棄物處置管理辦法》以來，有機化學(xué)實驗室產(chǎn)生的廢液都能做到分類收集并交給有關(guān)環(huán)保公司進行處理。根據(jù)環(huán)保公司要求，我們所收集的有機廢液必須集中到一個容器當(dāng)中。在溶液的混合過程中很容易產(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，目前我校完全依賴環(huán)保公司進行廢棄物處理的專項支出相對較高。因此，我們結(jié)合有機化學(xué)實驗室產(chǎn)生的有機廢棄物的成分和性質(zhì)，借鑒日本高校實驗室廢棄物的處理方法，嘗試有機化學(xué)實驗室廢棄物的原點處理，進行綠色化學(xué)理念在有機化學(xué)實驗室廢棄物管理方面的探索，真正做到誰污染，誰處理。

有機化學(xué)實驗室產(chǎn)生的廢液主要包括大量的有機廢液(99%以上)和少量的無機廢液(1%左右)。含酸或者含堿的無機廢液可以通過用廢酸廢堿進行中和的方式處理，通過測定溶液的pH，達標(biāo)后再稀釋排放。而實驗室產(chǎn)生的有機廢液成分比較復(fù)雜，需要根據(jù)廢液的濃度、性質(zhì)進行分類處理，這部分廢液是有機實驗室原點處理的難點和重點。以中國海洋大學(xué)魚山校區(qū)的兩個實驗室為例，我們進行了有機廢液原點處理的嘗試。這兩個實驗室主要針對食品、生命、水產(chǎn)等專業(yè)開放，48學(xué)時，每年選課人數(shù)約500人左右，主要開設(shè)的實驗課程包括蒸餾與分餾、水蒸氣蒸餾、重結(jié)晶及過濾、熔點的測定、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實驗回收的廢液主要是濃度比較高的實驗試劑，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制備實驗收集的廢液主要是學(xué)生實驗的產(chǎn)物，分別是正溴丁烷和乙酸正丁酯。上述實驗回收的大部分廢液，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?，我們通過采取蒸餾、萃取和干燥等簡單操作就可以進行實驗室提純，提純后的丙酮、乙酸異戊酯和乙醇繼續(xù)用于以后的學(xué)生實驗。以含丙酮的廢液為例，由于這個實驗是學(xué)生進行蒸餾操作的第一個實驗，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，乙酰苯胺的制備實驗中收集的固體乙酰苯胺，可以直接用于熔點的測定實驗的原料，也可以添加少量雜質(zhì)用于重結(jié)晶及過濾實驗的原料，實現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用。

通過有機化學(xué)實驗室廢液的原點處理，減少了實驗室廢棄物的處理環(huán)節(jié)，同時大大降低了廢棄物在貯存、運輸和處理過程中的安全隱患及帶來的環(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)生實驗，使得有機化學(xué)實驗室的試劑成本大大降低，初步估計魚山校區(qū)的兩個有機化學(xué)實驗室中，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、存貯和安全管理也變得簡單。另外，廢液一經(jīng)產(chǎn)生馬上進行處理，廢液數(shù)量比較少，實驗室處理起來相對簡單，不會增加很多工作量，對于實驗教師而言不會造成很大負(fù)擔(dān)。近期我們正在嘗試吸引學(xué)生參與，通過采取開放實驗的方式鼓勵課堂掌握不好的學(xué)生以及需要增加社會實踐的學(xué)生參與進來，進一步培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和動手操作能力，可謂一舉多得。

4結(jié)語

高校化學(xué)實驗室危險廢棄物的管理是一項系統(tǒng)工程，上至國家、下至院校，正在加強進行危險廢棄物排放管理的制度和體制建設(shè)，高校實驗室危險廢棄物排放的法律法規(guī)、政策措施和管理細則正在日益完善