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实验室常见污染的产生途径及控制措施

2020-08-28

  今天为各位介绍下实验室常见污染的产生途径及控制措施,本文以矿物分析为例,分析了实验室常见污染物的种类、排放情况,从采样 、分析过程中如何减少实验室污染及实验室“三废”的控制进行了探讨 ,并提出对策建议。

实验室常见污染的产生途径及控制措施

  分析测试实验室常见污染物


  1、样品溶样常见污染物在矿物分析测试过程中,采集样品常常是地质勘探的矿石,经过研磨、溶样、制样等处理,各阶段都有不同污染物产生。


  2、化学试剂常见污染物 标准物质作为质控样品,检验各实验室间和实验室内分析数据的准确性、精密度和仪器的可靠性 。质控标样中常常含有铅、铬、镉、汞、锌等污染物。在分析测试过程中,按照质控要求,每一批待分析样在分析中都要带一个质控标样。同时,在绘制标准曲线时会用到一些有毒有害物质。例如:气相色谱分析室内外空气质量时,绘制标准曲线需配制苯、甲苯、二甲苯等标准溶液,这些物质都是有毒有机溶剂。虽然质控标样所含污染物并不多,然而,日积月累,其影响不容忽视。


  减少实验室污染物排放方法


  1、适量采样 减少实验室污染物排放量。首先,采样前采样人员可先查阅历史资料,了解该采样点样品成分情况。其次,根据经验值及所分析项目内容初步估算出所需样品值。分析人员在实际采样过程中,可酌减样品的取样量,以免所采样品带回实验室,大部分用不上而成为实验室污染物。


  2、采样模拟标准物质针对常规标准物质常含有铅、铬、镉、汞、砷、苯并(a)芘等有毒有害物质,可根据测定本身对准确度的要求选用不同级别的标准物质 。在保证分析数据准确可靠的前提下,研究减少实验室质控标样发放的最佳数据,减少环境污染 。


  3、改进和完善测试分析方法 过去对测试分析方法只注重方法的灵敏度、检测限而忽视了方法的有毒性等问题,测试样品中加入有毒有害现象十分普遍,应寻找其代用方法并不断加以改进和完善。例如,在测定二氧化硫时用“甲醛缓冲液吸收盐酸副玫瑰苯胺比色法”代替 “四氧汞钾吸收盐酸副玫瑰苯胺比色法”等,不断发展应用新的测定方法,以减少向环境排放污染物或向环境 中排放的物质易于分解转化,实现无毒无害。


  4、仪器分析代替原始的化学分析仪器分析通常只需对样品进行简单的物理加工,无需引入或排放化学试剂,基本不产生废弃物,如碳硫仪、x射线光谱法、辉光放电光谱法、原位分析法等,这类分析技术从根本上解决了污染的产生问题。可谓最理想的绿色分析测试法,是分析测试未来发展的方向。另外,对于诸如电感耦合等离子光谱法 (ICP)分析,虽需对样品进行化学法溶样 ,但与纯化学分析 比较,ICP光谱分析法大大减少了化学试剂的使用量,在一定程度上实现了绿色分析。


  5、改革化学实验方法、摒弃有毒试剂 对于分析测试实验室来讲,仪器分析并不能胜任所有的分析任务,对于高含量组分的分析来说,化学分析法仍然是仪器分析法所不能完全取代的。例如,铁矿石中全铁的测定 ,经典的方法是氧化亚锡一氧化汞—重铬酸钾滴定法,此法准确度高,但汞(II)铬(IV)均是有毒物质,对环境造成相当程度的污染。随着“无汞测铁 ”的提出,近年来广大的化学工作者已经陆续开发出很多新的“无汞测铁”的方法 :(1)氧化亚锡一三氯化钛一重铬酸钾滴定法,该方法已列入国家标准方法 ;(2)高氯酸一重铬酸钾无汞测铁法,该方法提出了以高氯酸代替经典方法中的二氯化汞 氧化过量的氯化亚锡,重铬酸钾标准溶液滴定 Fe2+的无 汞盐测定铁矿石中全铁的新方法。随着测试实验研究的推进 ,绿色实验方法将被越来越多地开发出来 。


  6、改进实验装置,实现分析测试实验微型化 微型分析测试是利用微型仪器,尽可能使常量实验微量化,尽可能少产生中间生成物,以减少试剂在器皿上的附着量,这样既可以节省药品(特别是有毒药品 )和时间,节省经费开支,又可以减少污染。微型分析测试具有节约试剂,现象明显,效果良好,时间短 ,污染少,快速,安全等优点。微型分析测试实验化学试剂用量少,约为常规实验用量 的1/10~1/100。实验仪器规格很小,反应容器约为1~10ml。例如,铬元素既是贵重金属又是重污染元素,采用微型实验可把污染降低到最低点。


  7、采用无毒化处理,降低排放物毒性 在地勘矿石分析测试时,为了得到稳定、可靠的数据,在新的分析方法没有研究出来或者还未成熟时,一些用到剧毒 药品的分析方法还必须使用;或者分析的项目本身就是有毒的重金属,如矿石中铬、锰、铅含量的测定等。要降低有害物质的排放量,就必须针对那些“不得不排” 的有害物质采用无毒化处理,从而降低排放物 的毒性。


  分析测试实验室的化学污染可分为有机物污染和无机物污染。在大多数情况下,分析测试实验室使用的有机试剂并不直接参与反应,但 还会有有机物废液的排放。在这种情况下,将可多次使用 的有机溶剂收集起来,到一定量时,采用蒸馏提纯的方法,把其中含量高的部分分离出来,以达到废物利用的目的。


  对于一些无机废液,需根据其主要含量 物质的特点,分别对其进行无毒化处理。


  含铬化合物的废液可在酸性条件下用硫酸亚铁使 Cr(IV)还原为 Cr(III),然后加入碱液,使其生成 Cr(OH)沉淀。静置分离后,调节溶液 PH为 6~8后排放,少量废渣可埋于地下。含银化合物废液,可采用硫化钠沉淀处理 。


  含汞废液因其毒性大,经微生物等的作用后,会变成毒性更大的有机汞。因此,处理时必须做到充分安全,可用硫化物共沉淀法、活性炭法、活性炭吸附法或离子交换树脂法处理。


  含锌、铜、铅、锰等重金属的废液,在碱性条件下 (PH=8~10)条件下,加入Na2S使其生成硫化物沉淀,静置分离后,将溶液调节PH=6~8后排放,少量废渣埋于地下。


  对含砷废液的处理:在含砷废液中加入氧化钙,调节并控制 PH=8生成砷酸钙 和亚砷酸钙;也可将废液调 PH>10,加人硫化钙,与砷反应生成难溶低毒的硫化物沉淀 。


  对含有氧化剂、还原剂的废液,原则上应将含氧化剂、还原剂的废液分别收集。但当把它们混合没有危险性时,也可以把它们收集在一 起。



  分析测试过程中要接触大量的矿石样品和化学药品,实验分析完成后会产生大量废物。实验室容易成为二次污染源。因此,在选择分析测试方法时,把清洁、安全作为重要评价内容,使测试分析过程中尽量不含有毒有害物质,减少有毒有害污染物排放量。同时尽可能增加仪器分析、现场测定项目,不仅能有效减少实验室污染物量,而且更能准确的反应样品的本质。


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