论文部分内容阅读
[摘 要]随着环境保护意识的加强，绿色化学的观点被越来越多的人所接受，在化学相关行业中，其指导作用是非常重要的。本文探讨了在康维矿山实验室的设计过程中，根据绿色化学的思想来对实验室的设施选用、传统矿山分析方法改变、资源的节约和废酸的排放等问题，以期达到使矿山实验室远离传统破坏型的目的。
[关键词]绿色化学；实验室；实验测试；环境保护
中图分类号：TG531 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0211-01
1、实验室的选址
传统矿山实验室为了便于指导生产和节约建筑成本，多建于居住区域或办公区域，且无明显的隔离区，由于岩矿测试类实验室均有破矿、溶样、检测等工作，其中噪声、酸雾、易燃易爆危化品因素较多。此次康维矿山实验室选址经实地考察，矿山居住及办公区域为小四合院，所处位置常吹西风。故建议将实验室建于居住及办公区域东侧五百米外，另外建两个地下室作为危化品库房，并安装监控设施进行重点监控，驳回为节省成本将实验室置于四合院空房的提议。
2、绿色处理实验室酸雾废气
在无机实验室特别是矿产类主要检测有色金属、贵金属的实验室，样品处理过程中不可避免要使用到酸（硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸等等），产生的废气主要是NaOH、H2SO4、SO2、H2S、HCl、NO2、HNO3等气体，按照清洁生产的要求，在处理工艺上，首先考虑将这类物质尽可能地净化处理，要求做到达标排放。而传统矿山实验室采取直排的方法将酸气排入大气，对环境造成了较大的污染。近年新发展了一种液体喷淋吸收方法消除酸气的负面影响。液体吸收法是目前无机气体净化的常用处理工艺，工艺技术相对成熟，且稳定可靠。该工艺以液体为吸收剂，通过洗涤收集装置使废气中的有害成分被液体吸收，从而达到净化的目的。吸收过程中会发生某些气体在溶液中溶解的物理作用，这是物理吸收，适用于在水中溶解度比较大的有害气体和蒸气，一般吸收效率较低。同时有气液中化学物质之间发生的明显的化学反应，这是化学吸收，吸收效率较高，主要的吸收剂选用碱性溶液（NaOH）。应用碱液吸收有害气体时，碱液浓度的高低对化学吸收的传质速度有很大的影响。当碱液的浓度较低时，化学传质的速度较低；当提高碱液浓度时，传质速度也随之增大；当碱液浓度提高到某一值时，传质速度达到最大值，此时碱液的浓度称为临界浓度；当碱液浓度高于临界浓度时传质速度并不增大。该工艺特点是既能吸收有害气体，又能除掉排气中的粉尘。
整个吸收系统属于气膜控制吸收过程，采用液相分散型装置，即喷淋填料塔。其工作时吸收液通过填料塔顶部的喷淋装置被均匀的喷洒在填料层顶部，并沿着填料层自上而下呈膜状流动，而废气则自塔下部进入，穿过填料层从塔顶排出。在此过程中，废气被迫多次改变方向、速度与吸收液不断碰撞、接触，使废气与吸收液在填料层中有充分接触反应时间，令废气中有害成分能够被吸收液充分吸收净化。净化后的气体经塔内除雾后可达标排放，喷淋水可循环利用，清渣后继续使用。这种工艺在原理上来讲较为简单，运行、维护的费用不大，且无二次污染，用于样品处理量较小的矿山实验室较为合适，其工艺流程方框图如下：
3、简单处理废液
除了酸雾废气，实验测试不可避免地伴随了液体废物的产生，在康维矿山的检测项目中，主要是含酸的废液，此类废液直接排放也会对地下水造成污染，可用较为简易的方法进行处理：准备带盖的废液桶，将废液与NaOH溶液进行中和，调节其PH值为6-8即可排放。
4、以实验室绿色化为指导思想对实验室测试方法进行统筹设计
4.1将绿色化学理念贯穿于实验测试方法的选用
要将绿色化学理念应用到岩矿类实验测试中，必须要让方法的选用就和绿色化学联系起来，必须让管理者和操作人员都明白，化学元素在环境中的分布及其环境化学行为，认识到环境保护是未来化学人才的另一个必备素质。在实验室内必须进行环保、安全教育和废弃物处理技术教育。在方法选用时必须考虑节约试剂减少环境污染并寻求治理污染的途径，认识到化学在行业发展中的地位，认识到化学品的危险性及给环境带来的危害，从而培养绿色环保意识。
4.2改进传统样品处理方法，尽量采用“微型化学实验”
康维矿山样品量并不十分大，但传统的样品处理办法将使用大量的无机酸，在酸类的运输、存储等方面都会面临着重大的考验，且不符合绿色建设的理念。这种状况下，可以采用“微型化学实验”的测试，微型化学实验即是尽量少的使用化学试剂来获取所需化学信息的方法。它的特点是减少污染、节约经费和减少有毒有害试剂使用量，也能达到缩短测试时间、节约能耗、减少“三废”排放的目的，同时虽然化学试剂用量少，但同样能够达到测试结果准确、安全生产等目的。在康维矿山的实际情况中，以微波消解方法来代替传统四酸溶矿更为环保，且经济、快速，能更好达到矿山实验室测试工作指导生产的目的。微波密封消解技术，是利用微波辐射引起的内加热和吸收极化作用及其所达到的高温、高压使消解速度大大加快，不仅可以减少样品的污染和易挥发元素的损失，而且样品分解彻底，操作过程简便容易。而矿山样品传统处理方法样品预处理所耗时间及费用约占实验室分析过程投资的60%，采用微波消解可将样品处理时间缩短一半以上，所耗费的酸类试剂节约70%以上，在测试工作效率大大提高的同时减少了有毒有害物质的使用。
5、规范规章制度
绿色化学中有5R原则，减量（reduce），重复使用（reuse），拒绝使用（rejection），回收（recycling），再生（regeneration），绿色化学追求的不是被动治理污染，而是主动减少和消除实验测试带来的化学污染，建立绿色实验室，光靠道德和说教是不够的，必须规范规章制度，约束实验室对测试工作产生的有毒有害废弃物进行规范处理。
6、结束语
簡言之，将绿色化学的理念贯穿到实验室的建设，渗透到实验测试的整个过程中，其意义不仅是能够收到良好的环境效益，同时单位会收到一定的经济效益，长远来讲还能更新我们的化学实验测试观念，同时对增强全民环保意识也有着极重要的现实意义和深远的历史影响。绿色化学的发展是化学发展史和实验测试发展史中不可阻挡的历史潮流，矿山实验室的建设与使用都必须以绿色化学实验室为发展方向。
参考文献
[1] 金前英.在化学实验设计和实施中体现绿色化学理念的初步实践[J].化学教学.2003.
[2] 周至红.精品课程网络环境设计研究[J].孝感：孝感学院学报.2005（2）.
[3] 李军.绿色化学实验教学的研究[J].实验技术与管理.2002.19（1）.
[4] 陶洪强.化学实验室绿色化建设的思考[J].内江科技.2008（8）.
[5] 洪丽雅.高校绿色化学实验室的建设[J].实验室研究与探索.2008.27（7）.
[6] 钟国清.化学实验教学的绿色化改革与实践[J]. 实验技术与管理.2006.23（12）.
[7] 孙华.绿色化学实验室的探索与实践[J].广州化工.2010.38（10）
[8] 喻东.XRF分析技术在铁矿石品质检测中的应用研究[D].成都理工大学.2010.
[9] 张佩丽，饶震红.化学实验教学中的“绿色化”和“微型化” [J].实验室科学.2007.
[10] 韩见龙.微波消解原子吸收法测定土壤中的铬[J].中国卫生检验杂志.第11卷第二期.
[关键词]绿色化学；实验室；实验测试；环境保护
中图分类号：TG531 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0211-01
1、实验室的选址
传统矿山实验室为了便于指导生产和节约建筑成本，多建于居住区域或办公区域，且无明显的隔离区，由于岩矿测试类实验室均有破矿、溶样、检测等工作，其中噪声、酸雾、易燃易爆危化品因素较多。此次康维矿山实验室选址经实地考察，矿山居住及办公区域为小四合院，所处位置常吹西风。故建议将实验室建于居住及办公区域东侧五百米外，另外建两个地下室作为危化品库房，并安装监控设施进行重点监控，驳回为节省成本将实验室置于四合院空房的提议。
2、绿色处理实验室酸雾废气
在无机实验室特别是矿产类主要检测有色金属、贵金属的实验室，样品处理过程中不可避免要使用到酸（硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸等等），产生的废气主要是NaOH、H2SO4、SO2、H2S、HCl、NO2、HNO3等气体，按照清洁生产的要求，在处理工艺上，首先考虑将这类物质尽可能地净化处理，要求做到达标排放。而传统矿山实验室采取直排的方法将酸气排入大气，对环境造成了较大的污染。近年新发展了一种液体喷淋吸收方法消除酸气的负面影响。液体吸收法是目前无机气体净化的常用处理工艺，工艺技术相对成熟，且稳定可靠。该工艺以液体为吸收剂，通过洗涤收集装置使废气中的有害成分被液体吸收，从而达到净化的目的。吸收过程中会发生某些气体在溶液中溶解的物理作用，这是物理吸收，适用于在水中溶解度比较大的有害气体和蒸气，一般吸收效率较低。同时有气液中化学物质之间发生的明显的化学反应，这是化学吸收，吸收效率较高，主要的吸收剂选用碱性溶液（NaOH）。应用碱液吸收有害气体时，碱液浓度的高低对化学吸收的传质速度有很大的影响。当碱液的浓度较低时，化学传质的速度较低；当提高碱液浓度时，传质速度也随之增大；当碱液浓度提高到某一值时，传质速度达到最大值，此时碱液的浓度称为临界浓度；当碱液浓度高于临界浓度时传质速度并不增大。该工艺特点是既能吸收有害气体，又能除掉排气中的粉尘。
整个吸收系统属于气膜控制吸收过程，采用液相分散型装置，即喷淋填料塔。其工作时吸收液通过填料塔顶部的喷淋装置被均匀的喷洒在填料层顶部，并沿着填料层自上而下呈膜状流动，而废气则自塔下部进入，穿过填料层从塔顶排出。在此过程中，废气被迫多次改变方向、速度与吸收液不断碰撞、接触，使废气与吸收液在填料层中有充分接触反应时间，令废气中有害成分能够被吸收液充分吸收净化。净化后的气体经塔内除雾后可达标排放，喷淋水可循环利用，清渣后继续使用。这种工艺在原理上来讲较为简单，运行、维护的费用不大，且无二次污染，用于样品处理量较小的矿山实验室较为合适，其工艺流程方框图如下：
3、简单处理废液
除了酸雾废气，实验测试不可避免地伴随了液体废物的产生，在康维矿山的检测项目中，主要是含酸的废液，此类废液直接排放也会对地下水造成污染，可用较为简易的方法进行处理：准备带盖的废液桶，将废液与NaOH溶液进行中和，调节其PH值为6-8即可排放。
4、以实验室绿色化为指导思想对实验室测试方法进行统筹设计
4.1将绿色化学理念贯穿于实验测试方法的选用
要将绿色化学理念应用到岩矿类实验测试中，必须要让方法的选用就和绿色化学联系起来，必须让管理者和操作人员都明白，化学元素在环境中的分布及其环境化学行为，认识到环境保护是未来化学人才的另一个必备素质。在实验室内必须进行环保、安全教育和废弃物处理技术教育。在方法选用时必须考虑节约试剂减少环境污染并寻求治理污染的途径，认识到化学在行业发展中的地位，认识到化学品的危险性及给环境带来的危害，从而培养绿色环保意识。
4.2改进传统样品处理方法，尽量采用“微型化学实验”
康维矿山样品量并不十分大，但传统的样品处理办法将使用大量的无机酸，在酸类的运输、存储等方面都会面临着重大的考验，且不符合绿色建设的理念。这种状况下，可以采用“微型化学实验”的测试，微型化学实验即是尽量少的使用化学试剂来获取所需化学信息的方法。它的特点是减少污染、节约经费和减少有毒有害试剂使用量，也能达到缩短测试时间、节约能耗、减少“三废”排放的目的，同时虽然化学试剂用量少，但同样能够达到测试结果准确、安全生产等目的。在康维矿山的实际情况中，以微波消解方法来代替传统四酸溶矿更为环保，且经济、快速，能更好达到矿山实验室测试工作指导生产的目的。微波密封消解技术，是利用微波辐射引起的内加热和吸收极化作用及其所达到的高温、高压使消解速度大大加快，不仅可以减少样品的污染和易挥发元素的损失，而且样品分解彻底，操作过程简便容易。而矿山样品传统处理方法样品预处理所耗时间及费用约占实验室分析过程投资的60%，采用微波消解可将样品处理时间缩短一半以上，所耗费的酸类试剂节约70%以上，在测试工作效率大大提高的同时减少了有毒有害物质的使用。
5、规范规章制度
绿色化学中有5R原则，减量（reduce），重复使用（reuse），拒绝使用（rejection），回收（recycling），再生（regeneration），绿色化学追求的不是被动治理污染，而是主动减少和消除实验测试带来的化学污染，建立绿色实验室，光靠道德和说教是不够的，必须规范规章制度，约束实验室对测试工作产生的有毒有害废弃物进行规范处理。
6、结束语
簡言之，将绿色化学的理念贯穿到实验室的建设，渗透到实验测试的整个过程中，其意义不仅是能够收到良好的环境效益，同时单位会收到一定的经济效益，长远来讲还能更新我们的化学实验测试观念，同时对增强全民环保意识也有着极重要的现实意义和深远的历史影响。绿色化学的发展是化学发展史和实验测试发展史中不可阻挡的历史潮流，矿山实验室的建设与使用都必须以绿色化学实验室为发展方向。
参考文献
[1] 金前英.在化学实验设计和实施中体现绿色化学理念的初步实践[J].化学教学.2003.
[2] 周至红.精品课程网络环境设计研究[J].孝感：孝感学院学报.2005（2）.
[3] 李军.绿色化学实验教学的研究[J].实验技术与管理.2002.19（1）.
[4] 陶洪强.化学实验室绿色化建设的思考[J].内江科技.2008（8）.
[5] 洪丽雅.高校绿色化学实验室的建设[J].实验室研究与探索.2008.27（7）.
[6] 钟国清.化学实验教学的绿色化改革与实践[J]. 实验技术与管理.2006.23（12）.
[7] 孙华.绿色化学实验室的探索与实践[J].广州化工.2010.38（10）
[8] 喻东.XRF分析技术在铁矿石品质检测中的应用研究[D].成都理工大学.2010.
[9] 张佩丽，饶震红.化学实验教学中的“绿色化”和“微型化” [J].实验室科学.2007.
[10] 韩见龙.微波消解原子吸收法测定土壤中的铬[J].中国卫生检验杂志.第11卷第二期.