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綠色化學(xué)在康維礦山實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中的應(yīng)用論文
隨著環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)，綠色化學(xué)的觀點(diǎn)被越來越多的人所接受，在化學(xué)相關(guān)行業(yè)中，其指導(dǎo)作用是非常重要的。本文探討了在康維礦山實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)綠色化學(xué)的思想來對實(shí)驗(yàn)室的設(shè)施選用、傳統(tǒng)礦山分析方法改變、資源的節(jié)約和廢酸的排放等問題，以期達(dá)到使礦山實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)離傳統(tǒng)破壞型的目的。
1、實(shí)驗(yàn)室的選址
傳統(tǒng)礦山實(shí)驗(yàn)室為了便于指導(dǎo)生產(chǎn)和節(jié)約建筑成本，多建于居住區(qū)域或辦公區(qū)域，且無明顯的隔離區(qū)，由于巖礦測試類實(shí)驗(yàn)室均有破礦、溶樣、檢測等工作，其中噪聲、酸霧、易燃易爆危化品因素較多。此次康維礦山實(shí)驗(yàn)室選址經(jīng)實(shí)地考察，礦山居住及辦公區(qū)域?yàn)樾∷暮显海幬恢贸４滴黠L(fēng)。故建議將實(shí)驗(yàn)室建于居住及辦公區(qū)域東側(cè)五百米外，另外建兩個地下室作為�；穾旆浚惭b監(jiān)控設(shè)施進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，駁回為節(jié)省成本將實(shí)驗(yàn)室置于四合院空房的提議。
2、綠色處理實(shí)驗(yàn)室酸霧廢氣
在無機(jī)實(shí)驗(yàn)室特別是礦產(chǎn)類主要檢測有色金屬、貴金屬的實(shí)驗(yàn)室，樣品處理過程中不可避免要使用到酸(硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸等等)，產(chǎn)生的廢氣主要是NaOH、H2SO4、SO2、H2S、HCl、NO2、HNO3等氣體，按照清潔生產(chǎn)的要求，在處理工藝上，首先考慮將這類物質(zhì)盡可能地凈化處理，要求做到達(dá)標(biāo)排放。而傳統(tǒng)礦山實(shí)驗(yàn)室采取直排的方法將酸氣排入大氣，對環(huán)境造成了較大的污染。近年新發(fā)展了一種液體噴淋吸收方法消除酸氣的負(fù)面影響。液體吸收法是目前無機(jī)氣體凈化的常用處理工藝，工藝技術(shù)相對成熟，且穩(wěn)定可靠。該工藝以液體為吸收劑，通過洗滌收集裝置使廢氣中的有害成分被液體吸收，從而達(dá)到凈化的目的。吸收過程中會發(fā)生某些氣體在溶液中溶解的物理作用，這是物理吸收，適用于在水中溶解度比較大的有害氣體和蒸氣，一般吸收效率較低。同時有氣液中化學(xué)物質(zhì)之間發(fā)生的明顯的化學(xué)反應(yīng)，這是化學(xué)吸收，吸收效率較高，主要的吸收劑選用堿性溶液(NaOH)。應(yīng)用堿液吸收有害氣體時，堿液濃度的高低對化學(xué)吸收的傳質(zhì)速度有很大的影響。當(dāng)堿液的濃度較低時，化學(xué)傳質(zhì)的速度較低;當(dāng)提高堿液濃度時，傳質(zhì)速度也隨之增大;當(dāng)堿液濃度提高到某一值時，傳質(zhì)速度達(dá)到最大值，此時堿液的濃度稱為臨界濃度;當(dāng)堿液濃度高于臨界濃度時傳質(zhì)速度并不增大。該工藝特點(diǎn)是既能吸收有害氣體，又能除掉排氣中的粉塵。
整個吸收系統(tǒng)屬于氣膜控制吸收過程，采用液相分散型裝置，即噴淋填料塔。其工作時吸收液通過填料塔頂部的噴淋裝置被均勻的噴灑在填料層頂部，并沿著填料層自上而下呈膜狀流動，而廢氣則自塔下部進(jìn)入，穿過填料層從塔頂排出。在此過程中，廢氣被迫多次改變方向、速度與吸收液不斷碰撞、接觸，使廢氣與吸收液在填料層中有充分接觸反應(yīng)時間，令廢氣中有害成分能夠被吸收液充分吸收凈化。凈化后的氣體經(jīng)塔內(nèi)除霧后可達(dá)標(biāo)排放，噴淋水可循環(huán)利用，清渣后繼續(xù)使用。這種工藝在原理上來講較為簡單，運(yùn)行、維護(hù)的費(fèi)用不大，且無二次污染，用于樣品處理量較小的礦山實(shí)驗(yàn)室較為合適，其工藝流程方框圖如下：
3、簡單處理廢液
除了酸霧廢氣，實(shí)驗(yàn)測試不可避免地伴隨了液體廢物的產(chǎn)生，在康維礦山的檢測項(xiàng)目中，主要是含酸的廢液，此類廢液直接排放也會對地下水造成污染，可用較為簡易的方法進(jìn)行處理：準(zhǔn)備帶蓋的廢液桶，將廢液與NaOH溶液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)其PH值為6-8即可排放。
4、以實(shí)驗(yàn)室綠色化為指導(dǎo)思想對實(shí)驗(yàn)室測試方法進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)
4.1將綠色化學(xué)理念貫穿于實(shí)驗(yàn)測試方法的選用
要將綠色化學(xué)理念應(yīng)用到巖礦類實(shí)驗(yàn)測試中，必須要讓方法的選用就和綠色化學(xué)聯(lián)系起來，必須讓管理者和操作人員都明白，化學(xué)元素在環(huán)境中的分布及其環(huán)境化學(xué)行為，認(rèn)識到環(huán)境保護(hù)是未來化學(xué)人才的另一個必備素質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)必須進(jìn)行環(huán)保、安全教育和廢棄物處理技術(shù)教育。在方法選用時必須考慮節(jié)約試劑減少環(huán)境污染并尋求治理污染的途徑，認(rèn)識到化學(xué)在行業(yè)發(fā)展中的地位，認(rèn)識到化學(xué)品的危險性及給環(huán)境帶來的危害，從而培養(yǎng)綠色環(huán)保意識。
4.2改進(jìn)傳統(tǒng)樣品處理方法，盡量采用“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”
康維礦山樣品量并不十分大，但傳統(tǒng)的樣品處理辦法將使用大量的無機(jī)酸，在酸類的運(yùn)輸、存儲等方面都會面臨著重大的考驗(yàn)，且不符合綠色建設(shè)的理念。這種狀況下，可以采用“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的測試，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)即是盡量少的使用化學(xué)試劑來獲取所需化學(xué)信息的方法。它的特點(diǎn)是減少污染、節(jié)約經(jīng)費(fèi)和減少有毒有害試劑使用量，也能達(dá)到縮短測試時間、節(jié)約能耗、減少“三廢”排放的目的，同時雖然化學(xué)試劑用量少，但同樣能夠達(dá)到測試結(jié)果準(zhǔn)確、安全生產(chǎn)等目的。在康維礦山的實(shí)際情況中，以微波消解方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)四酸溶礦更為環(huán)保，且經(jīng)濟(jì)、快速，能更好達(dá)到礦山實(shí)驗(yàn)室測試工作指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。微波密封消解技術(shù)，是利用微波輻射引起的內(nèi)加熱和吸收極化作用及其所達(dá)到的高溫、高壓使消解速度大大加快，不僅可以減少樣品的污染和易揮發(fā)元素的損失，而且樣品分解徹底，操作過程簡便容易。而礦山樣品傳統(tǒng)處理方法樣品預(yù)處理所耗時間及費(fèi)用約占實(shí)驗(yàn)室分析過程投資的60%，采用微波消解可將樣品處理時間縮短一半以上，所耗費(fèi)的酸類試劑節(jié)約70%以上，在測試工作效率大大提高的同時減少了有毒有害物質(zhì)的使用。
5、規(guī)范規(guī)章制度
綠色化學(xué)中有5R原則，減量(reduce)，重復(fù)使用(reuse)，拒絕使用(rejection)，回收(recycling)，再生(regeneration)，綠色化學(xué)追求的不是被動治理污染，而是主動減少和消除實(shí)驗(yàn)測試帶來的化學(xué)污染，建立綠色實(shí)驗(yàn)室，光靠道德和說教是不夠的，必須規(guī)范規(guī)章制度，約束實(shí)驗(yàn)室對測試工作產(chǎn)生的有毒有害廢棄物進(jìn)行規(guī)范處理。
6、結(jié)束語
簡言之，將綠色化學(xué)的理念貫穿到實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，滲透到實(shí)驗(yàn)測試的整個過程中，其意義不僅是能夠收到良好的環(huán)境效益，同時單位會收到一定的經(jīng)濟(jì)效益，長遠(yuǎn)來講還能更新我們的化學(xué)實(shí)驗(yàn)測試觀念，同時對增強(qiáng)全民環(huán)保意識也有著極重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史影響。綠色化學(xué)的發(fā)展是化學(xué)發(fā)展史和實(shí)驗(yàn)測試發(fā)展史中不可阻擋的歷史潮流，礦山實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與使用都必須以綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室為發(fā)展方向。
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