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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(shí)的加強(qiáng)，綠色化學(xué)的觀點(diǎn)被越來(lái)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(guò)程中，根據(jù)綠色化學(xué)的思想來(lái)對(duì)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(wèn)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(wú)明顯的隔離區(qū)，由于巖礦測(cè)試類(lèi)實(shí)驗(yàn)室均有破礦、溶樣、檢測(cè)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(gè)地下室作為危化品庫(kù)房，并安裝監(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(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)室特別是礦產(chǎn)類(lèi)主要檢測(cè)有色金屬、貴金屬的實(shí)驗(yàn)室，樣品處理過(guò)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(lèi)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(duì)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(wú)機(jī)氣體凈化的常用處理工藝，工藝技術(shù)相對(duì)成熟，且穩(wěn)定可靠。該工藝以液體為吸收劑，通過(guò)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(guò)程中會(huì)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(shí)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(shí)，堿液濃度的高低對(duì)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(shí)，化學(xué)傳質(zhì)的速度較低;當(dāng)提高堿液濃度時(shí)，傳質(zhì)速度也隨之增大;當(dāng)堿液濃度提高到某一值時(shí)，傳質(zhì)速度達(dá)到最大值，此時(shí)堿液的濃度稱為臨界濃度;當(dāng)堿液濃度高于臨界濃度時(shí)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(gè)吸收系統(tǒng)屬于氣膜控制吸收過(guò)程，采用液相分散型裝置，即噴淋填料塔。其工作時(shí)吸收液通過(guò)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(dòng)，而廢氣則自塔下部進(jìn)入，穿過(guò)填料層從塔頂排出。在此過(guò)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(shí)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(lái)講較為簡(jiǎn)單，運(yùn)行、維護(hù)的費(fèi)用不大，且無(wú)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(jiǎn)單處理廢液
除了酸霧廢氣，實(shí)驗(yàn)測(cè)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(cè)項(xiàng)目中，主要是含酸的廢液，此類(lèi)廢液直接排放也會(huì)對(duì)地下水造成污染，可用較為簡(jiǎn)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(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(cè)試方法的選用
要將綠色化學(xué)理念應(yīng)用到巖礦類(lèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，必須要讓方法的選用就和綠色化學(xué)聯(lián)系起來(lái)，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(shí)到環(huán)境保護(hù)是未來(lái)化學(xué)人才的另一個(gè)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(shí)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(shí)到化學(xué)在行業(yè)發(fā)展中的地位，認(rèn)識(shí)到化學(xué)品的危險(xiǎn)性及給環(huán)境帶來(lái)的危害，從而培養(yǎng)綠色環(huán)保意識(shí)。
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(wú)機(jī)酸，在酸類(lèi)的運(yùn)輸、存儲(chǔ)等方面都會(huì)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(cè)試，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)即是盡量少的使用化學(xué)試劑來(lái)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(cè)試時(shí)間、節(jié)約能耗、減少“三廢”排放的目的，同時(shí)雖然化學(xué)試劑用量少，但同樣能夠達(dá)到測(cè)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(lái)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(cè)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(guò)程簡(jiǎn)便容易。而礦山樣品傳統(tǒng)處理方法樣品預(yù)處理所耗時(shí)間及費(fèi)用約占實(shí)驗(yàn)室分析過(guò)程投資的60%，采用微波消解可將樣品處理時(shí)間縮短一半以上，所耗費(fèi)的酸類(lèi)試劑節(jié)約70%以上，在測(cè)試工作效率大大提高的同時(shí)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(dòng)治理污染，而是主動(dòng)減少和消除實(shí)驗(yàn)測(cè)試帶來(lái)的化學(xué)污染，建立綠色實(shí)驗(yàn)室，光靠道德和說(shuō)教是不夠的，必須規(guī)范規(guī)章制度，約束實(shí)驗(yàn)室對(duì)測(cè)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(yǔ)
簡(jiǎn)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(cè)試的整個(gè)過(guò)程中，其意義不僅是能夠收到良好的環(huán)境效益，同時(shí)單位會(huì)收到一定的經(jīng)濟(jì)效益，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講還能更新我們的化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試觀念，同時(shí)對(duì)增強(qiáng)全民環(huán)保意識(shí)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(cè)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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