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實（shí）驗室廢氣解決方案
2021-09-16
實（shí）驗室廢氣的形成
目前全（quán）國各類化（huà）學實驗室相當多，主要分布在（zài）各類（lèi）學校（xiào）、科研機構和企業中，分布十（shí）分廣泛，有些化學實驗（yàn）室由
於曆史的（de）原因，或處於市中心，或處於居民稠密處，在進（jìn）行酸處理樣品時不定期排放大量有害氣體，不僅對大氣造成
汙染，而且對（duì）周（zhōu）邊的人群、植被造（zào）成嚴重的危害，並（bìng）對人群的危害有潛在性。若（ruò）遇陰雨、低（dī）氣壓氣候，排出的廢氣難
以及時擴散，更加劇了局部環境的（de）汙染程度（dù），造成了局部嚴重酸雨的形成，構成了嚴重的社會公害。化學實驗室廢氣
排放（fàng）絕大多數采用直接排（pái）放的方式，一般實驗室采用管道（dào）集中到樓（lóu）頂，風機直接排放的方式，也有的實驗室采用分散
式排風扇直接排放，基本上未（wèi）做廢氣處理，有（yǒu）很多實驗室進行廢氣處理後排放。集中直（zhí）接排放雖在某種程度上局部改
善了操作人員的工（gōng）作環境，但仍直接對大氣造成了汙染，嚴重地（dì）影響了周邊地區的生態環境，其（qí）損失無法用貨幣來衡（héng）
量。
實驗室廢氣特性（xìng）
1、種類眾多，成分複雜
由於實驗室中會進行各類實驗操作，化學試劑藥品種類眾（zhòng）多，成（chéng）分（fèn）複（fù）雜。根據對（duì）實（shí）驗樓各（gè）實驗室的使用藥劑調研統計
顯示，實驗室中廢氣主要分為兩類:無機廢氣（qì）如（rú）氯化氫、渙化氫、硝酸、氯酸、硫酸等和有機廢氣如（rú）二氯（lǜ）甲烷、乙（yǐ）酸
乙酯、甲苯、丙酮、丙烯酸、乙酸、甲醇、乙醇等。由於廢（fèi）氣成分複雜，設計時需考慮廢（fèi）氣治理工藝的普適性。
2、排放不穩定
該校實驗室廢氣（qì）主要利用通風櫃（guì）和集氣（qì）罩進行收集，收集動力來源主要為通風櫃內設（shè）置的軸流風機和（hé）末端設置的離（lí）心
風機或斜流風機。學生開啟排風係統時（shí），實驗室內的揮發（fā）性（xìng）廢氣開始（shǐ）外排，由於各個實驗室的通風（fēng）係統開啟時間不固
定，使用時長不一，導致廢氣排放不穩定，主要呈間歇性排放。
3、風量大濃度低
實驗室廢氣均采用敞開式集氣罩或半敞開式通風櫃（guì）進行收集（jí），為將廢氣高效收集，需提高（gāo）集氣罩罩口風速（sù）和通風櫃麵
風速，因而導（dǎo）致（zhì）廢氣（qì）收集風量較大，一個實驗（yàn）室通常設置2—8個通風櫃，單個通風櫃（guì）風量約（yuē）為2000 m3/h，因而單個
實驗室廢氣風量（liàng）約（yuē）為（wéi）4000—16000 m3/h.由於風量較大，單個實驗室使用藥劑量較小，造成廢氣具有風量大（dà）濃度低的
特點。
4、產（chǎn）生點源分散，立體型（xíng）汙染
實驗樓為多層建築，實驗室分（fèn）布於各個（gè）樓層，故廢氣產生點源較為分散，呈立體型汙染，對廢氣（qì）收集管網的設計造成
一定難度。
實驗室中對產生少量有毒氣體（tǐ）的實驗應在通風櫥內進行（háng）。通過排風設備將少量毒氣排到室外(使排（pái）出氣在外麵大
量（liàng）空氣中稀釋)，以免汙染室內空氣（qì）。產生毒氣量大的實驗必須（xū）備（bèi）有廢氣處理設備。如NO2、SO2、Cl2、H2S、HF等可
用導管通入堿液中使其大部分吸收後排出，CO可點燃轉成CO2。在反應、加熱、蒸餾中，不能冷凝的氣（qì）體，排入通風
櫥之前，要進行吸收或其他處理，以免汙染空氣。常用的廢氣處理方法（fǎ），吸（xī）收劑及處理方法：
氫氧化鈉稀溶液（yè）：處理鹵素、酸氣(如HCl、SO2、H2S、HCN等等（děng）)、甲醛、酰（xiān）氯等等。
稀酸(H2SO4或HCl)：處理氨氣、胺類等等。
濃硫酸：吸收有機物。
活性碳、分子篩等吸附劑：吸收氣體、有機物氣體。
水：吸收水溶性（xìng）氣體（tǐ），如（rú）氯化氫、氨氣等。為避免回吸，處理時用防止（zhǐ）回吸的儀器。
氫氣、一氧化碳、甲烷氣：如果排（pái）出量大，應裝上單向閥（fá）門，點火燃燒。但要注意，反應體係空氣排淨以後，再點火。z好（hǎo），事
先用氮氣將（jiāng）空氣趕走再反應。
較重的（de）不溶於（yú）水揮發物：導（dǎo）入水底，使下沉。吸收瓶吸入後（hòu）再處（chù）理。
汞（gǒng）蒸氣及其（qí）它廢氣長q吸入汞蒸氣會造成慢性中毒（dú），為了減少汞液麵的蒸（zhēng）發，可在汞液麵上覆蓋化學液體;甘油（yóu）效果z好，
5%Na2S.9H2O溶液次之，水效果z差。
對於濺落的汞，應盡量揀拾起來，顆粒直徑（jìng）大於的汞可（kě）以用（yòng）吸（xī）氣球（qiú）或真空泵抽吸的揀（jiǎn）汞器揀（jiǎn）起來。揀過汞的地點可以灑上（shàng）多硫化鈣、
硫黃（huáng）或漂白粉，或噴灑藥品（pǐn）使汞生成不揮發的難溶鹽，幹後掃除。藥品為：20%三氯化鐵溶液;(b)1%碘-1.5%碘化（huà）鉀溶液，每平（píng）方米
使用300-500ml。
對吸附（fù）在牆壁、地板及設備表麵上的汞可以用加熱（rè）薰碘法除去，按每平方米0.5g碘，加熱薰蒸，或按每10m2，用（yòng）0.02m2蒸發麵
積的（de）碘片，下班前關閉門窗，任其自然升華，次日移去。
以上除汞方法中，三氯化鐵及碘蒸氣對金屬有腐蝕作（zuò）用，采用（yòng）這兩種方法時要注意（yì）對室（shì）內精密儀器的（de）保護。
另外（wài），也可用紫外燈除汞（gǒng），紫外輻射（shè）激發產生的臭氧可使分（fèn）散在物體表麵和（hé）縫隙中的汞氧化為不溶（róng）性的氧化汞。紫外（wài）燈(市售品常為30W,
220V的安裝（zhuāng）方法與一般熒光燈相同（tóng）。高度2.5-3.0m每1m30.5-0.8W。可以利用無人的非工作時間輻照。 化驗室的少量廢氣一般（bān）可由通風
裝置直接（jiē）排至室外，排氣管必須高於附近屋頂3m，毒性大的氣體可參考工業廢氣（qì）處理辦法用吸附、吸收（shōu）、氧化、分解等方法處理後排放。
常用（yòng）溶劑參數表（biǎo）
主要治理（lǐ）工藝
1.燃燒法
燃燒法包括（kuò）高溫燃燒（shāo）和催化燃燒，前者需要附加燃料燃燒，因此，使用該法時要考慮回收（shōu）利用熱能。雖然催化
燃燒能耗低，但（dàn）在工作初期，需用電加熱將廢氣加熱到可燃溫度，故對於頻繁開停車的場合不合適。考慮到高溫燃
燒法回收的熱（rè）量超過生產所需的熱能，故並不（bú）合適。而（ér）直接（jiē）采用催化燃燒（shāo）投資太大。
2.冷凝（níng）法
冷凝法主要利用冷介質對高溫有機廢氣蒸氣進行處理，可有效回收溶劑。處理效果的好壞與（yǔ）冷媒的溫度有關，
處理效率（lǜ）較其他方法相對較低，適用高濃度廢氣的（de）處理（lǐ）。
3.吸收法（fǎ）
吸收法是利用氣（qì）體混合（hé）物中不同成分在吸收劑中溶解度的不同（tóng），或者與吸收劑發生選（xuǎn）擇性化學（xué）反應，從而將有
害（hài）成分從（cóng）氣流中分離出來的過程。 吸收法包括：有泵水霧吸收法（fǎ）和無泵水幕式吸收法兩種方（fāng）法。
(1)有泵水霧（wù）吸（xī）收法
有泵水霧吸收法應用時間較早，在（zài）化工工業中應用較（jiào）多，其原理（lǐ）是利用耐酸（suān）泵將循環水池中的液體經管（guǎn）道和末
端霧化（huà）噴嘴噴入吸收腔，使吸收腔內充滿大量的水霧顆粒。化學實驗室的有害氣（qì）體經風管引（yǐn）入到吸收裝置，經過吸
收腔，大量水霧顆粒利用其表麵積與有害（hài）氣體充分接觸，相互碰撞，在這個過（guò）程中，水霧顆粒既溶解了有害體中的
各種化學物質，又經相互碰撞逐步增加水霧的顆粒（lì）體積，經擋（dǎng）風板的（de）阻攔（lán）功能，水霧進（jìn）一步積累成較大的水滴，起
到氣液分離（lí）作用，水滴終依靠自身（shēn）重力克服吸收腔內風速的作用力而落入收集盤，並流入循環水箱，吸收裝置原（yuán）
理。
該方法的特點是水霧吸（xī）收裝置較簡單，各部（bù）分的加工尺寸精度要求較低，安裝調試方便。但在運行過程中需耐
酸泵連續工作，而且噴霧頭在工（gōng）作中因各（gè）種因素影響容（róng）易（yì）出現噴霧狀況改（gǎi）變，影響霧化效果，降（jiàng）低（dī）整套裝置對廢氣
的淨化作用，同時由於泵（bèng）的連續（xù）工作，其旋轉部件磨損後，易發生液體的泄漏，造成（chéng）二（èr）次汙染。因此要（yào）使該吸收（shōu）裝
置（zhì）始終保持良好的工作狀態，除定期保養外還需要不定期的檢查，隨時（shí）更換霧化不（bú）良的噴嘴和耐酸（suān）泵中磨損的密封
件。因此在運行中需（xū）投入一定的（de）維持費用和耐（nài）酸泵的能耗（hào）費用（yòng）。
(2)無（wú）泵水幕式吸收法
無泵水（shuǐ）幕式吸收法投放於實際應用的時間比有泵水霧（wù）吸收法要晚得（dé）多，是近幾年才逐步應用於實際的。該法雖
應用較晚，但非常顯著的優點使這種方法（fǎ）的應用得到了快速的（de）發展，其原理是在吸收裝置（zhì）內部垂直劃分為氣液混合
和氣液分離兩大區域，廢氣經管道送人該裝置後，首先經過循環水（shuǐ）幕的衝刷和水簾過濾，然後沿泛水板下緣掠過
水箱液麵，進人氣（qì）水通道，水箱（xiāng）中的水在氣流引射作用下被霧化而成為水霧，經過（guò）氣水通道被提（tí）升到集水板內，集
水板內的（de）水霧經擋水板收集後匯流到溢水（shuǐ）槽中，溢水槽溢出的水沿泛水板流回水箱，廢氣在氣水通道內與水霧劇烈
衝擊混合，從而（ér）使廢氣中的有害物質被吸收到水中，通過擋水板分離水霧後經出口排出。
該（gāi）方法的特點是吸收裝置內部結構相（xiàng）對複雜，對加工精（jīng）度有一（yī）定的要求。但該（gāi）法在運行中無須任何維（wéi）護，工作和能
耗支出，且占地麵積小，元二次汙染現象、無噪聲（shēng）。
在運行中水、氣的相互接觸（chù）比較充分，因此廢氣中有害物質的吸收效率較高，是（shì）一種值得（dé）進一一（yī）步探討和推廣應用
的方法。
4.吸附法
吸附淨化是指氣體混合物與適當（dāng）的多子L性固體接觸時，利用固體表（biǎo）麵存在（zài）的未平衡的分子引力或者化學鍵（jiàn）力，
把混合（hé）物中某一成分或某些（xiē）成分吸留在固體表麵上的過程。具有（yǒu）吸附作用的固體稱為（wéi）吸附劑（jì），被吸附的物質稱為吸
附質。該方法的（de）優點是能回收有用成（chéng）分，設備簡單，操作方（fāng）便，易於實現自動控（kòng）製。但是因吸附劑的（de）物化性能不同，
具有較強（qiáng）的針對性，所以（yǐ）處理含不同有害物質的廢（fèi）氣必須配置不同理化性能的吸附劑，才（cái）能起到良好的氣體淨化作
用;由於廢氣在通過吸附（fù）劑時的時間較短，這就（jiù）要求吸附劑具有非常強的吸附能力。而（ér）且對廢氣中有害物質（zhì）的含量有
一定的要求，廢氣中有害物質的含（hán）量過（guò）高，廢氣淨化的效果就會不理想；在廢氣通過吸附介質時，由於（yú）氣流受固體
介質的阻擋作用，必須增 加風機的功率（lǜ）才能保（bǎo）證通風係統的（de）正常風速。吸（xī）附容（róng）量一-般（bān）不（bú）高 (約40%)， 吸附劑需要
定期更換或作再生處理才能保證吸收裝置的正常運行。所以該方法在（zài）實際應用（yòng）中需要投（tóu）入- -定的費用和人力，更換
下來的吸附劑或對吸附劑作再生處（chù）理時均易造成二次汙染。此種方法一-般用於廢氣中有害物質（zhì）的種類（lèi）相對穩定且含
量較低的廢氣處理，這樣便於采用一種有針（zhēn）對性的吸附劑。
實（shí）驗室廢氣處理中常用的幹（gàn）式吸附法原理是讓有害氣體經（jīng）過幹式吸附（fù）介質，使（shǐ）氣體在通過吸附介質時有害物質
被吸附到介（jiè）質體內部，使淨（jìng）化氣（qì）體與有害物質分離，達到氣體淨化的目的。
該方法的吸收（shōu）裝置結構較（jiào）簡單，但吸附介質因其物化性能不同，具有較強的針對性，因此含不同有害物質的廢氣處（chù）
理（lǐ）必須配置不同（tóng）理化性能的吸（xī）附介質，才能起（qǐ）到良好的氣體淨化作用，所以吸附介質的選擇十分關鍵。由於（yú）廢氣在
經過吸附介質時的時間較短，這就（jiù）要求吸附介質具有非（fēi）常強的吸附能力。而且對（duì）廢氣中有害物質的含量有一（yī）定的要
求，廢氣中有害物質的含量（liàng）過高，廢氣淨化的效果不理想。在廢氣經過吸附（fù）介質時，由於氣流受固（gù）體介質的阻擋作
用，必（bì）須增加風機的功率才能保證通風係統的正常風速。需（xū）要強調--點的是（shì）任何吸附介質的吸附能力都是有限度的。
吸附介質需要定（dìng）期更換或作（zuò）再生處理才（cái）能保證吸收裝置的正常運行。所以該方法（fǎ）在實（shí）際應用中需（xū）要投入一定的費用
和人力，更換下來（lái）的（de）吸附介質或對吸附介質做再生處理時均易造成二次汙染。此種方法一般用於廢氣中有（yǒu）害物質的
種類相（xiàng）對穩定且（qiě）含（hán）量較（jiào）低的廢氣處理，便於采用一種有（yǒu）針對性的吸附介質。
河北某藥廠實驗室 廣（guǎng）東某（mǒu）實驗廢氣
治理工藝：洗滌+ 治理（lǐ）工藝：酸洗+水洗+活性炭
河北某大學實驗室 河（hé）北（běi）某化工實驗室
治理工藝：洗（xǐ）滌+UV 治理工藝：酸洗+堿（jiǎn）洗+水洗（xǐ）+活性炭
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