實驗室廢氣解決方案
2021-09-16
實驗室廢氣的形成
目前全國各類化學實驗室相當多，主要分布在各類學校、科研機構和企業中，分布十分廣泛，有些化學實驗室由
于歷史的原因，或處于市中心，或處于居民稠密處，在進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
污染，而且對周邊的人群、植被造成嚴重的危害，并對人群的危害有潛在性。若遇陰雨、低氣壓氣候，排出的廢氣難
以及時擴散，更加劇了局部環境的污染程度，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
排放絕大多數采用直接排放的方式，一般實驗室采用管道集中到樓頂，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，基本上未做廢氣處理，有很多實驗室進行廢氣處理后排放。集中直接排放雖在某種程度上局部改
善了操作人員的工作環境，但仍直接對大氣造成了污染，嚴重地影響了周邊地區的生態環境，其損失無法用貨幣來衡
量。
實驗室廢氣特性
1、種類眾多，成分復雜
由于實驗室中會進行各類實驗操作，化學試劑藥品種類眾多，成分復雜。根據對實驗樓各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:無機廢氣如氯化氫、渙化氫、硝酸、氯酸、硫酸等和有機廢氣如二氯甲烷、乙酸
乙酯、甲苯、丙酮、丙烯酸、乙酸、甲醇、乙醇等。由于廢氣成分復雜，設計時需考慮廢氣治理工藝的普適性。
2、排放不穩定
該校實驗室廢氣主要利用通風柜和集氣罩進行收集，收集動力來源主要為通風柜內設置的軸流風機和末端設置的離心
風機或斜流風機。學生開啟排風系統時，實驗室內的揮發性廢氣開始外排，由于各個實驗室的通風系統開啟時間不固
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柜進行收集，為將廢氣高效收集，需提高集氣罩罩口風速和通風柜面
風速，因而導致廢氣收集風量較大，一個實驗室通常設置2—8個通風柜，單個通風柜風量約為2000 m3/h，因而單個
實驗室廢氣風量約為4000—16000 m3/h.由于風量較大，單個實驗室使用藥劑量較小，造成廢氣具有風量大濃度低的
特點。
4、產生點源分散，立體型污染
實驗樓為多層建筑，實驗室分布于各個樓層，故廢氣產生點源較為分散，呈立體型污染，對廢氣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的實驗應在通風櫥內進行。通過排風設備將少量毒氣排到室外(使排出氣在外面大
量空氣中稀釋)，以免污染室內空氣。產生毒氣量大的實驗必須備有廢氣處理設備。如NO2、SO2、Cl2、H2S、HF等可
用導管通入堿液中使其大部分吸收后排出，CO可點燃轉成CO2。在反應、加熱、蒸餾中，不能冷凝的氣體，排入通風
櫥之前，要進行吸收或其他處理，以免污染空氣。常用的廢氣處理方法，吸收劑及處理方法：
氫氧化鈉稀溶液：處理鹵素、酸氣(如HCl、SO2、H2S、HCN等等)、甲醛、酰氯等等。
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：吸收水溶性氣體，如氯化氫、氨氣等。為避免回吸，處理時用防止回吸的儀器。
氫氣、一氧化碳、甲烷氣：如果排出量大，應裝上單向閥門，點火燃燒。但要注意，反應體系空氣排凈以后，再點火。z好，事
先用氮氣將空氣趕走再反應。
較重的不溶於水揮發物：導入水底，使下沉。吸收瓶吸入后再處理。
汞蒸氣及其它廢氣長q吸入汞蒸氣會造成慢性中毒，為了減少汞液面的蒸發，可在汞液面上覆蓋化學液體;甘油效果z好，
5%Na2S.9H2O溶液次之，水效果z差。
對于濺落的汞，應盡量揀拾起來，顆粒直徑大于的汞可以用吸氣球或真空泵抽吸的揀汞器揀起來。揀過汞的地點可以灑上多硫化鈣、
硫黃或漂白粉，或噴灑藥品使汞生成不揮發的難溶鹽，干后掃除。藥品為：20%三氯化鐵溶液;(b)1%碘-1.5%碘化鉀溶液，每平方米
使用300-500ml。
對吸附在墻壁、地板及設備表面上的汞可以用加熱薰碘法除去，按每平方米0.5g碘，加熱薰蒸，或按每10m2，用0.02m2蒸發面
積的碘片，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用，采用這兩種方法時要注意對室內精密儀器的保護。
另外，也可用紫外燈除汞，紫外輻射激發產生的臭氧可使分散在物體表面和縫隙中的汞氧化為不溶性的氧化汞。紫外燈(市售品常為30W,
220V的安裝方法與一般熒光燈相同。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可由通風
裝置直接排至室外，排氣管必須高于附近屋頂3m，毒性大的氣體可參考工業廢氣處理辦法用吸附、吸收、氧化、分解等方法處理后排放。
常用溶劑參數表
主要治理工藝
1.燃燒法
燃燒法包括高溫燃燒和催化燃燒，前者需要附加燃料燃燒，因此，使用該法時要考慮回收利用熱能。雖然催化
燃燒能耗低，但在工作初期，需用電加熱將廢氣加熱到可燃溫度，故對于頻繁開停車的場合不合適。考慮到高溫燃
燒法回收的熱量超過生產所需的熱能，故并不合適。而直接采用催化燃燒投資太大。
2.冷凝法
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。處理效果的好壞與冷媒的溫度有關，
處理效率較其他方法相對較低，適用高濃度廢氣的處理。
3.吸收法
吸收法是利用氣體混合物中不同成分在吸收劑中溶解度的不同，或者與吸收劑發生選擇性化學反應，從而將有
害成分從氣流中分離出來的過程。 吸收法包括：有泵水霧吸收法和無泵水幕式吸收法兩種方法。
(1)有泵水霧吸收法
有泵水霧吸收法應用時間較早，在化工工業中應用較多，其原理是利用耐酸泵將循環水池中的液體經管道和末
端霧化噴嘴噴入吸收腔，使吸收腔內充滿大量的水霧顆粒。化學實驗室的有害氣體經風管引入到吸收裝置，經過吸
收腔，大量水霧顆粒利用其表面積與有害氣體充分接觸，相互碰撞，在這個過程中，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體積，經擋風板的阻攔功能，水霧進一步積累成較大的水滴，起
到氣液分離作用，水滴終依靠自身重力克服吸收腔內風速的作用力而落入收集盤，并流入循環水箱，吸收裝置原
理。
該方法的特點是水霧吸收裝置較簡單，各部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，而且噴霧頭在工作中因各種因素影響容易出現噴霧狀況改變，影響霧化效果，降低整套裝置對廢氣
的凈化作用，同時由于泵的連續工作，其旋轉部件磨損后，易發生液體的泄漏，造成二次污染。因此要使該吸收裝
置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，隨時更換霧化不良的噴嘴和耐酸泵中磨損的密封
件。因此在運行中需投入一定的維持費用和耐酸泵的能耗費用。
(2)無泵水幕式吸收法
無泵水幕式吸收法投放于實際應用的時間比有泵水霧吸收法要晚得多，是近幾年才逐步應用于實際的。該法雖
應用較晚，但非常顯著的優點使這種方法的應用得到了快速的發展，其原理是在吸收裝置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后，首先經過循環水幕的沖刷和水簾過濾，然后沿泛水板下緣掠過
水箱液面，進人氣水通道，水箱中的水在氣流引射作用下被霧化而成為水霧，經過氣水通道被提升到集水板內，集
水板內的水霧經擋水板收集后匯流到溢水槽中，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
沖擊混合，從而使廢氣中的有害物質被吸收到水中，通過擋水板分離水霧后經出口排出。
該方法的特點是吸收裝置內部結構相對復雜，對加工精度有一定的要求。但該法在運行中無須任何維護，工作和能
耗支出，且占地面積小，元二次污染現象、無噪聲。
在運行中水、氣的相互接觸比較充分，因此廢氣中有害物質的吸收效率較高，是一種值得進一一步探討和推廣應用
的方法。
4.吸附法
吸附凈化是指氣體混合物與適當的多子L性固體接觸時，利用固體表面存在的未平衡的分子引力或者化學鍵力，
把混合物中某一成分或某些成分吸留在固體表面上的過程。具有吸附作用的固體稱為吸附劑，被吸附的物質稱為吸
附質。該方法的優點是能回收有用成分，設備簡單，操作方便，易于實現自動控制。但是因吸附劑的物化性能不同，
具有較強的針對性，所以處理含不同有害物質的廢氣必須配置不同理化性能的吸附劑，才能起到良好的氣體凈化作
用;由于廢氣在通過吸附劑時的時間較短，這就要求吸附劑具有非常強的吸附能力。而且對廢氣中有害物質的含量有
一定的要求，廢氣中有害物質的含量過高，廢氣凈化的效果就會不理想；在廢氣通過吸附介質時，由于氣流受固體
介質的阻擋作用，必須增 加風機的功率才能保證通風系統的正常風速。吸附容量一-般不高 (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。所以該方法在實際應用中需要投入- -定的費用和人力，更換
下來的吸附劑或對吸附劑作再生處理時均易造成二次污染。此種方法一-般用于廢氣中有害物質的種類相對穩定且含
量較低的廢氣處理，這樣便于采用一種有針對性的吸附劑。
實驗室廢氣處理中常用的干式吸附法原理是讓有害氣體經過干式吸附介質，使氣體在通過吸附介質時有害物質
被吸附到介質體內部，使凈化氣體與有害物質分離，達到氣體凈化的目的。
該方法的吸收裝置結構較簡單，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
理必須配置不同理化性能的吸附介質，才能起到良好的氣體凈化作用，所以吸附介質的選擇十分關鍵。由于廢氣在
經過吸附介質時的時間較短，這就要求吸附介質具有非常強的吸附能力。而且對廢氣中有害物質的含量有一定的要
求，廢氣中有害物質的含量過高，廢氣凈化的效果不理想。在廢氣經過吸附介質時，由于氣流受固體介質的阻擋作
用，必須增加風機的功率才能保證通風系統的正常風速。需要強調--點的是任何吸附介質的吸附能力都是有限度的。
吸附介質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。所以該方法在實際應用中需要投入一定的費用
和人力，更換下來的吸附介質或對吸附介質做再生處理時均易造成二次污染。此種方法一般用于廢氣中有害物質的
種類相對穩定且含量較低的廢氣處理，便于采用一種有針對性的吸附介質。
河北某藥廠實驗室 廣東某實驗廢氣
治理工藝：洗滌+ 治理工藝：酸洗+水洗+活性炭
河北某大學實驗室 河北某化工實驗室
治理工藝：洗滌+UV 治理工藝：酸洗+堿洗+水洗+活性炭
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