高校实验室废气处理工程研究

文/王鹏飞 武汉科贝科技股份有限公司 湖北鄂州 436070

许多高校的实验室废气直接排放，对环境危害较大，实验室废气的成分复杂，且种类较多。我国最新的《环境保护法》规定，有毒有害的实验室废气必须收集处理达标后方可排放，因此对实验室废气处理相关的研究需要提上日程。

1、高校实验室废气特征

1.1 种类及成分复杂

高校实验室会经常进行化学实验，药剂种类较多且成分复杂，主要分为两类。一类是无机污染物，氯化氢、溴化氢、硝酸等，另一类是有机污染物，二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮等。由此可见高校实验室废气成分复杂，处理工作进行困难。

1.2 排放不稳定

高校实验室使用的废气处理设备通常有固定式通风柜和可移动的集气罩配合使用，在实验室开启排风系统时实验室内部的废气才会排放，因此大部分高校实验室废气排放时间成间歇性，时长无法固定。

1.3 量大且浓度低

国内高校实验室的废气普遍使用敞开式集气罩收集，为提高收集效率，需要注意将集气罩口风速提高，此外高校实验室的实验计量不高，因此具有量大但浓度较低的特点。

2、高校实验室废气处理工程特点

高校实验室的用途是师生科研，因此对废气处理工作的质量和效果要求更高，不仅应保障废气排放达到国家规定标准，还要去除室内异味，削弱对实验室正常使用的影响。高校同时实验室为废气处理设备的预留空间十分有限，因此处理工程需要面对较大挑战[1]。

3、高校实验室废气处理工程设计

3.1 集气风量设计

针对高校实验室废气排放的特点，废气收集风量可以从两个方面进行设计，一方面是通风柜气量设计，以某药学院的实验室废气处理工程为例，该工程根据面风速对排风量大小进行了设定，其中面风速取值一般在0.3-0.5m/s之间，该实验室设计时通过公式Q=S×V×h×μ=L×H×V×3600×μ计算得知单台通风柜量取值为2000m3/h，此公式中各项内容如下：Q=排风量，单位设计为m3/h；S=操作窗面积，单位为m2；V=面风速度，单位m/s；h=通风柜长，以m为单位；H=操作窗高度，单位为m；μ=安全系数。该校实验室通风柜规格全部为1800×850×2350，经测量得知实验室面风速为0.35m/s，操作窗高度统一为0.8m。最终确定安全系数去1.1，由以上数据代入公式后获得了最终通风柜风量。

另一方面是废气集气罩气量设计，该数据需要通过集气罩口的风速确定，我国高校实验室集气罩口风速取值一般是1-2m/s，此数据同样需要利用固定公式计算，即Q=π×R2×V×3600×μ。该校实验室的集气罩规格均为φ300，经测量该校实验室集气罩口风速为1.8m/s，取安全系数为1.1的值代入公式，式中Q=排风量；R=罩口半径；V=罩口风速；μ=安全系数，经计算可得出结果，该实验室的集气罩风量为500m2/s。

3.2 废气处理工艺

高校实验室常见的废气污染物有两类，一类是有机废气，另一类的无机废气，目前广泛使用的处理方式为回收和销毁。主要处理技术如下，第一是吸收法，指使用化学中和的原理对实验室废气中的水溶性、酸碱性废物进行吸附处理。第二是吸附法，指使用吸附能力较强的吸附剂对实验室废气中的污染物进行吸收处理。第三是生物法，指将废气溶解到水中在使用微生物进行处理。第四是光催化，在紫外线照射的作用对废气进行光合作用，达到降解污染物的效果。第五是等离子，即使用对废气增加电压的方法处理废气。此外还有冷凝法、燃烧法等常见废气处理技术。

实验室废气中含有的污染物成分较多，主要是氯化氢、溴化氢等，同时还有甲醇、乙醇等挥发性污染物，因此在设计废气处理工艺时应综合考虑两种类型的污染成分，由于无机物的处理过程较为简单，因此处理方法以水吸收法为主，而挥发性有机物的性质差异性较大，处理方式也比较多样化。依旧以某药学院为例，该学校的实验室中废气成分主要为挥发性有机物，在设计处理技术时使用的是将冷凝法、吸收法、燃烧法等几种处理方式相结合的处理方法，以促使该实验室的废气达到排放标准。

3.3 废气处理设备

以某药学院为例，该学校实验室原有的废气处理装置占地面积较大，为提高实验室空间利用率，在飞处理设备选择是将其原有的处理设备换成了一体化废气处理装置。同时新的废气处理设备中的填料选择按照该校实验室内的废气类型设计，使用了SDG-2吸附剂，有效使该实验室废气吸收效果得到了提升。且该实验室废气中酸性成分较多，因此吸附剂选择上使用的是吸收效果较强的氢氧化钠碱液。而对于实验室内的有机废气选择的吸附剂材料为活性炭颗粒、硅胶等，不仅方便在废气吸附装置内填装更换，阻力也比一般的填装材料更低。

3.4 废气处理系统

实验室废气处理系统需要注意两方面的设计内容，一方面是自动添加碱液，实验室废气处理工作需要专人负责添加碱液，为减少人工投入可以设计自动添加程序，当设备中循环箱的PH值低于设定数值自动添加系统就会开始工作直到PH值达到设定标准。另一方面是风机和水泵的控制，实验室废气处理设备可以在实验室设立远程开关，将风机与水泵使用一个开关联合控制，同时使用管道静压调整风机的转速。

3.5 预防二次污染

一体化废气处理装置使用时会定期产生废液，为防止二次污染，高校实验室应将废液交由第三方作危险品处置，此外实验室废气处理设备在工作时会产生噪音，因此高校实验室的处理设备上应安装消音器，或将风机放置在隔音箱内，避免在运行过程中产生过大噪音污染[2]。

结语:

综上所述，高校实验室废气收集处理均有一定难度，本文设计的实验室废气处理工程不仅突破了高校的实验室废气处理困难，还有效避免了二次污染的现象产生，对常见的实验室废气处理效率达到了国家规定的排放标准。