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化学实验室含银废水处理
常州工程职业技术学院
毕业设计报告（论文）
（2012届）
系别：
制药与生物工程技术系
课题名称：
化学实验室废液的处理
指导教师：
田丽娟
班级：
环监0911
学生姓名：
钱彬彬
摘要
目前国内高校化学实验室中排放的废物最主要是废液。
这些废液中往往含着大量的金属离子，直接排放不但污染环境、危害人体健康，而且是资源的浪费。
因此实验室废液的回收与处理成为化学实验一项重要的环节。
鉴于实验室废液放种类过多，因此本文是在对实验室含银废液的回收处理从而寻找出一种适合高校化学实验室回收银最佳方案，并为其他贵重金属的回收提供有利借鉴。
关键词：
含银废液处理
Abstract
Atpresentdomesticuniversitychemicallaboratorywastethemostmainisdischargewasteliquid.Thesewastecontainingalargenumberofoftenmetalions,directdischargeoftheenvironmentpollutionandnotonlyendangerhumanbodyhealth,andawasteofresources.Sotherecoveryandprocessingwastelaboratorychemicalexperimentbeanimportantlink.Inviewofthelaboratoryputtoomuchliquidtypes,sothisarticleisonthelaboratoryinsilveroftherecyclingofwasteliquidtofindasuitableforcollegechemistrylaboratoryrecoverysilverbestsolution,andforotherpreciousmetalsrecyclingoffavorablereference.
Keywords:
silverwasteliquid；processing；
第一章绪论······················································1
1.1课题研究及背景1
1.2课题研究方法2
1.3课题研究内容2
第二章实验室废液处理··············································3
2.1实验室废水的处理方法3
第三章含银废液的处理·············································7
3.1含银废液处理的方法7
3.2含银废液金属银回收的意义9
第四章实验······················································10
4.1实验方法的选择10
4.2实验仪器与试剂10
4.3实验步骤10
第五章实验结果与讨论············································12
5.1银的回收率及纯度12
5.2外界因素对电解的影响14
5.3氨水浓度对还原法的影响14
结论·····························································15
致谢·····························································15
参考文献·························································16
银的最重要的化合物是硝酸银。
在医疗上，常用硝酸银的水溶液作眼药水，因为银离子能强烈地杀死病菌。
所谓纯银，纯度一般为999（2011年4月价格为8.3元/克左右）。
硝酸银见光或遇有机物就分解出银。
银如果是极小颗粒就呈灰黑色。
这种化合物用于镀银或制造其他银的化合物，化合物AgBr（溴化银）是相机底片的主要成分，化合物AgI（碘化银）成粉末状撒入云层，可以起到人工降雨的效果
氧化银极易溶解在氨水中，溶液久置后，有时会析出有强烈爆炸性的黑色晶体。
氧化银在玻璃工业中用作着色剂。
氧化银的化学式Ag2O。
棕褐色立方晶系结晶或棕黑色粉末。
键长（Ag-O）205pm。
200度分解，释放氧气。
密度7.220g/cm3（25度）。
见光逐渐分解。
与硫酸反应生成硫酸银。
水中难溶。
溶于氨水、氢氧化钠溶液，稀硝酸，硫代硫酸钠溶液。
不溶于乙醇。
由硝酸银溶液与氢氧化钠溶液作用制得。
有机合成用羟基取代卤素时用湿的Ag2O作催化剂。
还用作防腐剂，电子器件材料。
银币曾经作为银本位制国家的法定货币，盛行一时。
但随着货币制度改革、信用货币的产生，银币逐渐退出了流通领域。
目前铸造的银币主要是投资银币和纪念银币。
银离子和含银化合物可以杀死或者抑制细菌、病毒、藻类和真菌，因为它有对抗疾病的效果，所以又被称为亲生物金属。
1.2题研究方法
本文通过理论研究与实验分析相结合的方法，并且对目前各所高校化学实验室废液处理现状进行调查分析，针对其中存在的含银废液乱倒问题，结合各高校化学实验室的实际情况，从而提出最适宜操作的含银废液中银离子提取的方案。
1.3题研究内容
本文根据有关含银废液的银离子提取的相关理论，通过在调查分析各高校化学实验室有关含银废液处理方面存在的问题基础上，提出问题，通过实验分析，最后提供化学实验室含银废液中贵金属银的制取方案。
全文共分为四大部分：
第一部分，绪论。
介绍本课题的研究背景及研究的目的、国内外的研究情况、本文的研究方法及论文构成。
第二部分，对化学实验室各类废水的处理方法进行收集与讨论。
第三部分，对含银废液的处理方法进行收集与讨论，并对实验室含银废液金属银回收的意义进行阐述。
第四部分，进行相关实验，本实验采用的是电解法制取废液中的金属银，在通过各种材料的试用后，确定并制备实验具体仪器。
第五部分，运用相关理论，对实验结果进行分析与讨论，最终计算出废液中银的回收率及纯度，同时找出影响银提取的环境因素。
第二章实验室废液处理
2.1实验废水的处理方法
1）.含铬废水的处理
含铬废水是实验室中常见的一种废水,实验室中大量使用的铬酸洗液及实验中产生的含铬废水为其主要来源,其中尤以含Cr（VI）废水毒性最大。
在实验室中可采取将Cr（VI）转化为Cr（OH）3的方法消除其毒性。
具体方法为:
在酸性条件下,向含铬废水中加入还原剂,如硫酸亚铁、亚硫酸氢钠、二氧化硫、水合肼或者废铁屑,先将Cr（VI）还原为Cr3+,然后加入碱（如氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、石灰等）,调节废水pH值,使Cr3+生成的Cr（OH）3沉淀,清液可直接排放,沉淀经脱水干燥后或综合利用,或用焙烧法处理,使其与煤渣和煤粉一起焙烧,处理后的铬渣可填埋。
一般认为,将废水中的铬离子形成铁氧体（使铬镶嵌在铁氧体中）,则不会有二次污染。
2）含铅、镉废水的处理
含铅、镉废水也是实验室中常见的有毒废水,在水中多以Pb2+、Cd2+的形式存在,一般也是采取生成难溶氢氧化物的方法消除其毒性。
向含铅、镉废水中加入碱或石灰乳,调整溶液的pH值为8～10,废水中的Pb2+、Cd2+可生成Pb（OH）2和Cd（OH）2沉淀,加入硫酸亚铁作为共沉淀剂,可提高沉淀的效果,沉淀物可与其它无机物混合进行烧结处理,清液可排放。
3）含汞废弃物的处理
实验室中含汞废弃物包括单质汞和含汞废水。
单质汞一般是由于操作不慎将压力计、温度计打碎或极谱分析中将汞撒落在实验台、水池、地面上等汞的蒸汽压较大,生成的汞蒸汽具有较大的毒性,此时,要注意实验室的通风,并注意及时用滴管、毛刷等尽可能地将其收集起来,并置于盛有水的烧杯中,对于撒落在地面难以收集的微小汞珠应立即撒上硫磺粉,小心清扫地面,使这些汞珠与硫磺尽可能接触,硫磺将被吸附在汞珠的表面并生成毒性较小的硫化汞。
对于含汞废水可采用硫化物共沉淀法处理。
首先将废水的pH值调至pH8～10,然后加入过量硫化钠,使其生成硫化汞沉淀。
再加入硫酸亚铁作为共沉淀剂,与过量的硫化钠生成硫化铁,生成的硫化铁沉淀将悬浮在水中难以沉降的硫化汞微粒吸附而共沉淀,由于生成的HgS沉淀的溶度积极小,仅为1.6×10-52,因此,静置、沉淀分离或经离心过滤后的上层清液的Hg2+浓度将远低于排放标准,可直接排入环境中,沉淀用专用容器贮存,待一定量后可用焙烧法或电解法回收汞或制成汞盐。
对于有机汞的废水,其毒性较无机汞更大,可采取加入浓硝酸及6%的KMnO4水溶液,加热回流2小时,待KMnO4溶液的颜色消失时,把温度降到60℃以下,然后加入适量的KMnO4溶液,再加热溶液。
使有机汞完全消化为Hg2+离子,然后在按上述方法处理。
4）含砷废水的处理
在含砷废水中加入FeC13,使Fe/As达到30～50,然后用消石灰调节并控制废水pH值为7～10,并进行搅拌,静置过夜,使废水中的砷生成砷酸钙和亚砷酸钙沉淀而除去。
加入的FeC13可起共沉淀作用,从而提高沉淀的效果。
也可将含砷废水pH值调至10以上,加入硫化钠,与砷反应生成难溶、低毒的硫化物沉淀。
为防止在处理含砷废水过程中可能产生的少量含砷气体对人体的危害,处理过程中应注意实验室的通风,少量废水的处理可在通风橱中进行。
5）含氰废水的处理
氰化物及其衍生物都是剧毒类物质,CN-具有极好的配位能力,是实验室中常用的配合剂。
对于含氰废水可采取配位法消除其毒性。
在废水中加入消石灰,调节pH值至8～10,加入过量的浓度约为10%的硫酸亚铁或硫酸铁溶液,搅拌、放置,生成的Fe（CN）4-或Fe（CN）3-配离子非常稳定,其稳定常数分别为3.16×1034、3.98×1043,已基本失去毒性,处理后的废水可直接排放而不会污染环境,或加入FeCl3使之生成普鲁士兰沉淀予以回收,这是一种简单易行的处理方法。
处理含氰废水时应特别注意,废液始终应保持为碱性,切不可误与酸混合,否则,有可能生成挥发性的氰化氢气体逸出,造成中毒事故。
此外,也可采用漂白粉法去除废水中的CN-,此法是利用CN-的还原性,控制废水的pH值大于10,再加入过量的漂白粉或次氯酸钠溶液,搅拌、放置,使CN-氧化为CNO-并分解为无毒的N2等。
6）含酚废水的处理
低浓度的含酚废水可加入次氯酸钠或漂白粉,使酚氯化成邻苯二酚、邻苯二醌、顺丁烯二酸而被破坏,处理后废水汇入综合废水桶。
高浓度的含酚废水可用乙酸丁酯萃取,再用少量氢氧化钠溶液反萃取。
经调节pH值后,进行重蒸馏回收,提纯（精制）即可使用。
7）有机类实验废液的处理
有机类废液中,废弃的有机溶剂占有较大的比例,这些有机溶剂一般毒性较大,若直接排放对环境的污染较大。
但其中大部分都可以回收使用,实验中要注意把用过的废溶剂倒入指定回收瓶中,集中回收的有机溶剂通常先在分液漏斗中洗涤,经过滤、脱水（如加入无水氯化钙）后重新蒸馏或分馏处理加以精制、纯化,所得有机溶剂纯度高,可供实验重复使用。
对于其它的有机类实验废液,应根据废液的来源、成分、性质等不同,尽可能优先采取萃取、蒸馏、结晶等方法,分离、回收其中有用的成分。
对于难于分离、回收的有机废水,可采取焚烧法处理。
将可燃性物质的废液,置于燃烧炉或铁制容器中燃烧。
对难以燃烧的物质,可把它与可燃性
物质混合燃烧,或者把它喷入配备有助燃器的焚烧炉中燃烧。
对于燃烧后可能生成NO2、SO2或HCl之类有害气体产物的废水,须采用配备有气体洗涤器的焚烧炉燃烧。
8）综合废水的处理
综合废水以委托有资质、有处理能力的化工废水处理站或城镇污水处理厂处理为佳。
少量的综合废水也可以自行处理。
本着处理工艺简易、成本低廉的原则,可采用
下面的废水综合处理工艺,见图1。
中心反应器中选用特制的铁粉作为主要填料,首先调整废水pH值为3～4左右,使其通过中心反应器,废水在中心反应器内先进行氧化还原反应,把大部分有机物以及一些有毒的无机成分（包括重金属）氧化还原,转化成小分子有机物和毒性较小的物质。
在处理过程中,铁粉不仅仅具有中和、沉淀以及还原的作用,而且在此反应过程中还会产生新生态亚铁离子和氢,同时新生态亚铁离子利用离子化倾向电位的吸附作用以及混凝作用,可以去除部分污染物。
该反应器还可以去除水中的重金属、磷酸根,有效地解决了废水处理中的许多难题。
然后再用碱调整pH值至9左右,加入高分子混凝剂进行混凝沉淀,把重金属离子沉淀下来,同时吸附大部分污染物,清液可排放,沉淀物以废渣处理。
对于实验中产生的废酸、废碱液可按其酸碱性质分别收集,以中和法进行处理。
在查明即使将酸、碱废水互相混合也没有危险时,可分次少量将其中一种废水,加入另一种废水中。
然后用pH试纸检验,使加入的酸或碱的废水至溶液的pH值约等于7,用水稀释,使溶液浓度降到5%以下,然后把它排放。
对于废水中污染物浓度较低、废水量少的一般性废水或污染物浓度略高于“污水综合排放标准”中规定的二级标准的废水,可直接用自来水、实验室涮洗后的废水或其他不含该类污染物质的废水进行稀释,使废水中污染物浓度低于《污水综合排放标准》中二级标准后,直接排入下水道。
第三章含银废液的处理
引言
化学实验室废水种类繁多，集中处理工艺大，花费时间多，经济投入大，因此通过一项废水具体分析处理方法从而引申到各类废水的处理。
通过对高校化学实验室的调查和分析，最重决定通过含银废液的处理来完成实验室废水处理这一项目。
3.1含银废液的处理方法
从含银废水中回收银的方法主要有沉淀法、电解法、还原取代法、离子交换法和吸附法。
早期还使用过反渗透法和电渗析法。
（1）沉淀法
沉淀法回收含银废液中的银是在含银废液中加入适当的阴离子使废液中的银以沉淀方式富集，经过滤、洗涤干燥得到银的沉淀形式，然后将沉淀与一定量的Na2CO3混合并在1100℃左右焙烧，从而得到单质银。
硫化银沉淀法是通过加入Na2S使银转变为Ag2S沉淀而实现银的富集的。
由于Na2S同时也容易将其他金属离子一起沉淀出来，如果含银废液中还含有其他金属离子的话，则获得的Ag2S沉淀中还会含有其他金属离子沉淀物，导致Ag2S沉淀纯度较低。
该法主要用于金属离子种类比较单一的含银废液如废定影液、实验室废液等。
氯化银沉淀法则是往废液中加NaCl或HCl溶液使银离子发生反应成为AgCl沉淀而来实现银离子的富集。
最重要的是它可以克服银离子和其它金属离子共沉淀的缺陷。
因此，氯化银沉淀法是从混杂有多种金属离子的废液中回收银的首选方法。
有时为了确保银离子沉淀完全，可加入微量的沉淀剂氯离子，但是氯离子太多也会形成可溶性氯银配位物而使溶解度增大。
氢氧化银沉淀法虽不常用，但却行之有效。
在pH>1时氢氧化银的溶解度最小，可得到良好的效果。
此法在实施过程中对pH值的要求很高，多用于实验室。
（2）电解法
电解法多用于废定影液和镀银废液。
其最大的优点是不引入杂质。
同时由于银的电极电位高（+0.799v），因此在电解过程中，其它金属离子不易析出，故能回收到纯度较高的金属银，对于电镀废液，还能在回收银的同时破除一部分氰。
但由于电解法在低金属离子浓度条件下无法进行，回收银时，回收槽中银的质量浓度宜控制在200mg/L以上，故此方法不适用于银离子浓度低的含银废液的银回收。
有时为了发挥电解法的优势，常将它与其它银回收方法联合使用。
（3）置换法
置换法通常是将损耗性金属作为还原剂，使废液中的银还原沉积下来的一种方法。
由于锌和铁的价格相对较便宜，故常用作损耗性金属。
铝也可作为损耗性金属，在回收含有Ag2S沉淀形式的含银废液时，回收率达到了55%—60%。
还原剂也可以是其它试剂，如强还原性的硼氢化钠，将其投入到含银废液中，并调溶液pH值至8，可直接还原回收银，回收率达到98%，回收得到的银纯度达到99.5%。
置换法具有以废治废、使用方便、操作容易等优点。
不仅如此，置换法还可以回收废液中以沉淀形式存在的银，如Ag，AgBr，AgI，Ag2S等。
铁和锌对AgI，Ag2S等沉淀的还原能力低，相比之下，铝有更强的还原能力，可以使还原银化合物的活化能大大下降，可使稳定性高的银化合物被还原。
（4）离子交换法
与上述提到的常见含银废液中银的回收方法相比较，离子交换法具有能回收废液中微量银的优点。
用该法处理银的质量浓度为1.5mg/L的电镀漂洗水时，银可被完全回收。
对于含痕量银的二级处理水，用阳离子交换树脂可达80%左右的银的去除率，若用阴阳离子混合离子交换树脂银的去除率可高达91.7%。
利用离子交换树脂回收含银废水中的银，具有处理容量大、出水水质好、树脂可再生、操作简单等特点。
但树脂易受污染或氧化失效、再生频繁、操作费用高、对解吸附剂的要求也很高。
因此，该法可应用于含银废水的银的回收，但由于其自身的一些无法克服的缺点因而在推广中受到了一定的限制。
（5）吸附法
吸附法回收含银废液中的银，是由加入到废液中的吸附剂活性表面通过物理化学效应吸附富集银，然后经过后处理回收得到单质银，其吸附效果主要取决于所使用的吸附剂的性能。
表2.1传统银的回收方法比较
方法
电解法
置换法
沉淀法
离子交换法
设备投资
4000元左右
150元左右
简单、不定
较高
银回收率
含银量少难以回收
98%
75%
70%
纯度
>96%
99.4%以上
95%
98%
操作
不易掌握
简单容易
较繁琐
简单容易
污染情况
无
无
严重污染
无
处理周期
5小时/次
1小时/次
10小时以上/次
5小时以上/次
3.2含银废液金属银回收的意义
贵金属资源匮乏，矿产资源属于不可再生资源。
特别是金、银工业储藏量较少。
而生产与生活中，产生含银废液的行业有银电镀、照相业以及各个化学实验室等诸多领域。
因此含银废液的再次利用不仅可以对资源的回收利用，还可以取得可观的经济价值，同时也起到对环境保护的的重要作用
第四章实验
4.1实验方法的选择
根据以往实验结论表明，目前流行的多数回收方法不适合高校化学实验室的使用。
譬如，沉淀法在回收废液过程中有严重污染，其金属银会产生大量的有毒气体H2S（硫化氢）；电解法回收银投资高，耗费电能过多；而离子交换法和吸附法对仪器与实验要求都比较苛刻，在实际操作中受到的局限也较大。
2因此本文采用的回收银试验方法为两种，一是以传统的电解法为基础，并在此基础上对原有的装置进行改进精简，初步预算仅为一千元，而在消耗电能方面，本实验克服原有耗能大的缺点，该装置即便长期使用，耗能也不会太大。
本问所使用的电解法还具有设备简单、操作方便、工作时间短、回收率高、产品纯度高等优点；二是用Zn还原法以做对比（置换法）。
4.2实验仪器与试剂
4.2.1仪器
电解槽（定制）；不锈钢板阴极；石墨电极；直流稳压电源；导线；烧杯；玻璃棒；细滤器；电子天平；恒温磁力搅拌器；
4.2.2试剂
氯化钠（分析纯）；氨水（分析纯）；无氨水；明胶；石蜡；Zn粉；
4.3实验步骤
4.3.1含银废液的前期处理
分析实验产生的含银废液,通常主要含有:
Na+和NO-3,少量K+和CrO2-4,极少量的Ag+、Cl-等,废液的沉淀物中主要是AgCl和少量Ag2CrO4。
所以将废液和废渣过滤洗涤后取滤渣,在酸性条件下,用饱和NaCl溶液将Ag2CrO4完全转化为AgCl并用0.01mol/L稀硝酸洗涤AgCl2~3次,以除去其中的杂质,蒸馏水冲洗干净，过滤得纯AgCl烘干备用。
4.3.2银的电解回收
1、电解原理
阳极:
4OH--e=2H2O+O2E0=0.401V
阴极:
2H++2e=H2E0=0.000V
阴极:
2H++2e=H2E0=0.000V
Ag++e=AgE0=0.7991V
2、电解槽示意图
3、银的电解回收
将氯化银沉淀放入电解槽（图2的进料斗中，加入适量氨水和少量明胶，使部分氯化银溶解成饱和的Ag（NH3）2溶液"。
打开活塞，让其流入密闭的电解槽中"通入直流电控制槽电压为2.5V，阴极电流密度15-20mA^cm2-，阳极电流密度5-10mA^cm2-，进行电解）。
很快，在不锈钢板阴极上有银析出，同时在石墨棒阳极上析出气体，为了迅速除去阳极上的气泡，使电解电流顺利通过%在阳极下配置电磁搅拌，由于电解槽处于密闭状态，故槽内的氨水便沿着塑料导管压回到进料斗，适时打开活塞，让重新溶解氯化银成饱和的Ag（NH3）2溶液的氨水再流入电解槽中，再进行电解，如此循环直到电解完毕取出阴极将银剥下、洗净、干燥，即可回收银。
4.3.3Zn还原法回收银
在Zn还原法回收银的实验中，一般会将实验反映在三种情况下进行对比实验，即酸性、碱性、中性三种环境条件下进行实验。
本文根据实验室现有的实际情况，采取的实验环境为碱性环境（及在氨水环境中反应）。
1、实验原理
活泼金属置换不活泼金属。
NH3+AgCl=Ag（NH4）+Cl-
2Ag（NH4）+Zn=2Ag+Zn（NH4）2
2、实验步骤
室温条件下，取5。
0001g氯化银，加入3.7631锌粒，氨水浓度不同，体积均为25ml。
磁力搅拌反应30min，用大量水稀释中止反应。
除去锌粒后，用水冲至无CI-。
用1:
1HCl溶解后，用砂蕊柑塌过滤，将不溶物全部转入砂蕊柑祸内。
洗涤3-5次，烘干，称量，计算银的转化率及有用锌的百分率。
4.3.4银的回收率及纯度确定
将电解废液用硝酸酸化后用佛尔哈德法，测定残留的银，结合电解回收银的量，计算银的回收率，再将电解回收的银取样用硝酸溶解后，同样用佛尔哈德法测定其纯度。
佛尔哈德法：
以铁铵矾[NH4Fe（SO4）2]作指示剂的一种银量滴定法。
在酸性介质中，用硫氰酸铵（NH4SCN）标准溶液直接滴定含Ag+的试液，待硫氰酸银（AgSCN）沉淀完全，稍过量的SCN-与Fe3+反应生成红色络离子，指示已到达滴定终点。
采用返滴定法可测定Cl-、Br-和I-。
即加入过量硝酸银标准液，将Cl-、Br-和I-生成卤化银沉淀后，再用硫氰酸铵返滴剩余的Ag+。
用该法测定Cl-时，由于氯化银（AgCl）沉淀的溶解度比硫氰酸银（AgSCN）的大，近终点时可能发生氯化银沉淀转化为硫氰酸银，将多消耗硫氰酸铵滴定剂而引入较大的误差。
为避免此现象，可加入硝基苯等试剂保护氯化银沉淀。
该法较莫尔法的优点是干扰少、应用范围广。
第五章实验结果与讨论
5.1银的回收率及纯度
批次
废液残留
电解回收
回收率
银量/g
银量/g
%
1
2.0002
1.3270
86.43
2
2.0207
1.1117
73.10
3
3.7505
2.2571
79.96
4
2.0046
1.2257
81.24
5
5.0001
3.7631
75，26
5.1.1电解法纯度：
取1.0102g银，称取NaClM1=0.1378gM2=0.1404g
消耗硝酸银V1=4.04mlV2=4.08ml
1MNaCl=0.02756gNNaCl=0.000471mol
在4.04ml中银离子：
0.02756/585.*108=0.05087g
则80ml中纯
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