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清洗过程中,特别是化学清洗过程不仅要考虑清洗时操作人员的安全与被清洗对象的安全,清洗液的管理,而且还要考虑清洗结束后废料排放对自然环境是否安全,所要排放的化学清洗废料是否危害环境,是否允许直接排放,这要以国家环境保护机关制定的排放标准为依据,达标的废料允许直接排放,没达标的废料要先进行处理,达标后才可排放。一般未经处理的化学清洗废料往往是超标的,所以在化学清洗工程中就存在着废料处理的问题。
【清洗对环境的要求】
由于环境中污染物的存在,会使已清洗过的物体被再污染,因此要求对环境先进行处理。
一、对空气进行无尘无菌处理
1.环境中空气的状况
清洗后对物体的洁净度要求越高,对环境的洁净度要求也越高。而在人类生活环境内的空气中存在着各种以微粒状态和气体状态存在的污染物,包括各种有害气体、灰尘、煤烟以及细菌等微生物。表8-1中列有日本城市各种公共场所的空气中含有的粒径在0.5µm以上的微粒数和细菌数量。我国由于卫生条件差,人口密度也较大,所测得的数据相比要大得多。
表8-1空气中污染物含量
表格P506页
如果统计范围改为粒径在0.3µm以上的微粒数量时,统计结果要比0.5µm的数量成几何级数递增(因为香烟冒岀的烟的平均粒径即为0.4µm)。
由于空气中污染物微粒的存在,给清洗操作带来许多困难,而且会使已洗净的物体被再污染。因此日本在50年代曾出现过许多精密工业清洗工厂为寻找清洁的空气环境,纷纷从东京等大都市迁出的情况。而现代的工业精密清洗早已广泛使用人工制造的洁净空间——无菌无尘工作室了。
2.无菌无尘的标准
各国都制定有严格的无菌无尘的标准。表8-2是美国的标准(联邦标准209)。
表8-2美国的无菌无尘标准
表格P507页
表中无菌级别为100这个等级是指1dm³的空气中含有的粒径在0.5µm以上的微粒数不超过3.5个,其余类推。表中不仅对空气中含有的微粒数有规定,而且对无菌无尘工作室的温度、压力、湿度及气流换气方式以及照明度都有明确规定。
对于含有微生物数量的生物无菌无尘标准,国际上通常采用美国宇航局制定的标准,见表8-3所规定的内容。
表8-3美国宇航局制定的生物无菌无尘标准概要
表格P507页
以上标准是达到一定洁净度标准的无尘无菌空间的规定。在某些特殊场合,用粒径在0.3µm以上的微粒个数为标准,比以0.5µm为标准时要求更高。其中微生物粒子的个数指标分两项,一个在1dm³中的所含微生物粒子个数,另一个是在一周内,在1m²面积上沉积的微生物粒子总数。由表中数据可以看出要达到无菌标准的要求都是很严格的。
符合无菌化标准的无菌帐篷和在无菌无尘空气的气流中使用的工作台等设备,目前己被广泛使用。下面对无尘无菌工作室的基本构造作一简单介绍。
(1)形成与外界隔离的空间:无尘无菌工作室是与外界含污染物的空间完全隔离的非常清洁的空间。室内一切能产生灰尘和污染的因素事先都已经排除掉,根据需要,各种使用的器械材料都已经过彻底地清洗和杀菌消毒处理。
(2)换气方式:操作过程中被污染的空气要及时排出,同时换入清洁的空气。为了从外界导入清洁空气,室内的气压要保持比外界气压高一些,以防止外部污染空气从墙壁缝隙进入室内。需靠压力把清洁空气送入室内,同时把污染空气及时排除以使室内空气洁净度得以保持稳定。用层流方式送入清洁空气比紊流方式好,特别是用垂直的层流方式送气效果更好。
(3)产生清洁空气的方法:制造清洁空气是使用玻璃纤维材料制成的静电除尘器和特别高效的空气超过滤器等设备。它有各种式样的系统,标准的高效除尘器,对于粒径在0.3µm以上的尘埃粒子去除率在99.97%以上。图8-1是一个制造清洁空气的除尘系统流程图。
图8-1空气除尘系统流程
图片P508页
由图8-1可以看出,除尘系统是由多个过滤除尘设备组成,其中预过滤器及静电除尘器已将较大粒径的尘埃除去,因而起到减轻后处理除尘过滤器和超过滤器的负荷的作用。必要时可在系统中加入调湿调温装置。
(4)加强出入口的管理:物品和人员的岀入口都由两道门组成,运用风障和通风筒等设备防止外部污垢进入无菌无尘工作室内。
(5)防止工作人员造成的污染:在无菌无尘工作室内,工作人员可能成为最大的污染源。表8-4列有在通常状态下工作人员活动产生的灰尘的数量。
表8-4工作人员活动产生的灰尘的数量
图片P508页
为了防止灰尘的产生,工作人员在由两道门组成的隔壁准备室内穿好防尘服,防尘靴,戴好防尘帽,经过通风浴洗净之后,才可进入室内。由于在高洁净度的空间内,工作人员的呼吸变成重要的污染源,因此工作人员必须戴口罩或面罩,在工作中尽量避免不必要的走动,工作中动作要轻。
二、对清洗环境的卫生管理
清洗作业必须有一个卫生环境,要绝对防止由于使用剧毒药品而引起经皮肤中毒、经口中毒以及有害溶剂的蒸气经鼻吸入而引起中毒的情况发生。
各国对于生产环境的卫生管理都制定了严格的法规。如日本制定的劳动卫生法就有对特定化学物质引起人体伤害的预防规则(简称特化则),对有机溶剂中毒预防规则(简称有机则)。我国劳动卫生法也有类似规定。
日本特化则中对危害工作人员健康的各种强毒性化学物质的使用数量有具体规定。这些物质中与清洗工艺有关的在表8-5中作了具体说明,例如对氯化氢以及含有氯化氢的制剂在使用中,氯化氢浓度在1%以上时就要受到法规的限制。法规对具体的设备和管理也作出具体规定。
表8-5特化则规定限制使用的化学物质
表格P509页
在有机则中对可能引起强烈中毒的有机溶剂,按它们的毒性大小,对它们使用的数量以及设备及管理作出了具体规定。根据有机溶剂的毒性大小分成剧毒、有毒、基本无毒三类。表8-6列有它们的分类表。
表8-6有机则适用的有机溶剂分类
表格P509页
在日本,室内进行清洗操作所使用的有机溶剂数量在允许范围以上时,根据法规要求,必须按下列规定进行。
(1)首先把工作及设备的计划内容以及预防措施的安排向上级主管部门申报。
(2)必须建立健全的防止灾害发生的预防装置设备。如在使用第一类和第二类有机溶剂时,有机溶剂的蒸气散发来源必须装在密闭设备之中,并按规定建立相应的排风装置。或者在向作业现场扩散的溶剂蒸气的溶剂槽开口处装有回流冷却器。
(3)有机溶剂的使用及管理必须由专人负责。此人要在有关部门组织的使用有机溶剂的专业技能学习班中学习过,培训结束后被任命为专职的有机溶剂作业主任,负责有关业务。
(4)经常性的检测工作,包括对工作现场空气中有机溶剂浓度的测定,工作人员的健康定期检查等。
对于操作环境中有机溶剂浓度,各国都有明确规定。例如美国工业实验室管理协会(ACGH)就规定以下两项指标:
(1)平均浓度限值(TLV),指在生产时间内,作业环境空气中允许的平均浓度上限值。通常允许浓度用mg•dm³作单位。
(2)工作时间内允许的最高浓度限制(C)。
在工作时间内定时检测这两项指标以防止不必要的事故发生。预防有机溶剂中毒是人命关天的大事,切不可掉以轻心。由于缺乏足够的重视,在我国曾发生过多次中毒事件,造成的危害极为严重。如1996年8月深圳市龙岗区辉开科技开发有限公司用有毒的有机溶剂正己烷作清洗剂造成76人中毒的严重事件。中毒症状为全身乏力,四肢发软难以迈步行走,肌肉萎缩,无食欲等。严重者双手卷缩成鹰爪状握不住食具,并出现严重神经损害症状。因此,在有毒有机溶剂环境中作业必须严格按照劳动卫生法规进行。
三、对清洗环境的安全管理
除了卤代烃合成溶剂之外,许多有机溶剂都是易燃易爆的,因此使用时对安全要特别注意。表8-7中列有用于清洗的主要可燃性有机溶剂的沸点和闪点数据。
表8-7可燃性有机溶剂的沸点和闪点
表格P510页
由上表可以看出,醇类溶剂是危险程度较高的。
各国对于易燃有机溶剂的使用都有法律规定,如在日本的“关于危险物品管理的政令”的消防法中,把有机溶剂规定为第四类危险物,对它们的使用数量有一定限制,超过限定数量,使用时就会发生危险。当使用数量超过限定数量时,就要按法规要求办理有关手续,如使用前要向有关负责部门申报,指定危险物品取用的专业负责人,必须配备防止火灾和爆炸的安全装置等。
采取的必要安全措施包括:
(1)有机溶剂密闭保存。溶剂不论是否在使用中,都应保存在密闭状态,并要有适当的排气装置把溶剂蒸气安全地排放到室外。
(2)对可能造成火灾的电器装置集中管理。电气系统的开关和线路的外部汇总闸盒都要与溶剂及其蒸气隔绝,机械中能摩擦生热和产生电火花的部位也必须与溶剂隔绝。总之,能引起火灾的各种因素都应考虑周到,同时要使用防爆装置。
(3)控制空气中溶剂蒸气的浓度。要保持良好通风,使空气中溶剂蒸气浓度保持在爆炸限度的浓度范围之外。
(4)使用计量检测仪器。在清洗系统中要安装计量检测仪器,不仅能掌握运转是否正常,而且在出现不正常情况时,能发出紧急信号,使运转中止并采取紧急措施。因此,这种检测装置应是具备多功能的。
(5)使用火焰感知装置。为防止火灾发生,设备内部都装有火焰感知装置,并与消防设备连在一起。一旦失火,火焰感知装置立刻能感受到并发出相应信号和措施,如注水,阻断空气来源,注入氮气和其他不燃性气体以及各种灭火剂等。
除了以上物质的准备之外,更重要的是对工作人员的防火安全教育,包括:
(1)对有关溶剂取用的安全教育,使工作人员十分了解有关溶剂的性质和危险程度。了解清洗设备的设计和有关安全措施的知识。
(2)在非常事件发生时,紧急处理能力的训练,在平时要进行充分的必要训练,万一事态发生就会对应采用的对策运用自如。
【清洗造成的环境问题】
一、ODS溶剂氯氟烧对臭氧层破坏
1.概述
20世纪30年代,含氟的制冷剂发明后,在美国进入商业化生产,前苏联、日本和欧洲各国也不甘落后,氟利昂的应用范围也由制冷剂扩展到发泡剂和气雾剂,其产量也与日俱增。到1986年,全球消耗臭氧层的物质(ODS)的年消耗量髙达100多万吨。由于大量生产和使用ODS,臭氧层已受到严重的破坏,局部地区还出现了“臭氧层空洞”。美国宇航局观测的资料表明,自1969年以来,全球除赤道以外所有地区臭氧层中臭氧的含量减少了3%〜5%,全球臭氧层都已受到损坏。1985年,英国科学家首先发现南极臭氧层已岀现了空洞,此外,北极、青藏高原也岀现了臭氧层空洞。欧洲和其他高纬度地区的臭氧层均受到了不同程度的破坏。进一步的研究表明,臭氧层空洞的深度和面积仍在继续扩大,出现的时间也在不断延长。1995年臭氧层空洞的发生期为力天;1998年则持续了100天,而且臭氧层空洞的面积比1997年增大了15%。
2000年1月22日,世界各地的350多位科学家聚集到瑞典北部进行一项臭氧层空洞研究。科学家们认为,去年年底和今年1月的严寒已经使北极上空的臭氧层变薄。研究表明,平流层中高浓度的破坏臭氧层物质在不正常的低温作用下,可使原有的臭氧层空洞变大。在过去的岁月里,北半球上空的臭氧每10年就要减少3%。
而氯氟坯类物质就是地球出现臭氧层空洞的罪魁祸首。每年清洗行业中需要使用大量的氯氟坯清洗剂,并最终排放到大气。
氯氟坯中的卤素原子属于极性强的非金属原子,具有强的吸电子能力,它(们)能使烷桂链带上强的极性。这样的有机化合物作为有机物质不仅具有非极性,而且具有极性。因此,它(们)在理论上既可以溶解非极性的有机污物,又可以溶解极性的无机污物,而且溶解力一般胜过其他有机溶剂,甚至一些混合有机溶剂。所以,氯(氟〉坯溶剂既可以清洗掉油脂、润滑油、防腐剂和漆膜等非极性污迹,又可以洗掉尘埃、金属碎粒、氧化物等极性污迹;它们既可以浸润有机合成材料的印刷电路板,又可以浸润陶瓷基片和硅片,从而顺利地把其上的污迹溶解而去除。
CFC-113和TCA等氯氟坯不仅具有上述特点,而且还有沸点低(CFC-113:47.6°C;TCA:72〜78℃)、不燃烧的特点,这就使它(们)受到了清洗工业的青睐:溶解力强而广泛,使用安全,清洗后又不需要利用加热设备加以驱除,节省能源和资金,因而过去得到了广泛的应用。
然而,Cl、F原子引入碳链后,一方面由于F原子的大小和极性使碳链更加稳定,这一点对于用户是十分有利的;另一方面却又由于它们的非金属性位居非金属榜首,它们一旦从分子中解离出来,其反应性(活泼性)就会非常强,于是就出现了我们不希望看到的破坏臭氧层而贻害人类的结果了。
2.地球的大气组成
地球的上空是厚厚的大气层。大气层自近而远分别由对流层、同温层、逸散层、电离层和热电离层组成,见图8-2。
图8-2地球大气层的组成
图片P512页
在地球大气层中,同温层所占高度距地面约13km至48km,主要由臭氧组成。同温层中的臭氧是通过太阳射线(紫外线)分解空气中的氧气而成的活泼性氧原子与氧气反应的结果。即:紫外线对空气中的氧气进行作用,将其分解成活泼性氧原子:
O₂(空气中的氧气)+hv(太阳紫外线)→2[O](1)
活性氧原子继续与空气中的氧气反应而生成臭氧:
[O]+O₂(空气中的氧气)→O₃(2)
当然,反应过程中,当2个[O]原子反应时,又会生成新的氧气(O₂)分子:
2[O]+[O]→O₂(3)
新生成的臭氧分子又会分解成新的氧气和氧原子:
O₃→[O]+O₂(4)
显然,在氧气产生臭氧的过程中,就把太阳中的紫外线消耗掉了,换言之,臭氧层把绝大部分危害人类的太阳射线(紫外线)“过滤掉了”,把它们挡在了地球的门外,从而保护了人类。
3.CFC等ODS破坏臭氧层机理
在正常情况下,地球表面的许多物质无论是天然的还是人造的,当它们升向地球上空时,在同温层(臭氧层)以下就会与水汽接触,而以露、雨、雪、冰雹等形式被水汽带回地面。这往往是地球上空物质在气流作用下的良性循环,它基本上维持了地球的生态地貌。但是,作为ODS的氯氟桂,其特点是稳定以及一旦分解又会生成非金属性极强的Cl、F原子。这些氯氟坯的稳定使它们从地面向上蒸发时,无所阻挡地往上蒸腾,穿过对流层而到达臭氧层。臭氧层中不仅有大量的紫外线,而且还一直不断地、动态地生成反应性很强的臭氧。臭氧层中的紫外线具有很高的能量,足以打断氯氟炷中的C1-C键而分离出Cl离子(Cl-)来:
公式P513页(5)
游离氯离子①(即下列9、10两式中的Cl-)与相当不稳定的臭氧分子(O₃)相接触时,就会分解臭氧分子而生成分子氧气(O₂)和次氯酸根离子(ClO-)或氯气[3,4]:
O₃+2H++2e→O₂+H₂OEº=+2.07V(6)
Cl-+2OH-→ClO-+H₂O+2eEº=-0.89V(7)
2Cl-→Cl₂+2eEº=-1.36V(8)
(6)+(7)得
O₃+Cr-→O₂+ClO-E=+1.18V(9)
(6)+(8)得
O₃+2H++2Cl-→O₂+Cl₂+H₂OE=+0.71V(10)
次氯酸根离子(CIO-)在阳光作用下又会加速分解而重新生成氯离子(Cl-)和O₂:
ClO-+hv→Cl-+O₂(11)
氯气也会与水作用而重新生成氯离子(C1-):
Cl₂+3H₂O→2H₃O++2Cl-+1/2O₂(12)
显然,由氯氟炷经紫外线的作用而产生的一个氯离子就可以周而复始地进行(9)式的反应,而把臭氧层中数以千万计的臭氧分子消耗掉,最终破坏掉臭氧层。
臭氧层被大量耗损后,吸收紫外线的能力大大减弱,导致到达地面的紫外线明显增加,对人类及其生存环境极为不利。试验证明,紫外线会损伤角膜和眼晶体从而引发白内障、眼晶体变形。据分析,平流层的臭氧减少10%,全球白内障的发病率将增加6%~8%,因白内障而引起失明的人数将增加10~15万人。紫外线的增加还会诱发呼吸道疾病、巴塞尔皮肤瘤、鳞状皮肤瘤和恶性黑色素瘤。臭氧浓度下降10%,恶性皮肤瘤的发病率将增加26%。此外,皮肤的免疫功能也会因紫外线的强烈辐射而受损伤,人体抵抗疾病的能力大大降低,大量疾病会乘虚而入。强烈的紫外辐射还会加快人体皮肤的老化速度。臭氧层被破坏后,地球上的植物也同样难以幸免。近十几年来,人们对200多个品种的植物进行了增加紫外线照射的试验,发现有2/3的植物显示出敏感性。一般来说,紫外辐射的增加使植物的叶片变小,因而减少了吸收阳光的有效面积,进而削弱了植物的光合作用。对大豆研究的初步结果表明,紫外辐射会使其更容易受到杂草和病虫害的损害。据估计,臭氧层厚度减少25%,可使大豆减产20%~25%。紫外辐射的增加对水生生态系统也有潜在的危险。同时,还会使城市内的烟雾加剧,使橡胶、塑料等有机材料加速老化,使油漆褪色等。1943年、1955年和1970年,在洛杉矶先后出现的光化学烟雾事件就是由汽油燃烧后产生碳氢化合物等在紫外光线照射下引起的,使该市大多数市民患了红眼病和头疼病。科学家指出,除去上述已经确定的危害外,臭氧层破坏产生的其他不良影响尚在研究之中。由于地球生态系统是一个环环相扣的整体,任何一个子系统的破坏都会引起难以预料的连锁反应。由于臭氧层破坏后给地球生物带来巨大的伤害,因而我们应该努力找出臭氧层破坏的原因,并尽力保护臭氧层。
二、清洗剂挥发的温室气体效应
所谓温室效应,在物理学上是指透射阳光的密闭空间,由于与外界缺乏对流等热交换而产生的保温效应。农业上的塑料薄膜育秧、玻璃窗苗床以及冬季北方的塑料大棚菜畦,利用的就是温室效应。我们居住的地球事实上也是一个“大温室”。
在地球周围的大气中,除了氮气、氧气外,还有各种微量气体,如二氧化碳、水蒸气、甲烷、氯氟桂等。这些气体具有类似玻璃窗和塑料膜的作用,太阳光可通过大气层射向地球而使地球受热温度升高。同时,这些气体又能吸收部分从地面散发出来的热能,并重新辐射出热能,其中有一部分又回到了地表,从而减少了地表热量向空间散失,增加了地表温度。这种现象很像温室中的情况——辐射能量进来容易出去难,人们就把这种现象叫做温室效应。
显然如果大气中具有高全球变暖潜能值(GWP)的氯氟烧含量增加的话,必将会加强温室效应。以我国为例,以1999年为基准年,根据各ODS消费行业在1995—1999年的年度消费量,估算CFC-11、CFC-12,CFC-113,CFC-114、CFC-115、哈龙-1211、哈龙-1301和CFC-13这8种物质在1999年的排放量,并得出这些排放所带来的ODP值为43496t,GWP值为221440440t,折合标准碳为60.3×10⁶t。这一数据表明,与全国温室气体总排放量相比,ODS排放约占到总排放GWP值的10%。由此可见,不能忽略ODS排放对温室效应的重要作用;另一方面也表明,我国淘汰ODS的过程也是减少温室气体排放的过程。
有人预言,若全球平均气温升高3°C,海平面就会因海水的膨胀和两极冰雪的消融而上涨2〜5m,就有可能淹没大量的沿海城市,使自然环境和生态系统遭到破坏。台风、暴风、海啸、酷热、旱涝等灾害就会频频发生,对农、林、牧、渔生产和人类生活带来不可估量的损失。
三、化学清洗废液对环境的污染
产生清洗废料的化学清洗工程主要有碱洗、酸洗、中和、钝化等步骤,其产生废料情况如下。
1.减洗废液
碱洗(包括碱煮)的目的是清除新建设备或装置在制造、贮存及安装过程中所产生的各种机械油、石墨脂、防锈油等油污,对在设备或装置上的某些难溶垢(如硫酸盐、硅酸盐垢)进行转化。常用的药剂为各种碱性盐类和表面活性剂,如纯碱、烧碱、磷酸三钠、三聚磷酸钠、硅酸钠、乳化剂、润湿剂等。根据不同的清洗对象及要求,在一般的清洗液中,碱性盐类的含量为0.5%〜8%,表面活性剂为0〜0.5%。碱洗后的废液对环境产生污染影响的主要因素:(1)强碱性:pH>9;(2)油分:0~1000mg/L;(3)化学耗氧量(COD):0〜10000mg/L。
水体遭受碱洗废液污染后,其碱度发生变化,水中微生物受到抑制,致使水体的自净能力产生阻碍。同时,鱼类及水生物也难以生存,对生态系统产生不良影响。碱洗废液还可腐蚀水下建筑物和船舶等。
含油的碱洗废液排入水体,未经处理的油漂浮在水的表面形成油膜,使大气与水面隔绝,破坏正常的充氧条件,导致水体缺氧,破坏水生植物的通气和光合作用;同时,对水生动物的生存也有极大影响。含油废液进入海洋,不仅影响海洋生物的生长,降低海洋的自净能力,而且影响海滨的环境卫生和使用价值。
高COD的碱洗废液排入水体时,可导致水体缺氧,使水生动植物生存困难,大量死亡,水色变浑浊,恶化环境卫生。
2.酸洗废液
酸洗的目的是清除新建设备或装置中的各种铁锈、轧制鳞片、焊接氧化物以及设备或装置在生产过程中形成的水垢、锈垢、铜垢等。常用的酸洗药剂有各种无机酸类,如盐酸(40〜120g/L)、硝酸(60〜100g/L)、氢氟酸(1〜20g/L)、硫酸(80〜120g/L)、磷酸(80〜100g/L)、氨基磺酸(80〜100g/L),有机酸类如醋酸(100g/L)、柠檬酸(l〜40g/L)、乙二胺四乙酸(20〜100g/L)、羟基乙酸(10〜30g/L)、甲酸(10〜30g/L)以及各种添加剂如氟化氢铵、氟化钠、缓蚀剂等。酸洗后的废液对环境的主要污染因素:(1)强酸性pH<l;(2)COD:500~50000mg/L;(3)其他有害物质:氟离子、重金属离子等。
水体遭受酸洗废液污染后,其危害不仅表现为酸和高COD对环境的破坏,酸洗废液中所含的氟离子、重金属离子对环境的破坏更为严重。水体中氟化物含量超过规定指标时,对人体健康有不良影响,长期饮用含氟高于1.5mg/L的水会引起氟中毒。氟化物能抑制烯醇化酶,影响糖代谢和细胞呼吸功能,还可与骨组织中的轻基磷灰石[3Ca₃(PO₄)₂-Ca(OH)₂]的轻基交换,并通过抑制骨磷酸化酶或与体液中的钙离子结合,生成难溶性的氟化钙,从而导致钙、磷代谢紊乱,引起低血钙、氟斑牙、氟骨等病症,临床表现为上、下肢骨疼痛,严重者发生骨质疏松、骨质增生或变形,并发生原发性骨折。其次,氰化物能损害皮肤,使皮肤发痒、疼痛,引发湿疹及各种皮炎。在氟化物中,氢氟酸的毒性最大。含氟的废气中,毒性最大的也是氟化氢。氟化氢对人体的危害作用比二氧化硫大20倍,对植物的影响比二氧化硫大10~100倍。
重金属离子不能被生物降解为无害物,含重金属离子的废液排入水体后,除部分被水生物、鱼类吸收外,其他大部分均沉积于水体底部,在水中的浓度随水温、pH值的不同而变化。冬季水温低,重金属盐类在水中溶解度小,沉积量大,水中浓度低;夏季水温高,重金属盐类在水中的溶解度大,在水中的浓度增高。水体经重金属离子废液的污染后,危害持续时间很长,有些重金属及其化合物还能在水生物体内及农作物组织内累积富集而造成危害,人类通过饮水及食物链的作用,使重金属物质在人体内累积富集而中毒死亡。
酸洗废液中可能含有的金属离子有Fe²+、Fe³+、Ca²+、Zn²+等,其中Fe²+,Fe³+除了有令人不愉快的铁锈味外,对环境和人体的影响很小;皮肤接触铜化合物,可发生皮炎和湿疹,在接触高浓度铜化合物时,可发生皮肤坏死。眼接触铜盐可发生眼膜炎和眼睑水肿,严重者可发生眼浑浊和溃疡;锌是人体必需的微量元素,正常人每天从食物中摄入10〜15mg,人体缺锌会出现不少不良症状,误食可溶性锌盐对消化道黏膜有腐蚀作用。过量的锌会引起急性肠胃炎的症状,如恶心、呕吐、腹痛、腹泻,偶尔腹绞痛,同时伴有头晕、周身乏力;氯化锌会引起腹膜炎,严重时会导致休克而死亡。
3.钝化废液
钝化的目的是防止酸洗后处于活性状态的金属表面出现二次浮锈。常用的钝化药剂有:亚硝酸钠(5〜20g/L)、联氨(50〜100mg/L)、纯碱(5〜15g/L)、烧碱(5g/L)、磷酸盐(5〜15g/L)等。钝化废液对环境的主要污染因素为:(1)碱性:pH>9;(2)亚硝酸盐;(3)联氨。
钝化废液排入水体中,会使水体含有亚硝酸盐或联氨,人类饮用含有亚硝酸盐的水后,亚硝酸盐在体内可转变为致癌物亚硝酸鞍。联氨侵蚀人体皮肤、黏膜、损害体内酶类,对人体有极大的伤害。
4.其他废液
在碱洗或酸洗前后,分别需进行水冲洗和中和处理,其目的是冲洗和中和碱洗、酸洗残液,以保证酸洗、钝化的质量。这部分冲洗水和中和液分别呈弱碱或弱酸性,对环境产生污染的影响因素为:(1)碱性:pH>9;(2)酸性:pH<6。
5.有机溶剂
化学清洗有时会用到有机溶剂,如四氯化碳、二氯乙烯、三氯乙烯等卤代绘或芳香坯溶剂。卤代坯排入大气会破坏臭氧层(我们前面已经专门对此进行分析),并对人体的神经系统造成伤害,而芳香桂溶剂对人体有致癌作用。
6.不溶物
在化学清洗结束后,或多或少会有一些固体不溶物,其种类较多,成分复杂,属“三废”中的固体废物,它们对环境的污染主要体现在以下几个方面。
(1)污染土壤:固体废物露天堆放,受风吹、日晒、雨淋,有害成分不断渗入地下并向周围扩散,破坏微生物的生存条件,阻止动植物的生长发育,造成土壤污染。
(2)污染水体:固体废物随天然降水和地表径流进入江河湖海,或随风飘迁落入水体使地面水污染;随沥渗水进入土壤使地下水污染;直接排入河流、湖泊或海洋,又能造成更大的水体污染——妨碍水生生物的生存和水资源的利用。
(3)污染大气:固体废物中原有的粉尘及其他颗粒物,或在堆放过程中产生的颗粒物,受日晒、风吹而进入大气,造成大气污染。另外,固体废物在堆放过程中因微生物分解而释放出的有害气体以及在处理过程中散发的有害气体和臭味等,都将对大气造成不同程度的污染。
(4)影响环境卫生,传播疾病:固体废物的堆存,会影响环境的卫生状况,导致传染病菌的繁殖,对人们的健康构成潜在的威胁。
(5)其他危害:某些特殊的有害固体废物的排放,除以上各种危害外,还可能造成燃烧、爆炸、接触中毒、严重腐蚀等特殊损害。
由于化学清洗废料中含有对环境和人体产生污染和危害的成分,因此,在排放时,必须通过相应的处理,以达到表8-8规定的排放标准。
表8-8工业废水最高允许排放浓度单位:mg/L
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