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化工合成制藥廢水的處理技術研究

化工合成制藥廢水的處理技術研究

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摘要:目的:為了探究化工合成制藥廢水使用fenton法處理的效果。方法:取8個樣本的制藥廢水,進行fenton法處理后比較COD的去除率。結果:8個樣本的廢水處理后均達到了排出標準,且清除率約在70%左右。結論:利用Fenton法可以高效的處理化工合成的制藥廢水,且成本低易操作,值得推廣。

關鍵詞:化工合成制藥;廢水處理技術;分析

 

引言

制藥廢水中,常常由不同的藥劑組成,其包括了抗生素、合成藥物甚至中成藥生產過程中的廢水,成分十分復雜。與其他工業的廢水不同,制藥廢水中的有機物含量特別多,用普通的生物方法難以去除。又由于其顏色比一般廢水要深而且含鹽量很高,從生化的角度來說,很多處理廢水的方法無法使用。制藥過程中產生的廢水主要有四個方面,首先是母液,藥品多直接從母液中析出,因此母液中藥物濃度比較高。其次是沖洗廢水,沖洗各種器材或者材料產生的洗滌用的廢水。之后是收集殘液和輔助過程中排出的廢水。本次的研究主要以母液為研究對象。

目前比較流行的方法有物理方法、化學方法和生物學方法,但是處理的效果都不是很理想。例如電化學預處理技術,雖然去除率較為穩定,但是也只有45%的去除率,也就是說有一半的污染物無法處理。同時由于需要直流電,因此能耗較大,對于器材和場地的要求較多,步驟也比較繁瑣。對于制藥廢水的顏色處理也不理想。最近新興的技術有Fenton技術,通過鐵離子催化過氧化氫生成氧化劑,將水中的有機物進行氧化分解,伴隨著鐵水絡合物的沉降作用,可以減少制藥廢水的著色,達到去除有機物及色度的目的。此類技術目前接近開發完成,是處理制藥廢水的一種十分有效以及經濟的方法。

 

1.材料與方法

 

(1)裝置與材料

本次試驗中裝置采用柱狀活性炭,廢水取自本公司抗生素制藥后的廢水共8個樣本,每個樣本均200ml。水質特點如下:

表1實驗前廢水水質

實驗前,需要對廢鐵屑進行預處理,將廢鐵屑加入5mol/L的氫氧化鈉溶液中水浴半小時,這樣可以提升其表面的活性能。再加入20%稀鹽酸20分鐘,其目的是為了讓氧化層溶解。烘干備用。活性炭也要進行預處理。將活性炭浸泡在實驗用制藥廢水中,等待其吸附飽和后,烘干備用。此步驟可以減少活性炭對COD的去除效果。

(2)方法

首先在室溫條件下取出約200毫升的制藥廢水,放在燒杯中并調節pH至2.5。根據液體:固體為10:1的比例調節廢鐵屑的量,再加入等質量活性炭和12.24mmol/L的30%過氧化氫。最后打開曝氣泵。一小時后停止,凈置后取上清液。加入聚丙烯酰胺,并用攪拌機快速攪拌兩分鐘后慢速攪拌八分鐘。充分混合后靜置一小時后取上清液。根據廢水的反應效果的COD的去除效果決定該種流程的效果評估。

對于COD的含量采用重鉻酸鉀的方法,BOD5采用稀釋和接種的方法,對SS采用烘干后稱重的方法,對色度采用稀釋倍數的方法。pH采用專門的pH測量儀器測量。

 

2.結果

 

處理后各種含量如下表:

 

從上述結果可以看出,鐵碳微電解H2O2耦合Fenton法對于深度處理制藥的廢水有著很好的效果,各項指標均下降至正常水平以下,符合安全排放的標準。并且COD的去除率均達到了70%左右,有著較高的去除效率。

 

3.討論

 

從實驗上來看,有很多的地方值得進行討論和研究。首先就是如何提升COD去除率的問題。從實驗的結果上來看,雖然COD的含量在標準以下,但是區間較大,說明處理結果不是很穩定。可能與很多因素有關。例如鐵粉與活性炭的比例可以影響實驗結果。本次實驗利用鐵與過氧化氫反應形成氧化過程,但是鐵粉與活性炭會形成原電池,過多或過少的原電池對于最后的處理效果都有較大的影響,本次實驗就要求調節pH。如果不進行pH的調節,廢水會基本保持在一個不反應的狀態。根據氧化反應的原理,酸性的時候二價鐵離子較多,因此反應的效果比較好。本次實驗中對曝氣時間沒有進行限制,但是實驗結果來看影響較大。如何在減少時間成本的狀態下達到最好的效果,當前已有大量的研究進行探索。在經過多次的實驗后以及結合他人的研究成果,初步認定為鐵粉與活性炭質量比1:1、pH2.5、曝氣時間一小時,過氧化氫投加量為12.24mmol/L的時候效果最好,這也是本次實驗準備階段閱讀大量有關實驗后得出的數據,從實驗結果上來看效果較為理想。

比較國內外關于處理制藥廢水的研究發現,通過物理化學的方法處理制藥廢水的時候,雖然可以提高廢水的去除率,但是成本普遍較高,對于小規模的制藥廠不能完全承擔。而好氧生物處理合成的廢水雖然水質比較好,但是要對廢水進行稀釋,從成本上來說就存在問題。而厭氧反應器處理廢水,有著操作簡便且可處理高濃度廢水的特性,但是水質需要進行進一步的處理,過程繁瑣。綜合以上結果,能夠達到較高的去除率、較低的成本、較好的可操作性等多方面需求的制藥廢水處理方式還尚未發現,現有的各種處理方式都存在缺點。目前也有提出高效厭氧反應器的處理,或可能進行物理化學以及生物方式的聯合,互相彌補缺點,達到更好的處理效果。

Fenton法與傳統的碳鐵微電解以及其他的方法相比,具有很多的優點。首先,其成本較小。木炭的成本較低,并且使用的鐵屑可以是廢舊的鐵屑,符合環保的特點。其次,器材上只使用曝氣裝置,設備簡單。再者,操作簡單,沒有繁瑣的步驟,可行度高。因此對于那些難以降解的生物,Fenton法處理制藥廠的污水有著較為良好的效果。

 

參考文獻:

[1]孫卓.化工制藥廢水的處理工藝[J].數碼世界,2018(01):282.

[2]羅也夫.化工制藥廢水的處理工藝研究[J].化工管理,2017(03):54.

[3]任立清.鐵碳微電解-Fenton法預處理某制藥廢水的實驗研究[D].重慶大學,2014.

[4]孫亮.內電解技術處理化工制藥廢水的效能與機理研究[D].天津大學,2012.

 

本文轉自:谷騰環保網

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