化學(xué)合成類制藥是指采用一個化學(xué)反應(yīng)或者一系列化學(xué)反應(yīng)生成藥物活性成分的過程,通常會用到多種原輔材料,反應(yīng)過程復(fù)雜,在各個環(huán)節(jié)都有產(chǎn)生廢水的可能?;瘜W(xué)合成制藥生產(chǎn)一種原料藥往往需要10余步反應(yīng),使用的原材料可多達(dá)30-40種。原材料投入量大,產(chǎn)出比小,利用率較低,原料總耗可達(dá)10Kg/kg產(chǎn)品以上,有的甚至超過20Kg/kg,其中大部分物質(zhì)最終成為廢水、廢氣和固廢,產(chǎn)生量大,成分復(fù)雜?;瘜W(xué)合成制藥過程通常產(chǎn)生六種典型性難處理廢水,本文對三種典型性質(zhì)制藥廢水處理原理和實際處理效果進(jìn)行分析和介紹,以期對類似企業(yè)的工業(yè)廢水處理提供有價值的參考。
1、含氰廢水
含氰廢水主要來源于選礦、有色金屬冶煉、煉焦、化工、制革等工業(yè)生產(chǎn),氰化物是劇毒物質(zhì),從環(huán)境工程和生物安全角度考慮應(yīng)非常重視含氰廢水除毒處理問題。傳統(tǒng)的含氰廢水處理技術(shù)包括酸回收、膜分離法、萃取法、氣提法、化學(xué)絡(luò)合法、化學(xué)氧化法等?;瘜W(xué)氧化法操作簡單、易于實現(xiàn)工業(yè)化而被大規(guī)模的應(yīng)用?;瘜W(xué)氧化法是利用了氰化物在堿性條件下易于被氧化的特點。常用的氧化劑有含氯氧化劑、過氧化氫、臭氧等,含氯氧化劑的缺點在于反應(yīng)過程中可能產(chǎn)生毒性較高的氯代有機(jī)副產(chǎn)物,臭氧氧化由于其投資和運行成本較高,尚未廣泛用于處理含氰廢水。因此,通常采用過氧化氫氧化比較合適。氰化物在堿性條件下被過氧化氫氧化為氰酸鹽CNO-,然后氰酸鹽繼續(xù)水解成碳酸銨或碳酸氫銨?;瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下:
由于過氧化氫與氰化物反應(yīng)速率較慢,因此會添加金屬離子催化劑,如常見的銅離子加快化學(xué)反應(yīng)速率。同時,對于pH的控制問題,在酸性條件下,CN-會以HCN的形式揮發(fā),對操作人員安全構(gòu)成威脅。綜合考慮氧化速率和金屬離子催化劑的沉淀問題,經(jīng)過反復(fù)多次的實驗,選擇在pH=9的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在破氰釜內(nèi)升溫至80℃進(jìn)行破氰處理,Cu2+投加濃度控制40mg/L,反應(yīng)時間60min。盡管按照化學(xué)反應(yīng)方程式(1),理論CN-與H2O2反應(yīng)的摩爾比為1:1,但在實際操作過程中,考慮到廢水中除了CN-外,還有其他COD消耗雙氧水,同時在堿性和高溫條件下,雙氧水自身存在分解,因此,研究案例雙氧水的投加量按摩爾比3:1進(jìn)行過量投加,實際處理破氰完畢后的廢水中氰化物的含量小于1mg/L。含氰廢水經(jīng)過處理后,冷卻降溫,排放至綜合廢水調(diào)節(jié)池再進(jìn)行生化處理。
2、含抗生素廢水
抗生素廢水的成分十分復(fù)雜,含有多種難降解的有機(jī)物和無機(jī)物,處理起來十分困難。抗生素通常是殺菌物質(zhì),對微生物有較強(qiáng)的破壞作用,廢水中的抗生素需破壞后方可進(jìn)入生化系統(tǒng)。通常處理采用高級氧化對抗生素的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞。
對含抗生素如何進(jìn)行處理,提出采用水解破壞分子結(jié)構(gòu)的方法。水解反應(yīng)發(fā)生在物質(zhì)與水之間,是很重要的化學(xué)反應(yīng),許多抗生素容易發(fā)生水解。水解反應(yīng)在酸性條件下、中性條件下及堿性條件下均可能發(fā)生,不過水解速率有所區(qū)別,水解反應(yīng)可產(chǎn)生一個或多個產(chǎn)物,由母體化合物結(jié)構(gòu)決定??股氐乃獾闹饕h(huán)境因子是pH和溫度。
3、高濃度氨氮廢水預(yù)處理
在化學(xué)合成制藥生產(chǎn)環(huán)節(jié),根據(jù)生產(chǎn)原料和工藝,會產(chǎn)生高濃度氨氮廢水。對于高氨氮廢水的處理,根據(jù)不同濃度有不同的處理方法。目前,廣泛應(yīng)用的方法主要有物化法和生物法。對于含高濃度的氨氮廢水,不宜直接采用生化法對其進(jìn)行處理,普遍采用物化法先對其進(jìn)行預(yù)處理,大幅度降低氨氮濃度后,再采用生化的方式進(jìn)行處理。物化法主要有吹脫法、電解法、化學(xué)沉淀法等,其中,吹脫法應(yīng)用簡單,是一種典型的被廣泛應(yīng)用的物理化學(xué)處理法。其化學(xué)反應(yīng)方程式是NH4++OH-=NH3+H2O,具體操作是向高氨氮廢水中加入液堿,升高廢水pH值至11,由于OH-濃度增加,電離平衡向右進(jìn)行產(chǎn)生氨氣,然后再通入空氣將液相中的氨氣吹脫到空氣中,從而降低液相中的氨氮濃度。
在化學(xué)合成制藥過程中,高氨氮廢水往往還具有高鹽、高有機(jī)物的特點。至于一般廢水同時具有以上兩種或者三種水質(zhì)特點的廢水。
4、結(jié)語
化學(xué)合成制藥廢水根據(jù)各生產(chǎn)工藝,廢水種類多,性質(zhì)各不一樣,盡管排放標(biāo)準(zhǔn)不是非常嚴(yán)格,但是如果各種有特點的廢水不經(jīng)過合適的預(yù)處理手段,混合后經(jīng)過生化處理,達(dá)標(biāo)的難度非常大。因此,選擇合適的預(yù)處理方式對不同性質(zhì)的廢水首先進(jìn)行有針對性的預(yù)處理不僅有必要,而且是最終出水能否達(dá)標(biāo)的決定性因素。在含氰廢水、含二氯甲烷廢水、高氨氮廢水的預(yù)處理,通過實際研究案例,有對性的提出了采用雙氧水堿性氧化、蒸餾和加熱堿性吹脫的預(yù)處理方式,均取得很好的效果,為其他類似的化學(xué)合成制藥廢水處理具有重要的參考和借鑒價值。