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制藥廢水中抗生素的處理技術(shù)

  1、引言

  隨著世界科學(xué)技術(shù)的進步,制藥產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,中國已成為世界制藥領(lǐng)域主要的原料生產(chǎn)國。然而,由此也產(chǎn)生了大量的制藥廢水。據(jù)統(tǒng)計,中國每年的制藥廢水產(chǎn)量高達2.5億噸,而未經(jīng)處理的部分高達一半之多。近年來,中國多地河流水域已檢出存在嚴重的抗生素污染問題??股匚廴疽殉蔀橹袊酥寥蛎媾R的重大環(huán)境問題之一,如何處理環(huán)境中的抗生素,必將成為一個重要的研究方向。

  2、抗生素廢水處理方法

  目前,處理抗生素廢水的方法主要有生物處理法、高級氧化技術(shù)、物化處理技術(shù)。

  2.1 生物處理法

  現(xiàn)今使用最廣泛的方法是生物處理法,生物處理技術(shù)通過微生物的生命活動來代謝制藥廢水中的抗生素,但是對于含有高毒性污染物的抗生素廢水,過高的毒性會導(dǎo)致微生物死亡,所以使用生物處理技術(shù)時會受到污染物濃度的限制。

  生物處理法成本低,是目前低濃度抗生素廢水處理的主流技術(shù),但處理高濃度廢水時,抗生素還會殘留從而使生物處理效果不穩(wěn)定,并且對于好氧和厭氧生物易產(chǎn)生耐藥性細菌和超級細菌,這可能會降低原有抗生素的降解效果,因此在處理之前一般還需使用物化法處理抗生素,對其進行初步降解。

  2.2 高級氧化技術(shù)

  高級氧化技術(shù)指利用電、光、超聲、外加催化劑、高溫高壓等條件下,采用具有強氧化性的物質(zhì)將抗生素變成對環(huán)境影響較小的小分子物質(zhì)。按照自由基途徑的不同,可以分為臭氧氧化技術(shù)、Fenton氧化技術(shù)、光解法、電化學(xué)氧化技術(shù)、超聲氧化技術(shù)等。

  2.2.1 臭氧氧化技術(shù)

  臭氧的氧化性非常強,它能與抗生素直接或間接發(fā)生氧化反應(yīng)。在水中臭氧可以直接與抗生素反應(yīng),或分解出·OH,同為強氧化劑的·OH能夠與O3一起發(fā)生反應(yīng),用于降解抗生素。BALCIOGLU等人發(fā)現(xiàn)對頭孢曲松鈉、青霉素和恩諾沙星,在pH=7的緩沖溶液中進行臭氧氧化處理時,溶液中會形成較多的·OH,從而達到較高的COD去除率。

  2.2.2 電化學(xué)氧化技術(shù)

  電化學(xué)氧化指抗生素直接在電極上面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無污染的物質(zhì),或者在電極表面上產(chǎn)生·OH,進一步氧化分解抗生素。JAEA等人利用電化學(xué)氧化技術(shù)降解含林可霉素和氧氟沙星的廢水,研究結(jié)果表明該技術(shù)對林可霉素的降解效率約為30%,而對氧氟沙星的去除率能夠達到99%以上。WANG等人利用SnO2-Sb/Ti電極處理環(huán)丙沙星抗生素廢水,經(jīng)過120min處理后,環(huán)丙沙星降解率及COD和TOC去除率可分別達到99.5%、86%、70%。

  2.2.3 Fenton氧化技術(shù)

  Fenton氧化技術(shù)指在pH值為3~5時,F(xiàn)e2+能夠催化過氧化氫分解產(chǎn)生·OH,進而將抗生素分解。

  ELMOLLA等人通過Fenton法研究發(fā)現(xiàn),在pH=3、H2O2/COD與H2O2/Fe2+的摩爾比分別為1.5和20時,2min內(nèi)能夠?qū)⒛髁?、氨芐青霉素和氯西林完全降解。ELMOLLA等人發(fā)現(xiàn)用Fenton技術(shù)能夠?qū)Π⒛髁?、氨比西林、氯唑西林進行降解,并且COD和DOC的去除率分別能夠達到81.4%和51.3%。

  2.3 物化處理技術(shù)

  2.3.1 膜分離法

  膜分離法指通過各組分選擇滲透性的差異,從而對多組分物質(zhì)進行分離的方法。GUO等人采用兩性離子膜分離抗生素紅霉素(ERY)與NaCl,當使用PA-ZWI-6h作為過濾膜時,過濾9h后單側(cè)膜的ERY濃度從初始的100增加到310,能夠有效分離ERY與NaCl。

  2.3.2 吸附法

  劉希對制藥工業(yè)產(chǎn)生的抗生素廢水進行研究,發(fā)現(xiàn)在一定條件下膨潤土與酸改性膨潤土都可對土霉素(OTC)和四環(huán)素(TC)進行吸附,且酸改性膨潤土的吸附效果更好,能夠作為環(huán)境友好的抗生素吸附劑進行推廣應(yīng)用。

  2.3.3 混凝法

  王元宏等人制備了新型混凝劑聚硅酸鋁鎂鋅(PSAMZ),用于處理四環(huán)素(TC)和土霉素(OTC),實驗表明在堿度為25mg/L、濁度為10NTU、0.03mol/L的TC最高去除率可達到90.03%,0.02mol/L的OTC最高去除率可達到91.95%。物化法對抗生素的降解效率普遍較高,但目前所采用的吸附劑多為活性炭,成本很高,且不能徹底降解抗生素,只是將其轉(zhuǎn)移至另一個相中。

  3、結(jié)論與展望

  針對抗生素制藥廢水組分復(fù)雜、污染濃度高的特點,一般使用物理、生物、高級氧化組合工藝來處理。然而,就目前國內(nèi)外的處理技術(shù)而言,還未有效果顯著、特異性較強的處理技術(shù)。因此,加快抗生素制藥廢水處理的技術(shù)研發(fā)將對于保障人群健康及環(huán)境健康有重要意義。( >

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