论文部分内容阅读
[摘 要]对电化学方法对磷霉素钠只要废水处理的效果进行了全面科学的分析，同时也详细的研究了反应温度、氯化钠浓度、初始的PH值和电流大小等众多因素对处理效果产生的影响，在实验之后发现，当反应的温度达到80℃、氯化钠的浓度达到0.2mol/L，PH值为3.42，电流为4.0A的时候，反应进行180分钟的时候有机磷的浓度都有所下降，这也说明在经过了相应的处理之后，其可生化性有了显著的提升和完善。
[关键词]磷霉素钠；制药废水；电化学处理
中图分类号：U284.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0362-01
某制药厂合成磷霉素钠的生产工艺相对比较复杂，同时原材料和生产过程中所引入的物质及反应中所产生的中间物质的种类也相对比较多，在对物质进行分离和提纯的过程中也会融入一些有机溶剂，这样一来也就使得生产的过程中会产生非常多的废水，水中所含杂质复杂性较高，因此废水当中的毒性较大，可生化性也不强，对其处理的过程中有物化法、生化法等，在这些方法当中，生化法处理的细菌很难大量的培养，同时处理的过程中也不会产生较大的负荷，可以有效的减少水中的有机物，对有机磷作用非常明显，这样也就降低了废水中的毒性，确保后续生化处理工艺得以顺利的操作。
1、试验
1.1装置
试验装置主要有直流电源、电极、反应器主体和磁力加热搅拌器构成，反应器内的溶剂为500ml，其工作的电流主要是直流稳压电源供给，阳极是10cmx6cm的肽网电极和涂层电极，使用磁力加热搅拌器完成液体搅拌流程，在调节PH值的过程中主要采用的试剂是浓硫酸，同时在这一过程中还要使用专业的PH测试计对其进行检测。
1.2 方法
取500mL磷霉素钠制药废水于反应器中，加入适量支持电解质（NaCl），并搅拌溶解，加入电极进行试验，分别改变反应温度、电解质浓度、溶液初始pH和电流等参数，定时取样，分析测定废水中CODCr，总磷（TP），磷酸盐（PO43--P）的含量，总磷与磷酸盐的质量差即为有机磷的含量，按式（1）计算不同时间内CODCr和有机磷的去除率（η）：
η=（1-CtC0）×100%（1）
其中，C0为废水中CODCr和有机磷初始濃度，mgL；Ct为t时刻废水中CODCr和有机磷浓度，mgL。
2、结果
2.1影响因素
2.1.1温度
磷霉素钠制药过程中所产生的废水是一种很难降解的水，如果在这一过程中只是采用电化学方法对其予以调整和处理，处理的效果是不尽人意的，在对其进行了一定的研究之后我们发现提高废水自身的温度可以使得电化学方法应用的效果更好，所以在试验的过程中首先我们要考虑到的一个因素就是温度因素。
在试验的过程中量取500ml的磷霉素钠废水，在电流为4.0A，氯化钠的浓度为0.2mol/L的时候将废水的PH值调节到7，电机的间距是0.5cm的情况下，通过磁力加热搅拌器对刚刚量取的废水进行加热处理，同时还要将废水的温度控制在50、55和80℃的时候对其进行试验，这样就可以得知反映温度对污染物处理的影响。
电化学法处理废水时，有机物的降解一般分为2个过程：1）大分子有机物被分解成小分子有机物；2）小分子有机物进一步被无机化，转变为CO2和其他无机物。反应温度升高，可降低各步反应的活化能，使得反应速率加快；同时温度升高，增加了溶液的电导率，在恒电流条件下，降低了极板两端电压，进而节约了能耗。电化学处理含氯离子废水，电化学原位生成活性氯是污染物降解的主要原因，但如果反应温度过高，活性氯的分解速率加快，反而造成污染物去除率降低；同时试验设备在高温下的腐蚀速率加剧。因此综合考虑，最终确定试验温度为80℃左右。
2.1.2电解质浓度
用量杯量取500毫升的磷霉素钠制药的废水，在电流为4A的时候对废水进行适当的调整，将其PH值调整到7.05，电极之间的距离为0.5厘米，将反应的温度控制在80℃，之后进行试验，试验的过程中要对电解质氯化钠的加入量对处理效果的影响进行详细的观察。
将电化学体系中引入的Cl-作为氧化剂的来源，当阳极电位大于其析出电位时，Cl-在阳极转化为Cl2，并进一步生成活性氯来氧化分解污染物。随着电解质NaCl浓度的增加，CODCr的去除率在90～180min内呈减缓趋势，这可能是由于过多的Cl-会影响CODCr的测定造成的。在30～150min内，有机磷去除率随着Cl-浓度的增大而增加；当处理180min后，在NaCl浓度为0.2和0.3mol/L条件下，电化学法对有机磷去除率相当，约为55%。由于NaCl投加量过大会使废水盐度升高，不利于后续处理，因而选定适宜的NaCl投加量为0.2mol/L。
2.1.3 初始pH
取500mL磷霉素钠废水，在电流为4.0A，反应温度为80℃，NaCl浓度为0.2molL，电极间距为0.5cm的试验条件下，对初始pH为10.62的废水，用浓硫酸调节废水pH，考察初始pH对处理效果的影响。
溶液的pH是影响电化学氧化法处理效果的一个重要因素。当废水初始pH为3.42时，对污染物的去除效果最佳，处理180min后，CODCr和有机磷的去除率分别达64.6%和62.7%。磷霉素钠废水中有机磷污染物均具有碱性的磷酸基基团，属于强Levis碱，电化学氧化作用可破坏磷霉素钠分子中的C—P键，无机态磷在酸性条件下以离子形式分布于水体中，可增大废水的导电性，有利于污染物的去除；而在碱性条件下，废水中的磷酸盐会在电极表面结垢，形成一层灰白色膜，降低传质效率和电流效率，影响污染物的去除效果。对于初始pH为3.42的废水，经过电化学处理后，出水pH为6.70左右，无需调节pH即可进入后续生化单元。综上所述，确定初始pH为3.42左右为宜。
2.1.4 电流
取500mL磷霉素钠废水，在反应温度为80℃，NaCl浓度为0.2molL，初始pH为3.42，电极间距为0.5cm的条件下，改变电流大小进行试验，考察不同电流大小对处理效果的影响。如图1所示。
由图1可知，CODCr和有机磷的去除率随着电流的增大而增加，当电流为4.0A时，在60min内，有机磷的去除率上升幅度较大，主要是因为电流较大，电极在单位时间内产生的活性氯数量多，对污染物的氧化速率较快。随着反应的进行，污染物去除速率的增加幅度逐渐趋于平缓。反应180min后，CODCr和有机磷浓度分别由12086mg/L和1375mg/L降低至4254mg/L和502mg/L，去除率达64.8%和63.5%。因此，选定适宜的电流为4.0A。
2.2可生化性的变化
为了更好的了解磷霉素钠制药废水在经过了电化学氧化处理之后的可生化效果，在最佳的实验条件下对电化学氧化过程中的磷霉素钠制药废水的可生化性进行了试验和研究。
3、结论
电化学氧化的方法在磷霉素钠制药废水处理的过程中，温度对化学反应的效果存在着非常显著的影响，处理的效果明显的得到了改善，如果将其和室温条件下的处理结果相比，高温下杂质的清除效果有了非常显著的改进。
参考文献：
[1]李淼，冯传平，胡伟武，张振亚，杉浦则夫.Ti/RuO2-Pt电极电化学降解苯酚废水研究[J].环境科学与技术.2008（08）
[2]王程远，胡翔，李毅，王国才.电化学氧化法处理高浓度氨氮废水的研究[J].工业用水与废水.2008（03）
[3] 夏元东，周立綮. 制药废水采用微生物絮凝剂和粉煤灰过滤预处理的初步试验研究[J]. 内蒙古环境科学. 2008（05）
[关键词]磷霉素钠；制药废水；电化学处理
中图分类号：U284.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0362-01
某制药厂合成磷霉素钠的生产工艺相对比较复杂，同时原材料和生产过程中所引入的物质及反应中所产生的中间物质的种类也相对比较多，在对物质进行分离和提纯的过程中也会融入一些有机溶剂，这样一来也就使得生产的过程中会产生非常多的废水，水中所含杂质复杂性较高，因此废水当中的毒性较大，可生化性也不强，对其处理的过程中有物化法、生化法等，在这些方法当中，生化法处理的细菌很难大量的培养，同时处理的过程中也不会产生较大的负荷，可以有效的减少水中的有机物，对有机磷作用非常明显，这样也就降低了废水中的毒性，确保后续生化处理工艺得以顺利的操作。
1、试验
1.1装置
试验装置主要有直流电源、电极、反应器主体和磁力加热搅拌器构成，反应器内的溶剂为500ml，其工作的电流主要是直流稳压电源供给，阳极是10cmx6cm的肽网电极和涂层电极，使用磁力加热搅拌器完成液体搅拌流程，在调节PH值的过程中主要采用的试剂是浓硫酸，同时在这一过程中还要使用专业的PH测试计对其进行检测。
1.2 方法
取500mL磷霉素钠制药废水于反应器中，加入适量支持电解质（NaCl），并搅拌溶解，加入电极进行试验，分别改变反应温度、电解质浓度、溶液初始pH和电流等参数，定时取样，分析测定废水中CODCr，总磷（TP），磷酸盐（PO43--P）的含量，总磷与磷酸盐的质量差即为有机磷的含量，按式（1）计算不同时间内CODCr和有机磷的去除率（η）：
η=（1-CtC0）×100%（1）
其中，C0为废水中CODCr和有机磷初始濃度，mgL；Ct为t时刻废水中CODCr和有机磷浓度，mgL。
2、结果
2.1影响因素
2.1.1温度
磷霉素钠制药过程中所产生的废水是一种很难降解的水，如果在这一过程中只是采用电化学方法对其予以调整和处理，处理的效果是不尽人意的，在对其进行了一定的研究之后我们发现提高废水自身的温度可以使得电化学方法应用的效果更好，所以在试验的过程中首先我们要考虑到的一个因素就是温度因素。
在试验的过程中量取500ml的磷霉素钠废水，在电流为4.0A，氯化钠的浓度为0.2mol/L的时候将废水的PH值调节到7，电机的间距是0.5cm的情况下，通过磁力加热搅拌器对刚刚量取的废水进行加热处理，同时还要将废水的温度控制在50、55和80℃的时候对其进行试验，这样就可以得知反映温度对污染物处理的影响。
电化学法处理废水时，有机物的降解一般分为2个过程：1）大分子有机物被分解成小分子有机物；2）小分子有机物进一步被无机化，转变为CO2和其他无机物。反应温度升高，可降低各步反应的活化能，使得反应速率加快；同时温度升高，增加了溶液的电导率，在恒电流条件下，降低了极板两端电压，进而节约了能耗。电化学处理含氯离子废水，电化学原位生成活性氯是污染物降解的主要原因，但如果反应温度过高，活性氯的分解速率加快，反而造成污染物去除率降低；同时试验设备在高温下的腐蚀速率加剧。因此综合考虑，最终确定试验温度为80℃左右。
2.1.2电解质浓度
用量杯量取500毫升的磷霉素钠制药的废水，在电流为4A的时候对废水进行适当的调整，将其PH值调整到7.05，电极之间的距离为0.5厘米，将反应的温度控制在80℃，之后进行试验，试验的过程中要对电解质氯化钠的加入量对处理效果的影响进行详细的观察。
将电化学体系中引入的Cl-作为氧化剂的来源，当阳极电位大于其析出电位时，Cl-在阳极转化为Cl2，并进一步生成活性氯来氧化分解污染物。随着电解质NaCl浓度的增加，CODCr的去除率在90～180min内呈减缓趋势，这可能是由于过多的Cl-会影响CODCr的测定造成的。在30～150min内，有机磷去除率随着Cl-浓度的增大而增加；当处理180min后，在NaCl浓度为0.2和0.3mol/L条件下，电化学法对有机磷去除率相当，约为55%。由于NaCl投加量过大会使废水盐度升高，不利于后续处理，因而选定适宜的NaCl投加量为0.2mol/L。
2.1.3 初始pH
取500mL磷霉素钠废水，在电流为4.0A，反应温度为80℃，NaCl浓度为0.2molL，电极间距为0.5cm的试验条件下，对初始pH为10.62的废水，用浓硫酸调节废水pH，考察初始pH对处理效果的影响。
溶液的pH是影响电化学氧化法处理效果的一个重要因素。当废水初始pH为3.42时，对污染物的去除效果最佳，处理180min后，CODCr和有机磷的去除率分别达64.6%和62.7%。磷霉素钠废水中有机磷污染物均具有碱性的磷酸基基团，属于强Levis碱，电化学氧化作用可破坏磷霉素钠分子中的C—P键，无机态磷在酸性条件下以离子形式分布于水体中，可增大废水的导电性，有利于污染物的去除；而在碱性条件下，废水中的磷酸盐会在电极表面结垢，形成一层灰白色膜，降低传质效率和电流效率，影响污染物的去除效果。对于初始pH为3.42的废水，经过电化学处理后，出水pH为6.70左右，无需调节pH即可进入后续生化单元。综上所述，确定初始pH为3.42左右为宜。
2.1.4 电流
取500mL磷霉素钠废水，在反应温度为80℃，NaCl浓度为0.2molL，初始pH为3.42，电极间距为0.5cm的条件下，改变电流大小进行试验，考察不同电流大小对处理效果的影响。如图1所示。
由图1可知，CODCr和有机磷的去除率随着电流的增大而增加，当电流为4.0A时，在60min内，有机磷的去除率上升幅度较大，主要是因为电流较大，电极在单位时间内产生的活性氯数量多，对污染物的氧化速率较快。随着反应的进行，污染物去除速率的增加幅度逐渐趋于平缓。反应180min后，CODCr和有机磷浓度分别由12086mg/L和1375mg/L降低至4254mg/L和502mg/L，去除率达64.8%和63.5%。因此，选定适宜的电流为4.0A。
2.2可生化性的变化
为了更好的了解磷霉素钠制药废水在经过了电化学氧化处理之后的可生化效果，在最佳的实验条件下对电化学氧化过程中的磷霉素钠制药废水的可生化性进行了试验和研究。
3、结论
电化学氧化的方法在磷霉素钠制药废水处理的过程中，温度对化学反应的效果存在着非常显著的影响，处理的效果明显的得到了改善，如果将其和室温条件下的处理结果相比，高温下杂质的清除效果有了非常显著的改进。
参考文献：
[1]李淼，冯传平，胡伟武，张振亚，杉浦则夫.Ti/RuO2-Pt电极电化学降解苯酚废水研究[J].环境科学与技术.2008（08）
[2]王程远，胡翔，李毅，王国才.电化学氧化法处理高浓度氨氮废水的研究[J].工业用水与废水.2008（03）
[3] 夏元东，周立綮. 制药废水采用微生物絮凝剂和粉煤灰过滤预处理的初步试验研究[J]. 内蒙古环境科学. 2008（05）