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制药废水中抗生素的处理技术

发布时间:2021-2-23 15:04:21  中国污水处理工程网

  1、引言

  随着世界科学技术的进步,制药产业的迅速发展,中国已成为世界制药领域主要的原料生产国。然而,由此也产生了大量的制药废水。据统计,中国每年的制药废水产量高达2.5亿吨,而未经处理的部分高达一半之多。近年来,中国多地河流水域已检出存在严重的抗生素污染问题。抗生素污染已成为中国乃至全球面临的重大环境问题之一,如何处理环境中的抗生素,必将成为一个重要的研究方向。

  2、抗生素废水处理方法

  目前,处理抗生素废水的方法主要有生物处理法、高级氧化技术、物化处理技术。

  2.1 生物处理法

  现今使用最广泛的方法是生物处理法,生物处理技术通过微生物的生命活动来代谢制药废水中的抗生素,但是对于含有高毒性污染物的抗生素废水,过高的毒性会导致微生物死亡,所以使用生物处理技术时会受到污染物浓度的限制。

  生物处理法成本低,是目前低浓度抗生素废水处理的主流技术,但处理高浓度废水时,抗生素还会残留从而使生物处理效果不稳定,并且对于好氧和厌氧生物易产生耐药性细菌和超级细菌,这可能会降低原有抗生素的降解效果,因此在处理之前一般还需使用物化法处理抗生素,对其进行初步降解。

  2.2 高级氧化技术

  高级氧化技术指利用电、光、超声、外加催化剂、高温高压等条件下,采用具有强氧化性的物质将抗生素变成对环境影响较小的小分子物质。按照自由基途径的不同,可以分为臭氧氧化技术、Fenton氧化技术、光解法、电化学氧化技术、超声氧化技术等。

  2.2.1 臭氧氧化技术

  臭氧的氧化性非常强,它能与抗生素直接或间接发生氧化反应。在水中臭氧可以直接与抗生素反应,或分解出·OH,同为强氧化剂的·OH能够与O3一起发生反应,用于降解抗生素。BALCIOGLU等人发现对头孢曲松钠、青霉素和恩诺沙星,在pH=7的缓冲溶液中进行臭氧氧化处理时,溶液中会形成较多的·OH,从而达到较高的COD去除率。

  2.2.2 电化学氧化技术

  电化学氧化指抗生素直接在电极上面发生化学反应转化为无污染的物质,或者在电极表面上产生·OH,进一步氧化分解抗生素。JAEA等人利用电化学氧化技术降解含林可霉素和氧氟沙星的废水,研究结果表明该技术对林可霉素的降解效率约为30%,而对氧氟沙星的去除率能够达到99%以上。WANG等人利用SnO2-Sb/Ti电极处理环丙沙星抗生素废水,经过120min处理后,环丙沙星降解率及COD和TOC去除率可分别达到99.5%、86%、70%。

  2.2.3 Fenton氧化技术

  Fenton氧化技术指在pH值为3~5时,Fe2+能够催化过氧化氢分解产生·OH,进而将抗生素分解。

  ELMOLLA等人通过Fenton法研究发现,在pH=3、H2O2/COD与H2O2/Fe2+的摩尔比分别为1.5和20时,2min内能够将阿莫西林、氨苄青霉素和氯西林完全降解。ELMOLLA等人发现用Fenton技术能够对阿莫西林、氨比西林、氯唑西林进行降解,并且COD和DOC的去除率分别能够达到81.4%和51.3%。

  2.3 物化处理技术

  2.3.1 膜分离法

  膜分离法指通过各组分选择渗透性的差异,从而对多组分物质进行分离的方法。GUO等人采用两性离子膜分离抗生素红霉素(ERY)与NaCl,当使用PA-ZWI-6h作为过滤膜时,过滤9h后单侧膜的ERY浓度从初始的100增加到310,能够有效分离ERY与NaCl。

  2.3.2 吸附法

  刘希对制药工业产生的抗生素废水进行研究,发现在一定条件下膨润土与酸改性膨润土都可对土霉素(OTC)和四环素(TC)进行吸附,且酸改性膨润土的吸附效果更好,能够作为环境友好的抗生素吸附剂进行推广应用。

  2.3.3 混凝法

  王元宏等人制备了新型混凝剂聚硅酸铝镁锌(PSAMZ),用于处理四环素(TC)和土霉素(OTC),实验表明在碱度为25mg/L、浊度为10NTU、0.03mol/L的TC最高去除率可达到90.03%,0.02mol/L的OTC最高去除率可达到91.95%。物化法对抗生素的降解效率普遍较高,但目前所采用的吸附剂多为活性炭,成本很高,且不能彻底降解抗生素,只是将其转移至另一个相中。

  3、结论与展望

  针对抗生素制药废水组分复杂、污染浓度高的特点,一般使用物理、生物、高级氧化组合工艺来处理。然而,就目前国内外的处理技术而言,还未有效果显著、特异性较强的处理技术。因此,加快抗生素制药废水处理的技术研发将对于保障人群健康及环境健康有重要意义。(来源:陕西中医药大学 药学院)

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