制藥廢水中抗生素的處理技術(shù)

———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(jìn)步，制藥產(chǎn)業(yè)的快速進(jìn)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(dá)2.5億噸，而未經(jīng)處理的部分高達(dá)一半之多。近年來，中國多地河流水域已檢出存在嚴(yán)峻的抗生素污染問題?？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討論方向。

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(xì)菌和超級細(xì)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(jìn)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，采納具有強(qiáng)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)。根據(jù)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)

臭氧的氧化性特別強(qiáng)，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(qiáng)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)覺對頭孢曲松鈉、青霉素和恩諾沙星，在pH=7的緩沖溶液中進(jìn)行臭氧氧化處理時，溶液中會形成較多的·OH，從而達(dá)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(jìn)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，討論結(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(dá)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(dá)到99.5%、86%、70%。

2.2.3Fenton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(jìn)而將抗生素分解。

ELMOLLA等人通過Fenton法討論發(fā)覺，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)覺用Fenton技術(shù)能夠?qū)Π⒛髁帧北任髁帧⒙冗蛭髁诌M(jìn)行降解，并且COD和DOC的去除率分別能夠達(dá)到81.4%和51.3%。

2.3物化處理技術(shù)

2.3.1膜分別法

膜分別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(jìn)行分別的方法。GUO等人采納兩性離子膜分別抗生素紅霉素(ERY)與NaCl，當(dāng)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，能夠有效分別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(jìn)行討論，發(fā)覺在肯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(jìn)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(jìn)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)，試驗表明在堿度為25mg/L、濁度為10NTU、0.03mol/L的TC最高去除率可達(dá)到90.03%，0.02mol/L的OTC最高去除率可達(dá)到91.95%。物化法對抗生素的降解效率普遍較高，但目前所采納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簡單、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(qiáng)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。

1、引言

隨著世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，制藥產(chǎn)業(yè)的快速進(jìn)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(dá)2.5億噸，而未經(jīng)處理的部分高達(dá)一半之多。近年來，中國多地河流水域已檢出存在嚴(yán)峻的抗生素污染問題?？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討論方向。

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(xì)菌和超級細(xì)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(jìn)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，采納具有強(qiáng)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)。根據(jù)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)

臭氧的氧化性特別強(qiáng)，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(qiáng)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)覺對頭孢曲松鈉、青霉素和恩諾沙星，在pH=7的緩沖溶液中進(jìn)行臭氧氧化處理時，溶液中會形成較多的·OH，從而達(dá)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(jìn)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，討論結(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(dá)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(dá)到99.5%、86%、70%。

2.2.3Fenton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(jìn)而將抗生素分解。

ELMOLLA等人通過Fenton法討論發(fā)覺，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)覺用Fenton技術(shù)能夠?qū)Π⒛髁?、氨比西林、氯唑西林進(jìn)行降解，并且COD和DOC的去除率分別能夠達(dá)到81.4%和51.3%。

2.3物化處理技術(shù)

2.3.1膜分別法

膜分別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(jìn)行分別的方法。GUO等人采納兩性離子膜分別抗生素紅霉素(ERY)與NaCl，當(dāng)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，能夠有效分別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(jìn)行討論，發(fā)覺在肯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(jìn)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(jìn)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)，試驗表明在堿度為25mg/L、濁度為10NTU、0.03mol/L的TC最高去除率可達(dá)到90.03%，0.02mol/L的OTC最高去除率可達(dá)到91.95%。物化法對抗生素的降解效率普遍較高，但目前所采納的吸附劑多為活性炭