Metody čištění farmaceutických odpadních vod obsahujících kyanidy

Úvod

S rychlým rozvojem farmaceutického průmyslu, léčba kyanid - obsah odpadních vod se stal důležitým problémem v oblasti ochrany životního prostředí. Kyanid je vysoce toxická látka a i malé množství může způsobit velké škody na lidském zdraví a životním prostředí. Vypouštění farmaceutické odpadní vody Obsah kyanidu bez řádného ošetření představuje vážnou hrozbu pro vodní zdroje, vodní organismy a celý ekosystém. Proto je zásadní zavést účinné metody čištění, které sníží obsah kyanidu ve farmaceutických odpadních vodách na přijatelnou úroveň.

Zdroje a nebezpečí kyanidu ve farmaceutických odpadních vodách

Zdroje

Kyanid se používá v některých farmaceutických syntetických procesech. Například při výrobě některých léčiv mohou být sloučeniny obsahující kyanid použity jako suroviny nebo reakční meziprodukty. Během výrobního procesu se kyanid nevyhnutelně dostává do odpadních vod, což vede ke vzniku farmaceutických odpadních vod obsahujících kyanid.

Nebezpečí

1. Toxicita pro lidiKyanid může inhibovat aktivitu cytochromoxidázy v lidském těle, blokovat normální přenos elektronů v dýchacím řetězci a nakonec vést k hypoxii tkání. V závažných případech může způsobit rychlou smrt. I dlouhodobé vystavení nízkým koncentracím kyanidu může způsobit chronickou otravu, která ovlivňuje nervový systém, kardiovaskulární systém a další fyziologické funkce.

2. Poškození ekosystémuVe vodním prostředí je kyanid vysoce toxický pro ryby a další vodní organismy. Může poškozovat žábry a nervový systém vodních organismů, čímž snižuje jejich schopnost dýchat a přežít. Navíc se kyanid může hromadit a zvětšovat v potravním řetězci, což představuje hrozbu pro organismy na vyšších úrovních potravního řetězce.

Běžné metody čištění farmaceutických odpadních vod obsahujících kyanidy

Metoda chemické oxidace

1.Alkalická chlorace

• ZásadaZa alkalických podmínek (obvykle pH = 10 - 11) se do odpadní vody přidávají oxidační činidla obsahující chlór, jako je plynný chlór nebo chlornan sodný. Kyanid se nejprve oxiduje na kyanát a poté se dále oxiduje na oxid uhličitý a plynný dusík.

• VýhodyTato metoda má relativně dlouhou historii aplikace a je široce používána. Účinek čištění je stabilní a může účinně snížit obsah kyanidů v odpadních vodách. Potřebné vybavení je relativně jednoduché a obsluha je relativně snadno zvládnutelná.

• NevýhodyOxidační činidla obsahující chlór mohou reagovat s jinými organickými látkami v odpadní vodě za vzniku škodlivých vedlejších produktů, jako jsou trihalogenmethany, které jsou karcinogenní a mutagenní. Dávkování oxidačních činidel musí být navíc přesně kontrolováno. Pokud je množství příliš velké, způsobí to nadměrnou spotřebu chemikálií a zvýší náklady na čištění; pokud je množství příliš malé, účinek čištění nebude ideální.

1. Oxidace ozonu

• ZásadaOzon je silné oxidační činidlo. V procesu čištění odpadních vod může ozon přímo reagovat s kyanidem, rozbíjet vazbu v kyanidu a oxidovat ho na netoxické látky, jako je oxid uhličitý a dusík, prostřednictvím řady komplexních reakcí s volnými radikály.

• VýhodyOxidace ozonem má vysokou účinnost čištění a dokáže rychle rozložit kyanid. Do upravené vody nevnáší další škodlivé látky, čímž zabraňuje sekundárnímu znečištění. Zároveň může ozon hrát roli v dezinfekci a odbarvování odpadních vod, čímž zlepšuje celkovou kvalitu upravené vody.

• NevýhodyZařízení na výrobu ozonu je relativně drahé a spotřeba energie je vysoká. Rozpustnost ozonu ve vodě je relativně nízká, což omezuje jeho reakční účinnost. Kromě toho je stabilita ozonu nízká a je nutné jej vyrábět na místě, což zvyšuje složitost provozu a řízení procesu úpravy.

1. Oxidace peroxidu vodíku

• ZásadaV přítomnosti katalyzátoru, jako jsou ionty železa, se peroxid vodíku rozkládá za vzniku vysoce reaktivních hydroxylových radikálů. Tyto radikály mohou nejprve oxidovat kyanid na kyanát a poté dále oxidovat kyanát na netoxické látky.

• VýhodyPeroxid vodíku je relativně čisté oxidační činidlo a reakčními produkty jsou převážně voda a kyslík, které nezpůsobují sekundární znečištění. Proces čištění je relativně mírný a má určitou přizpůsobivost ke změnám v kvalitě odpadních vod.

• NevýhodySystém katalytické oxidace vyžaduje přísnou kontrolu reakčních podmínek, jako je hodnota pH a dávkování katalyzátoru. Pokud podmínky nejsou vhodné, účinnost oxidace se výrazně sníží. Navíc jsou náklady na peroxid vodíku relativně vysoké, což zvyšuje náklady na čištění odpadních vod.

Metoda biologické léčby

1. ZásadaNěkteré mikroorganismy mají schopnost degradovat kyanid. Za vhodných podmínek prostředí, jako je vhodná teplota, hodnota pH a rozpuštěný kyslík, mohou tyto mikroorganismy využívat kyanid jako zdroj uhlíku nebo dusíku pro růst a metabolismus a přeměňovat kyanid na netoxické látky, jako je oxid uhličitý, voda a amoniak. Například některé bakterie rodu Pseudomonas dokáží rozkládat kyanid řadou enzymatických reakcí.

2. VýhodyBiologické čištění je metoda šetrná k životnímu prostředí. Nevyžaduje velké množství chemických činidel, čímž snižuje produkci chemického odpadu. Provozní náklady jsou relativně nízké ve srovnání s některými metodami chemické oxidace, obzvláště vhodné pro čištění velkoobjemových odpadních vod obsahujících nízkou koncentraci kyanidů.

3. NevýhodyBiologické čištění je vysoce závislé na aktivitě mikroorganismů. Adaptabilita mikroorganismů na změny v kvalitě odpadních vod, jako je náhlé zvýšení koncentrace kyanidů, kolísání hodnoty pH a přítomnost toxických a inhibičních látek, je relativně nízká. Doba čištění je obvykle delší než u chemických oxidačních metod a je vyžadována velkoplošná reakční nádrž, která zabírá více půdních zdrojů.

Metoda fyzikálně-chemického zpracování

1. Adsorpční metoda

• ZásadaAdsorbenty, jako je aktivní uhlí, zeolit ​​a pryskyřice, se používají k adsorpci kyanidu v odpadních vodách. Aktivní uhlí s velkým specifickým povrchem a bohatou pórovitou strukturou dokáže adsorbovat kyanid fyzikálními a chemickými prostředky. Povrchové funkční skupiny na aktivním uhlí mohou interagovat s kyanidovými ionty prostřednictvím elektrostatické přitažlivosti a chemických vazeb.

• VýhodyAdsorpční metoda má jednoduchý provozní postup a dokáže účinně odstraňovat kyanidy s nízkou koncentrací z odpadních vod. Adsorbenty lze v některých případech regenerovat a znovu použít, což snižuje náklady na čištění. Lze ji také kombinovat s jinými metodami čištění pro další zlepšení účinku čištění.

• NevýhodyAdsorpční kapacita adsorbentů je omezená. Když je adsorbent nasycený, je třeba jej vyměnit nebo regenerovat. Proces regenerace je relativně složitý a může vyžadovat dodatečnou energii a chemikálie. Kromě toho jsou náklady na vysoce kvalitní adsorbenty relativně vysoké.

1. Metoda membránové separace

• ZásadaK oddělení kyanidu od odpadní vody lze použít membránové separační technologie, jako je reverzní osmóza, nanofiltrace a ultrafiltrace. Tyto membrány mají selektivní propustnost, která umožňuje průchod molekul vody a některých nízkomolekulárních látek, zatímco zadržují kyanid a další znečišťující látky s větší molekulovou hmotností. Například v procesu reverzní osmózy voda pod vysokým tlakem prochází polopropustnou membránou, zatímco kyanid je zachycen na straně vysokého tlaku.

• VýhodyMembránová separace dokáže dosáhnout vysoce účinné separace kyanidu s vysokou přesností. Může pracovat nepřetržitě a má malý půdorys. Kvalita upravené vody je relativně stabilní a splňuje přísné normy pro vypouštění.

• NevýhodyMembrána je náchylná k zanášení, což snižuje membránový tok a účinnost separace. Čištění a výměna membrány jsou nákladné. Kromě toho je počáteční investice do membránového separačního zařízení relativně vysoká.

Výběr a optimalizace procesů

Při výběru procesu čištění farmaceutických odpadních vod obsahujících kyanidy je třeba komplexně zvážit několik faktorů.

1. Kvalita odpadních vodAnalyzujte koncentraci kyanidu v odpadní vodě, přítomnost dalších znečišťujících látek, jako jsou těžké kovy a organické látky, a hodnotu pH odpadní vody. Pro odpadní vody s vysokým obsahem kyanidu mohou být vhodnější metody chemické oxidace; pro odpadní vody s nízkým obsahem kyanidu lze zvážit biologické čištění nebo fyzikálně-chemické metody čištění.

2. Požadavky na léčbuStanovte požadované normy pro vypouštění nebo požadavky na opětovné použití upravené vody. Pokud je norma pro vypouštění kyanidů velmi přísná, může být nutná kombinace několika metod čištění, aby se zajistilo, že upravená voda splňuje normu.

3. Ekonomické faktoryZvažte investiční náklady na zařízení na úpravu odpadních vod, provozní náklady včetně nákladů na chemikálie, spotřebu energie a mzdové náklady a náklady na úpravu a likvidaci kalů. Zvolte proces úpravy s rozumnými náklady a dobrými ekonomickými přínosy.

4. Dopad na životní prostředíUpřednostňujte metody čištění, které produkují méně sekundárního znečištění. Například ve srovnání s alkalickou chlorací produkují ozonová oxidace a biologické metody čištění méně škodlivých vedlejších produktů, což je šetrnější k životnímu prostředí.

Kromě toho je v samotném procesu čištění nezbytná i jeho neustálá optimalizace. Pravidelně sledovat kvalitu upravené vody, včas upravovat provozní parametry zařízení na čištění a provádět údržbu a opravy zařízení, aby byl zajištěn stabilní provoz systému čištění a dosažení dobrých účinků čištění.

Závěr

Čištění farmaceutických odpadních vod obsahujících kyanidy má velký význam pro ochranu životního prostředí a lidské zdraví. Různé metody čištění, včetně chemické oxidace, biologického čištění a fyzikálně-chemického čištění, mají své vlastní charakteristiky a oblasti použití. V praktických inženýrských aplikacích je nutné komplexně zvážit různé faktory, jako je kvalita odpadních vod, požadavky na čištění, ekonomické náklady a dopady na životní prostředí, a vybrat a optimalizovat vhodný proces čištění. S neustálým rozvojem vědy a techniky se budou i nadále objevovat účinnější, ekologicky šetrnější a nákladově efektivnější technologie čištění farmaceutických odpadních vod obsahujících kyanidy, které silně podpoří udržitelný rozvoj farmaceutického průmyslu a ochranu životního prostředí.