铁炭微电解法预处理拉米夫定制药废水的研究

1、INDUSTRIALWATERWASTEWATER工业用水与废水Vol41No6Dec.，2010铁炭微电解法预处理拉米夫定制药废水的研究王元月1，3，单保庆2，3，孙力平1，3，李志伟1，3，郭建1，3，殷仁达1（1.天津城市建设学院环境与市政工程系，天津300384；2.中国科学院生态环境研究中心，北京300384）100085；3.天津市水质科学与技术重点实验室，天津摘要：试验采用铁炭微电解法预处理高浓度拉米夫定制药废水，通过改变进水pH值、铁炭体积比和反应时间等条件考查其对CODCr和色度指标的去除情况。最佳工况参数如下：进水pH值为3，铁炭体积比为21，反应时间为2h，在反应过程中从

2、铁炭底部加以曝气。结果表明，该工艺处理CODCr和BOD5的质量浓度分别为13600和1950mgL、色度为3000倍的废水，其CODCr和色度的去除率分别达到56和90，m（BOD5）m（CODCr）由014提高到045，废水可生化性得到改善。铁炭微电解法处理拉米夫定制药废水具有操作简便、成本低、处理效果好、不产生二次污染等优点，适合作为拉米夫定制药废水的预处理方法。关键词：铁炭微电解；预处理；拉米夫定中图分类号：X787.031文献标识码：A文章编号：%10092455（2010）06004903Studyonpretreatmentofwastewaterfromlamivudinepr

3、oductionbyiron-carbonmicroelectrolysisprocessWANGYuan-yue1，3，SHANBao-qing2，3，SUNLi-ping1，3，LIZhi-wei1，3，GUOJian1，3，YINRen-da1（1.DepartmentofEnvironmentandMunicipalEngineering,TianjinInstituteofUrbanConstruction,Tianjin300384,China;2.ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences

4、,Beijing100085,China;3.TianjinKeyLaboratoryofWaterQualityScienceandTechnology,Tianjin300384,China）Keywords：iron-carbonmicroelectrolysis;pretreatment;lamivudine拉米夫定（lamivudine），化学名为（2R）羟甲基（5S）（胞嘧啶1基）1，3氧硫杂环戊烷，是由加拿大BiochemPharma公司开发的核苷类抗病毒药物1。天津某制药厂生产拉米夫定抗病毒药物，在生产过程中，排放的废水污染物浓度高，成分复杂，水质波动大，废水中含有抑制好氧微生

5、物基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07314生长的有毒物质，可生化性较差，属生物难降解有机废水。在处理高浓度有机废水的各种方法中，生化处005）收稿日期：2010-07-28；修回日期：2010-11-10··49INDUSTRIALWATERWASTEWATER工业用水与废水Vol41No6Dec.，2010理仍是最为经济有效的选择，但拉米夫定废水如果直接采用生化处理存在着有机负荷过高以及废水中某些难降解成分得不到降解等缺点。而铁炭微电解法具有适用范围广、处理效果好、操作简易等优点，广泛应用于染料、制药、造纸、农药、石油化工等行业废水的处理中2-

6、3。本试验采用此法用于拉米夫定制药废水的预处理，考察了铁炭体积比、初始pH值、反应时间等因素对CODCr和色度去除效果的影响。10、05，调节到合适的曝气量，反应2h后出水经过滤测其CODCr和色度，结果如图1所示。60CODCr去除率%504030200.51.01.52.02.53.0铁炭体积比80757065111材料与方法试验装置及材料微电解装置采用自制圆柱形反应器（直径为10Fig.1图1铁炭体积比对CODCr和色度去除率的影响InfluenceofvolumeratioofirontocarbononCODCrandcolorityremovalcm，高为30cm），曝气头置于反应

7、器的底部，用转子流量计控制曝气量，试验采用间歇进水排水方式进行。铁屑采用废铁刨花（520目），先用质量分数为35的NaOH溶液浸泡30min后用清水反复冲洗，以去除铁屑表面的灰尘及油渍；再用质量分数为10的稀盐酸浸泡，以去除其表面的氧化膜及锈渍。试验前用清水反复清洗后立即使用。炭质材料采用柱状颗粒活性炭（直径1mm），将其浸泡在原水中达到吸附平衡后烘干使用，以消除吸附对试验的影响4。由图1可知，随着铁炭比的增大，CODCr去除率先增加后下降，这是因为铁炭微电解法主要利用金属腐蚀原理，即利用铁屑和活性炭组成的微小原电池来发挥作用的。当反应体系中的活性炭量较少时，形成原电池的数量较少，CODCr去

8、除率较低，此时增加炭的量可增加体系中的原电池数量，从而可以提高对污染物的去除效果。但当铁屑表面被充分利用而形成原电池后，原电池电极反应的去除作用达到极限，而活性炭的还原和吸附作用并不能促进处理，再投加活性炭只能对阴极反应产生抑制作用，由此导致CODCr去除率的缓慢下降5。因此选择最佳铁炭体积比为2，此时CODCr和色度的去除率分别为49和83。12试验水质试验废水取自天津某拉米夫定制药厂生产段排放的实际废水，其CODCr、BOD5的质量浓度分别为13600、1950mgL，m（BOD5）m（CODCr）22进水pH值的影响取100mL水样，铁炭体积比为2，分别调节014，pH值为868，色度为

9、3000倍。13试验方法通过单因素影响试验确定铁炭微电解法处理拉米夫定制药废水的最佳反应条件。固定铁和废水的体积均为100mL，通过改变活性炭的体积来得到不同的铁炭体积比，用硫酸调节到一定的pH值，以合适的气流量进行曝气，反应一段时间后，将出水过滤后测定其CODCr和色度。进水pH值为1、2、3、4、5、6，曝气反应2h，出水过滤后测CODCr和色度，结果如图2所示。60CODCr去除率%5040302013pH值4569590858075色度去除率%14分析方法CODCr测定采用标准重铬酸钾法；BOD5测定采用稀释接种法；色度测定采用稀释倍数法。Fig.2图2pH值对CODCr和色度去除率的

10、影响InfluenceofpHvalueonCODCrandcolorityremoval2结果与讨论21铁炭体积比的影响取100mL废水，将其pH值调到3，固定铁的体积为100mL，铁炭体积比分别取25、2、15、由图2可以看出，随着pH值的增大，CODCr去除率先提高后下降，在pH值为3时达到极值。酸性条件下的氧标准电极电位比中性条件下的高，所以酸性条件扩大了铁炭原电池的电极电位差，促色度去除率%85王元月，单保庆，孙力平，等：铁炭微电解法预处理拉米夫定制药废水的研究原、电凝聚、絮凝和吸附等作用充分发挥，提高了废水的处理效果。但是当溶液pH值过低时，絮凝体会被破坏，同时溶液因Fe2和Fe3

11、浓度增大而色度增加。结果表明，溶液pH值为3时，微电6CODCr去除率%进了电极反应，加速了铁的腐蚀，从而使氧化还605040302012解反应效果最佳。3反应时间h4523反应时间的影响取100mL废水，铁炭体积比为2，调节进水图4曝气对CODCr去除率的影响pH值为3，曝气反应时间分别定为1、2、3、4、5h，反应后水样经过滤测其CODCr和色度，结果如图3所示。60CODCr去除率%55504540123反应时间hFig.4InfluenceofaerationonCODCrremoval化或去除；另一方面曝气起到搅拌作用，通过不断刷新铁和活性炭的表面，扩大了铁炭的接触面积，提高了处理效

12、果。90858075色度去除率%953结论（1）铁炭微电解法处理拉米夫定制药废水的最佳工况条件为：进水pH值为3，铁炭体积比为21，曝气反应时间2h。在最佳工况下，出水的CODCr和BOD5的质量浓度分别为6000和2700mgL，色度为300倍，CODCr和色度的去除率分别为56和90，m（BOD5）m（CODCr）由014提高到045。（2）铁炭微电解法处理拉米夫定制药废水具有操作简便、成本低、处理效果好、不产生二次污染等优点，适合作为拉米夫定制药废水的预处理方法。参考文献：1王先登，陈国华，熊成文.拉米夫定的合成工艺改进J.中国药物化学杂志，2008，（3）：203205.2杨健，郑广宏

13、.微电解预处理难降解有机废水的研究进展J.工业用水与废水，2008，39（5）：1-5.3李飞飞，李小明，曾光明.铁炭微电解深度处理焦化废水的研究J.工业用水与废水，2008，41（1）：4649.4安莹，孙力平，陈修辉.铁炭微电解Fenton氧化预处理嘧啶生产废水J.工业用水与废水，2008，39（4）：3639.5YaoPeizheng,YueBeibei,ChangXiaoxin,etalStudyonmicro456图3反应时间对CODCr和色度去除率的影响Fig.3InfluenceofreactiontimeonCODCrandcolorityremoval反应时间是影响微电解反应

14、的重要因素之一。随着反应时间的延长，CODCr去除率逐渐增加，当反应时间达到2h以后，CODCr去除率趋于稳定。反应时间的延长可以使电极反应的产物与废水中污染物进行充分的氧化还原等作用，但是当微电解反应达到最佳处理效果后，随着时间的延长，CODCr去除率的变化并不明显，而且还会使铁的消耗量增加，从而使Fe3大量增加，增加出水色度。因此反应时间以2h为宜，此时BOD5质量浓度为2700mgL，CODCr和色度去除率分别为56和90。24曝气对处理效果的影响取100mL废水，铁炭体积比为2，调节进水pH值为3，控制反应时间分别为1、2、3、4、5h，比较曝气和不曝气两种情况下的CODCr去除效果。结果如图4所示。从图4中看出，曝气提高了CODCr的去除率，这是因为一方面在酸性废水中有氧气存在时，原电池阴极的电极电位为123V，而没有氧气条件下阴极的电极电位为标准电极电位即0V。所以曝气显著提高了阴阳两极的电位差，加速了铁的溶解和新生态H原子、Fe2、Fe3的产生，污染