用臭氧高級氧化處理金剛烷胺制藥廢水

 

      金剛烷胺是近年來廣泛使用的抗流感藥物,在工業生產過程中主要產生于溴化廢水和胺化廢水,是高濃度有機廢水,具有成分復雜、高COD、高無機鹽、生化性差、微生物抑制作用強等特點,如果不經處理直接排入河流,影響河流生態環境,目前,國內外主要處理金剛烷胺廢水的方法有絡合萃取法、雙極膜電滲析法等,這些技術雖取得了一定的成果,但還存在處理效率低、速率低、需要投加化學藥劑、產生二次污染等不足,因此,亟待開發高效、快速、綠色的金剛烷胺制藥廢水深度氧化技術.電-多相臭氧催化技術是本課題組此前開發的新型高級氧化技術,具有礦化效率高、反應速率快、無二次污染等特點,該氧化體系主要由自主開發的負載TiO2 納米花管狀多孔鈦為陽極,鈦網作陰極組成,該負載TiO2 納米花陽極巧妙地將電極、曝氣器、電催化氧化以及多相臭氧催化整合于一體,當在該陽極上同時施加正向偏電位并通入O3時,表面負載的TiO2 納米花催化層在其電催化/多相臭氧雙催化活性的作用下,可以實現陽極界面的電催化氧化與多相臭氧催化的協同作用,羥基自由基等活性物質產率的大幅提高,最終實現污染物地快速去除,同時該曝氣陽極三維多孔結構以及特有的流通式構型,O3 氣體可以在強制對流作用下穿過電極內部進行傳質,使得O3/電極界面擴散層厚度顯著降低到文獻報道的20μm[7]的百分之一,極大地促進了O3/電極間傳質,提高了反應速率,另外,電-多相臭氧催化系統還具有裝置簡潔、緊湊的特點,曝氣陽極的使用還將傳統電化學-臭氧裝置(陽極/曝氣裝置/陰極)極大簡化為現有體系(曝氣陽極/陰極),顯著促進了氣-液-固三相反應,但此前的電-多相臭氧技術主要針對蒽醌類染料模擬廢水進行研究,對于成分復雜且難降解實際工業廢水的處理尚無研究報道.

      本文基于電-多相臭氧催化技術,開展該技術對金剛烷胺制藥廢水處理的可行性研究,通過對比研究,考察電-多相臭氧催化技術、多相臭氧催化、電催化氧化等不同氧化體系對污染物的去除效率、速率以及可生化性改善效果,在此基礎上,在電-多相臭氧催化體系中,考察初始pH 值、O3濃度、電流密度對COD去除的影響,并優化體系的運行參數,旨在為電-多相臭氧催化處理實際廢水提供參考.

 

 

結論

1.電-多相臭氧催化技術處理金剛烷胺制藥廢水是可行的,且電-多相臭氧催化技術不僅能夠快速高效地去除金剛烷胺廢水中COD(62%)和TOC(44%),并且有效地提高廢水中的BOD5/COD 值(提高104倍),為后續的生物處理提供優異的條件.

2.金剛烷胺廢水的pH 值顯著影響COD 的去除效率;在原水pH值(pH=12.5)條件下,電-多相臭氧催化技術能夠高效快速地去除金剛烷胺制藥廢水中的COD,去除效率為62%,因此本文研究的金剛烷胺廢水無需添加任何化學藥劑.

3.氣相臭氧濃度和電流密度顯著影響電-多相臭氧催化技術對COD 的去除效率,在臭氧濃度為60mg/L和電流密度為15mA/cm2時,對COD的去除效率分別是62%和61%.

 

來源:馬富軍1,李新洋1*,宗博洋2,于曉華1,孫紹斌1,姚 宏1*(1.北京交通大學土木建筑工程學院,北京 100044；2.同濟大學環境科學與工程學院,上海 314051)