Huidige situatie: de farmaceutische industrie richt zich hoofdzakelijk op chemisch gesynthetiseerde geneesmiddelen, biologische geneesmiddelen en geneesmiddelen op basis van traditionele Chinese geneeskunde. De productie kenmerkt zich door een grote verscheidenheid aan producten, complexe processen en verschillende productieschalen.
Het afvalwater dat vrijkomt bij farmaceutische processen kenmerkt zich door een hoge concentratie verontreinigende stoffen, complexe samenstelling, slechte biologische afbreekbaarheid en hoge biologische toxiciteit.
Afvalwater dat vrijkomt bij de chemische synthese en fermentatie van farmaceutische producten vormt een groot probleem en tegelijkertijd een cruciaal punt in de bestrijding van milieuvervuiling in de farmaceutische industrie.
Afvalwater van chemische synthese is een belangrijke verontreinigende stof die vrijkomt tijdens de farmaceutische productie [2].
Farmaceutisch afvalwater kan grofweg in vier categorieën worden verdeeld [3], namelijk afvalvloeistof en moedervloeistof in het productieproces;
Restvloeistof bij terugwinning omvat oplosmiddel, benodigde vloeistof, bijproduct, enz.
Hulpafvoer van proceswater, zoals koelwater, enz.
Afvalwater van apparatuur en grondspoeling;
Huishoudelijk afvalwater.
Technologie voor de behandeling van afvalwater uit farmaceutische tussenproducten
Gezien de kenmerken van farmaceutisch tussenproductafvalwater, zoals een hoog COD-gehalte, een hoog stikstofgehalte, een hoog fosforgehalte, een hoog zoutgehalte, een diepe kleur, een complexe samenstelling en een slechte biologische afbreekbaarheid, omvatten de gangbare behandelingsmethoden fysisch-chemische behandeling en biochemische behandelingsprocessen [6].
Afhankelijk van de verschillende soorten afvalwaterkwaliteit zal een reeks methoden worden toegepast, zoals de combinatie van fysisch-chemische processen en biologische processen [7].
De afbeelding
1. Fysische en chemische behandeltechnologie
Momenteel omvatten de belangrijkste fysische en chemische behandelingsmethoden voor afvalwater uit de farmaceutische productie: de gasflotatiemethode, de coagulatie-sedimentatiemethode, de adsorptiemethode, de omgekeerde osmosemethode, de verbrandingsmethode en het geavanceerde oxidatieproces [8].
Daarnaast worden elektrolyse- en chemische precipitatiemethoden, zoals FE-C-micro-elektrolyse en MAP-precipitatiemethoden voor de verwijdering van stikstof en fosfor, ook veelvuldig gebruikt bij de behandeling van afvalwater uit farmaceutische tussenproducten.
1.1 Coagulatie- en sedimentatiemethode
Het coagulatieproces is een proces waarbij de zwevende deeltjes en colloïdale deeltjes in water door toevoeging van chemische stoffen worden omgezet in een onstabiele toestand en vervolgens samenklonteren tot vlokken die gemakkelijk te scheiden zijn.
Momenteel wordt deze technologie meestal gebruikt bij de voorbehandeling, de tussenbehandeling en de geavanceerde behandeling van farmaceutisch afvalwater [10].
De technologie van coagulatie en sedimentatie heeft als voordelen dat het een vol成熟e technologie is, eenvoudige apparatuur, stabiele werking en gemakkelijk onderhoud.
Bij de toepassing van deze technologie ontstaat echter een grote hoeveelheid chemisch slib, wat zal leiden tot een lage pH-waarde van het effluent en een relatief hoog zoutgehalte in het afvalwater.
Bovendien kunnen coagulatie- en sedimentatietechnologieën de opgeloste verontreinigingen in afvalwater niet effectief verwijderen, noch de giftige en schadelijke sporenverontreinigingen in afvalwater volledig elimineren.
1.2 Chemische precipitatiemethode
Chemische precipitatie is een chemische methode om verontreinigende stoffen in afvalwater te verwijderen door middel van een chemische reactie tussen oplosbare chemische stoffen en de verontreinigende stoffen in het afvalwater, waarbij onoplosbare zouten, hydroxiden of complexe verbindingen worden gevormd.
Farmaceutisch afvalwater bevat vaak een hoge concentratie ammoniakstikstof, fosfaat- en sulfaationen, enzovoort. Voor dit soort afvalwater wordt vaak een chemische precipitatiemethode gebruikt voor fysische en chemische voorbehandeling om de normale werking van het daaropvolgende biochemische zuiveringsproces te garanderen.
Chemische precipitatie is een traditionele waterzuiveringstechnologie die vaak wordt gebruikt om afvalwater te verzachten.
Door het gebruik van zeer zuivere chemische grondstoffen in het productieproces van farmaceutische tussenproducten, bevat het afvalwater vaak een hoge concentratie ammoniakstikstof, fosfor en andere verontreinigende stoffen. Met behulp van de chemische precipitatiemethode met magnesiumammoniumfosfaat kunnen deze twee verontreinigende stoffen effectief tegelijkertijd worden verwijderd. Het gevormde magnesiumammoniumfosfaatzout kan vervolgens worden hergebruikt.
De chemische precipitatiemethode van magnesiumammoniumfosfaat staat ook bekend als de struvietmethode.
Bij de productie van farmaceutische tussenproducten wordt in sommige werkplaatsen vaak een grote hoeveelheid zwavelzuur gebruikt, waardoor de pH van het afvalwater laag kan zijn. Om de pH-waarde van het afvalwater te verbeteren en tegelijkertijd een deel van de sulfaat-ionen te verwijderen, wordt vaak de methode van toevoeging van CaO gebruikt. Deze methode staat bekend als chemische precipitatieontzwaveling met ongebluste kalk.
1.3 adsorptie
Het principe van het verwijderen van verontreinigende stoffen uit afvalwater door middel van adsorptie houdt in dat poreuze vaste materialen worden gebruikt om bepaalde of diverse verontreinigende stoffen in afvalwater te adsorberen, zodat deze stoffen uit het afvalwater kunnen worden verwijderd of hergebruikt.
Veelgebruikte adsorptiemiddelen zijn onder andere vliegas, slakken, actieve kool en adsorptiehars, waarvan actieve kool het meest wordt gebruikt.
1.4 luchtflotatie
De luchtflotatiemethode is een afvalwaterzuiveringsproces waarbij sterk verspreide, kleine belletjes worden gebruikt als dragers om zich te hechten aan verontreinigende stoffen in het afvalwater. Doordat de dichtheid van de belletjes die zich aan de verontreinigende stoffen hechten lager is dan die van water en ze opstijgen, wordt scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen of vloeistoffen onderling gerealiseerd.
Luchtflotatie omvat verschillende vormen, zoals opgeloste luchtflotatie, beluchte luchtflotatie, elektrolytische luchtflotatie en chemische luchtflotatie, enz. [18], waarbij chemische luchtflotatie geschikt is voor de behandeling van afvalwater met een hoog gehalte aan zwevende deeltjes.
De luchtflotatiemethode heeft als voordelen een lage investering, een eenvoudig proces, gemakkelijk onderhoud en een laag energieverbruik, maar kan de opgeloste verontreinigingen in afvalwater niet effectief verwijderen.
1.5 elektrolyse
Elektrolyse maakt gebruik van een opgelegde stroom om een ​​reeks chemische reacties teweeg te brengen, waardoor schadelijke verontreinigingen in afvalwater worden omgezet en verwijderd. Het reactieprincipe van elektrolyse vindt plaats in een elektrolytoplossing, waarbij via het elektrodemateriaal en de elektrode een reactie plaatsvindt die nieuwe, ecologisch verantwoorde zuurstof (O₂) en waterstof (H₂) genereert. Deze reactie zorgt voor de REDOX-reactie van de verontreinigingen in het afvalwater, waardoor de verontreinigingen worden verwijderd.
De elektrolysemethode is zeer efficiënt en eenvoudig in gebruik bij de behandeling van afvalwater. Bovendien kan de elektrolysemethode effectief kleurstoffen uit afvalwater verwijderen en de biologische afbreekbaarheid ervan verbeteren.
De afbeelding
2. Geavanceerde oxidatietechnologie
Geavanceerde oxidatietechnologie, als nieuwe waterzuiveringstechnologie, heeft vele voordelen, zoals een hoge efficiëntie bij de afbraak van verontreinigende stoffen, een grondigere afbraak en oxidatie van verontreinigende stoffen en het voorkomen van secundaire vervuiling.
Geavanceerde oxidatietechnologie, ook wel diepe oxidatietechnologie genoemd, is een fysische en chemische behandelingsmethode die gebruikmaakt van oxidatiemiddelen, licht, elektriciteit, geluid, magnetisme en katalysatoren om zeer actieve vrije radicalen (zoals ·OH) te genereren die hardnekkige organische verontreinigende stoffen afbreken.
Op het gebied van de behandeling van farmaceutisch afvalwater staat geavanceerde oxidatietechnologie volop in de belangstelling van onderzoekers.
Geavanceerde oxidatietechnologie omvat hoofdzakelijk elektrochemische oxidatie, chemische oxidatie, ultrasone oxidatie, natte katalytische oxidatie, fotokatalytische oxidatie, samengestelde katalytische oxidatie, oxidatie met superkritisch water en geavanceerde gecombineerde oxidatietechnologie.
Chemische oxidatie is een methode waarbij chemische stoffen, al dan niet onder bepaalde omstandigheden met een sterke oxidatiekracht, worden gebruikt om de organische verontreinigingen in het afvalwater te oxideren en zo de verontreinigingen te verwijderen. Voorbeelden van chemische oxidatiemethoden zijn ozonoxidatie, Fenton-oxidatie en natte katalytische oxidatie.
2.1 Fenton-oxidatieproces
De Fenton-oxidatiemethode is een geavanceerde oxidatiemethode die tegenwoordig veel gebruikt wordt. Bij deze methode wordt ijzerzout (Fe2+ of Fe3+) als katalysator gebruikt om ·OH-radicalen te produceren met een sterke oxidatiekracht onder toevoeging van H2O2. Deze radicalen kunnen een oxidatiereactie aangaan met organische verontreinigende stoffen zonder selectie, waardoor de verontreinigende stoffen worden afgebroken en gemineraliseerd.
Deze methode heeft vele voordelen, waaronder een snelle reactiesnelheid, geen secundaire vervuiling en sterke oxidatie. De Fenton-oxidatiemethode wordt veel gebruikt bij de behandeling van farmaceutisch afvalwater vanwege de niet-selectieve oxidatiereactie tijdens het chemische oxidatieproces. De methode kan de toxiciteit van het afvalwater verminderen en heeft andere gunstige eigenschappen.
2.2 Elektrochemische oxidatiemethode
Elektrochemische oxidatie maakt gebruik van elektrodematerialen om superoxide-radicalen (·O₂) en hydroxyl-radicalen (·OH) te produceren. Beide radicalen hebben een hoge oxidatieactiviteit en kunnen de organische stoffen in afvalwater oxideren, waardoor de verontreinigende stoffen worden verwijderd.
Deze methode heeft echter als kenmerk een hoog energieverbruik en hoge kosten.
2.3 Fotokatalytische oxidatie
Fotokatalytische oxidatie is een relatief efficiënte behandelingsmethode in de waterzuivering. Hierbij worden katalytische materialen (zoals TiO2, SrO2, WO3, SnO2, enz.) gebruikt als katalysatordragers om de meeste reducerende verontreinigende stoffen in afvalwater katalytisch te oxideren, met als doel de verontreinigende stoffen te verwijderen.
Omdat de meeste stoffen in farmaceutisch afvalwater polaire stoffen met zure groepen of polaire stoffen met alkalische groepen zijn, kunnen dergelijke stoffen direct of indirect door licht worden afgebroken.
2.4 Superkritische wateroxidatie
Superkritische wateroxidatie (SCWO) is een waterzuiveringstechnologie waarbij water als medium wordt gebruikt en de speciale eigenschappen van water in de superkritische toestand worden benut om de reactiesnelheid te verhogen en de volledige oxidatie van organische stoffen te realiseren.
2.5 Geavanceerde gecombineerde oxidatietechnologie
Elke geavanceerde oxidatietechnologie heeft zijn eigen beperkingen. Om de efficiëntie van afvalwaterzuivering te verbeteren, worden verschillende geavanceerde oxidatietechnologieën gecombineerd tot een nieuwe technologie. Ook wordt een enkele geavanceerde oxidatietechnologie gecombineerd met andere technologieën om het oxidatievermogen en het zuiveringseffect te verbeteren en zo te voldoen aan de veranderende waterkwaliteit bij de behandeling van grotere hoeveelheden farmaceutisch afvalwater.
UV-Fenton, UV-H2O2, UV-O3, ultrasone fotokatalyse, fotokatalyse met actieve kool, microgolffotokatalyse en fotokatalyse, enz. Momenteel zijn de meest bestudeerde ozoncombinatietechnologieën [36]:
De ozon-geactiveerde koolstofprocessen O3-H2O2 en UV-O3 hebben, gezien hun effect op de behandeling van moeilijk te zuiveren afvalwater en hun toepassing in de techniek, een groot ontwikkelingspotentieel.
De gangbare Fenton-combinatieprocessen omvatten de micro-elektrolyse-Fenton-methode, de ijzerpoeder-H2O2-methode en de fotochemische Fenton-methode (zoals de zonne-Fenton-methode, de UV-Fenton-methode, enz.), maar de elektrische Fenton-methode wordt het meest gebruikt.
De afbeelding
3. Biochemische behandeltechnologie
Biochemische zuiveringstechnologie is de belangrijkste technologie in de afvalwaterzuivering. Door middel van microbiële groei, metabolisme, voortplanting en andere processen worden organische stoffen in het afvalwater afgebroken, waardoor de micro-organismen hun eigen energie verkrijgen en het doel van de verwijdering van organische stoffen wordt bereikt.
3.1 Anaërobe biologische behandelingstechnologie
Anaerobe biologische zuiveringstechnologie maakt gebruik van het metabolisme van anaerobe bacteriën in een omgeving zonder moleculaire zuurstof. Via processen zoals hydrolytische verzuring, waterstofproductie, azijnzuurproductie en methaanproductie worden moeilijk afbreekbare macromoleculen omgezet in CH4, CO2, H2O en organische stoffen met kleinere moleculen.
Synthetisch farmaceutisch afvalwater bevat vaak een groot aantal cyclische, moeilijk afbreekbare organische stoffen, die niet rechtstreeks kunnen worden afgebroken en benut door aerobe bacteriën. Daarom is de huidige anaerobe behandelingstechnologie de belangrijkste methode geworden op het gebied van de behandeling van farmaceutisch afvalwater in binnen- en buitenland [43].
Anaërobe biologische zuiveringstechnologie heeft vele voordelen: het werkingsproces van een anaërobe reactor vereist geen beluchting en het energieverbruik is laag;
De organische belasting van anaëroob influentwater is over het algemeen hoog.
Lage voedingsbehoefte;
De slibopbrengst van een anaërobe reactor is laag en het slib droogt gemakkelijk uit.
Het methaan dat tijdens het anaërobe proces wordt geproduceerd, kan worden hergebruikt als energiebron.
Het anaërobe effluent voldoet echter niet aan de normen en moet verder worden behandeld in combinatie met andere processen. De anaërobe biologische zuiveringstechnologie is echter gevoelig voor pH-waarde, temperatuur en andere factoren. Grote schommelingen in deze waarden beïnvloeden de anaërobe reactie direct, wat vervolgens de effluentkwaliteit aantast.
3.2 Aerobe biologische behandelingstechnologie
Aërobe biologische zuiveringstechnologie is een biologische zuiveringstechnologie die gebruikmaakt van de oxidatieve afbraak en assimilatiesynthese door aërobe bacteriën om afgebroken organisch materiaal te verwijderen. Tijdens de groei en stofwisseling van aërobe organismen vindt er een grote hoeveelheid reproductie plaats, waardoor nieuw actief slib wordt gegenereerd. Het overtollige actieve slib wordt afgevoerd in de vorm van restslib, terwijl het afvalwater tegelijkertijd wordt gezuiverd.

MIT – IVY Chemische industrie met4 fabriekengedurende 19 jaar， kleurstoffenTussenliggends & farmaceutische tussenproducten &fijne en speciale chemicaliën .TEL (WhatsApp): 008613805212761 Athena