用臭氧高級(jí)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(yè)生產(chǎn)過程中主要產(chǎn)生于溴化廢水和胺化廢水,是高濃度有機(jī)廢水,具有成分復(fù)雜、高COD、高無機(jī)鹽、生化性差、微生物抑制作用強(qiáng)等特點(diǎn),如果不經(jīng)處理直接排入河流,影響河流生態(tài)環(huán)境,目前,國內(nèi)外主要處理金剛烷胺廢水的方法有絡(luò)合萃取法、雙極膜電滲析法等,這些技術(shù)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(xué)藥劑、產(chǎn)生二次污染等不足,因此,亟待開發(fā)高效、快速、綠色的金剛烷胺制藥廢水深度氧化技術(shù).電-多相臭氧催化技術(shù)是本課題組此前開發(fā)的新型高級(jí)氧化技術(shù),具有礦化效率高、反應(yīng)速率快、無二次污染等特點(diǎn),該氧化體系主要由自主開發(fā)的負(fù)載TiO2 納米花管狀多孔鈦為陽極,鈦網(wǎng)作陰極組成,該負(fù)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(dāng)在該陽極上同時(shí)施加正向偏電位并通入O3時(shí),表面負(fù)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(shí)現(xiàn)陽極界面的電催化氧化與多相臭氧催化的協(xié)同作用,羥基自由基等活性物質(zhì)產(chǎn)率的大幅提高, 很終實(shí)現(xiàn)污染物地快速去除,同時(shí)該曝氣陽極三維多孔結(jié)構(gòu)以及特有的流通式構(gòu)型,O3 氣體可以在強(qiáng)制對(duì)流作用下穿過電極內(nèi)部進(jìn)行傳質(zhì),使得O3/電極界面擴(kuò)散層厚度顯著降低到文獻(xiàn)報(bào)道的20μm[7]的百分之一,極大地促進(jìn)了O3/電極間傳質(zhì),提高了反應(yīng)速率,另外,電-多相臭氧催化系統(tǒng)還具有裝置簡(jiǎn)潔、緊湊的特點(diǎn),曝氣陽極的使用還將傳統(tǒng)電化學(xué)-臭氧裝置(陽極/曝氣裝置/陰極)極大簡(jiǎn)化為現(xiàn)有體系(曝氣陽極/陰極),顯著促進(jìn)了氣-液-固三相反應(yīng),但此前的電-多相臭氧技術(shù)主要針對(duì)蒽醌類染料模擬廢水進(jìn)行研究,對(duì)于成分復(fù)雜且難降解實(shí)際工業(yè)廢水的處理尚無研究報(bào)道.

      本文基于電-多相臭氧催化技術(shù),開展該技術(shù)對(duì)金剛烷胺制藥廢水處理的可行性研究,通過對(duì)比研究,考察電-多相臭氧催化技術(shù)、多相臭氧催化、電催化氧化等不同氧化體系對(duì)污染物的去除效率、速率以及可生化性改善效果,在此基礎(chǔ)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(duì)COD去除的影響,并優(yōu)化體系的運(yùn)行參數(shù),旨在為電-多相臭氧催化處理實(shí)際廢水提供參考.

 

 

結(jié)論

1.電-多相臭氧催化技術(shù)處理金剛烷胺制藥廢水是可行的,且電-多相臭氧催化技術(shù)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(xù)的生物處理提供優(yōu)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(shù)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(xué)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(shù)對(duì)COD 的去除效率,在臭氧濃度為60mg/L和電流密度為15mA/cm2時(shí),對(duì)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(xué)土木建筑工程學(xué)院,北京 100044；2.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,上海 314051)