電化學及光電化學法處理黃連素制藥廢水技術研究.pdf

1、制藥廢水成分復雜、有機物含量高、毒性大、色度深和含鹽量高，特別是生化性很差，且間歇排放，屬難處理的工業(yè)廢水;因其難以直接生化處理，必須采用有效的物化預處理技術，破壞廢水中抗生素類有機物的分子結構，降低廢水毒性，提高廢水可生化性。本文采用電化學氧化法和光電化學氧化法，以黃連素為目標污染物，著重研究電化學氧化和光電化學氧化技術對難降解黃連素制藥廢水的影響因素、處理效果和降解機理。
　　電化學氧化實驗結果表明，電化學氧化法在以NaCl為

2、支持電解質(zhì)的體系中對黃連素廢水具有較好的處理效果，活性氯的生成是黃連素降解的主要機制。黃連素在Pt/Ti、RuO2/Ti、IrO2/Ti和RuIrO2/Ti等4種電極上的電化學降解均符合假一級動力學，而陽極偏壓和初始Cl-濃度是影響黃連素降解速率的控制因素。對于初始濃度為50 mg/L的黃連素廢水，在Pt/Ti電極為陽極、偏壓為2.0～2.5 V、廢水初始pH為5.0～9.0、Cl-濃度為0.1mol/L條件下，電化學過程對黃連素的降解

3、動力學速率常數(shù)約為7.17×10-2 min-1，反應60 min黃連素的去除率達到90.8％，急性毒性降低了82.5％。UV-vis光譜、pH的變化規(guī)律、三維熒光光譜和GC-MS分析表明，黃連素在電化學過程中迅速被降解而生成有機酸等小分子化合物，甚至被氧化成CO2。黃連素被電化學原位生成的活性氯氧化，黃連素分子中的吡啶環(huán)會被優(yōu)先破壞，苯環(huán)類化合物的量增多;隨著反應的進行，苯環(huán)類被酸化、氫化開環(huán)和氧化得以大量削減，從而降低了廢水的生物毒

4、性。盡管電化學氧化對黃連素去除效果很好，但對TOC的去除效果還不太理想，電化學處理10 h，TOC去除率僅51.7％。
　　光電化學氧化實驗結果表明，以NaCl為支持電解質(zhì)的光電化學氧化法對黃連素廢水具有更好的處理效果，表現(xiàn)出明顯的光、電化學協(xié)同效應。偏壓、初始pH值、Cl-濃度和反應時間4個影響因素對TOC去除率的影響顯著性順序依次為:偏壓＞Cl-濃度＞反應時間＞初始pH值，影響因子之間的交互作用中以偏壓和Cl-濃度的交互作用對

5、TOC去除率影響最為顯著。采用響應面法建立的二次多項式模型具有良好的回歸性，可優(yōu)化光電化學氧化法處理黃連素廢水的反應條件，并預測TOC去除率。在偏壓為2.5 V、Cl-濃度為98.6 mmol/L、初始pH為3.1、反應時間為3.6h條件下，廢水TOC去除率為88.1％，與預測值基本一致。在此過程中，黃連素被完全降解，廢水的毒性也降低了97.5％。通過對廢水進行三維熒光光譜和GC-MS分析表明，過程中黃連素分子中的吡啶環(huán)會被優(yōu)先破壞，苯