電化學(xué)及光電化學(xué)法處理黃連素制藥廢水技術(shù)研究.pdf

1、制藥廢水成分復(fù)雜、有機(jī)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(yù)處理技術(shù)，破壞廢水中抗生素類有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，降低廢水毒性，提高廢水可生化性。本文采用電化學(xué)氧化法和光電化學(xué)氧化法，以黃連素為目標(biāo)污染物，著重研究電化學(xué)氧化和光電化學(xué)氧化技術(shù)對(duì)難降解黃連素制藥廢水的影響因素、處理效果和降解機(jī)理。
　　電化學(xué)氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電化學(xué)氧化法在以NaCl為

2、支持電解質(zhì)的體系中對(duì)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(jī)制。黃連素在Pt/Ti、RuO2/Ti、IrO2/Ti和RuIrO2/Ti等4種電極上的電化學(xué)降解均符合假一級(jí)動(dòng)力學(xué)，而陽(yáng)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(duì)于初始濃度為50 mg/L的黃連素廢水，在Pt/Ti電極為陽(yáng)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(xué)過(guò)程對(duì)黃連素的降解

3、動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)約為7.17×10-2 min-1，反應(yīng)60 min黃連素的去除率達(dá)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(xué)過(guò)程中迅速被降解而生成有機(jī)酸等小分子化合物，甚至被氧化成CO2。黃連素被電化學(xué)原位生成的活性氯氧化，黃連素分子中的吡啶環(huán)會(huì)被優(yōu)先破壞，苯環(huán)類化合物的量增多;隨著反應(yīng)的進(jìn)行，苯環(huán)類被酸化、氫化開(kāi)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(xué)氧化對(duì)黃連素去除效果很好，但對(duì)TOC的去除效果還不太理想，電化學(xué)處理10 h，TOC去除率僅51.7％。
　　光電化學(xué)氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以NaCl為支持電解質(zhì)的光電化學(xué)氧化法對(duì)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(xué)協(xié)同效應(yīng)。偏壓、初始pH值、Cl-濃度和反應(yīng)時(shí)間4個(gè)影響因素對(duì)TOC去除率的影響顯著性順序依次為:偏壓＞Cl-濃度＞反應(yīng)時(shí)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(duì)

5、TOC去除率影響最為顯著。采用響應(yīng)面法建立的二次多項(xiàng)式模型具有良好的回歸性，可優(yōu)化光電化學(xué)氧化法處理黃連素廢水的反應(yīng)條件，并預(yù)測(cè)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(yīng)時(shí)間為3.6h條件下，廢水TOC去除率為88.1％，與預(yù)測(cè)值基本一致。在此過(guò)程中，黃連素被完全降解，廢水的毒性也降低了97.5％。通過(guò)對(duì)廢水進(jìn)行三維熒光光譜和GC-MS分析表明，過(guò)程中黃連素分子中的吡啶環(huán)會(huì)被優(yōu)先破壞，苯