用臭氧高级氧化处理金刚烷胺制药废水

 

      金刚烷胺是近年来广泛使用的抗流感药物,在工业生产过程中主要产生于溴化废水和胺化废水,是高浓度有机废水,具有成分复杂、高COD、高无机盐、生化性差、微生物抑制作用强等特点,如果不经处理直接排入河流,影响河流生态环境,目前,国内外主要处理金刚烷胺废水的方法有络合萃取法、双极膜电渗析法等,这些技术虽取得了一定的成果,但还存在处理效率低、速率低、需要投加化学药剂、产生二次污染等不足,因此,亟待开发高效、快速、绿色的金刚烷胺制药废水深度氧化技术.电-多相臭氧催化技术是本课题组此前开发的新型高级氧化技术,具有矿化效率高、反应速率快、无二次污染等特点,该氧化体系主要由自主开发的负载TiO2 纳米花管状多孔钛为阳极,钛网作阴极组成,该负载TiO2 纳米花阳极巧妙地将电极、曝气器、电催化氧化以及多相臭氧催化整合于一体,当在该阳极上同时施加正向偏电位并通入O3时,表面负载的TiO2 纳米花催化层在其电催化/多相臭氧双催化活性的作用下,可以实现阳极界面的电催化氧化与多相臭氧催化的协同作用,羟基自由基等活性物质产率的大幅提高, 很终实现污染物地快速去除,同时该曝气阳极三维多孔结构以及特有的流通式构型,O3 气体可以在强制对流作用下穿过电极内部进行传质,使得O3/电极界面扩散层厚度显著降低到文献报道的20μm[7]的百分之一,极大地促进了O3/电极间传质,提高了反应速率,另外,电-多相臭氧催化系统还具有装置简洁、紧凑的特点,曝气阳极的使用还将传统电化学-臭氧装置(阳极/曝气装置/阴极)极大简化为现有体系(曝气阳极/阴极),显著促进了气-液-固三相反应,但此前的电-多相臭氧技术主要针对蒽醌类染料模拟废水进行研究,对于成分复杂且难降解实际工业废水的处理尚无研究报道.

      本文基于电-多相臭氧催化技术,开展该技术对金刚烷胺制药废水处理的可行性研究,通过对比研究,考察电-多相臭氧催化技术、多相臭氧催化、电催化氧化等不同氧化体系对污染物的去除效率、速率以及可生化性改善效果,在此基础上,在电-多相臭氧催化体系中,考察初始pH 值、O3浓度、电流密度对COD去除的影响,并优化体系的运行参数,旨在为电-多相臭氧催化处理实际废水提供参考.

 

 

结论

1.电-多相臭氧催化技术处理金刚烷胺制药废水是可行的,且电-多相臭氧催化技术不仅能够快速高效地去除金刚烷胺废水中COD(62%)和TOC(44%),并且有效地提高废水中的BOD5/COD 值(提高104倍),为后续的生物处理提供优异的条件.

2.金刚烷胺废水的pH 值显著影响COD 的去除效率;在原水pH值(pH=12.5)条件下,电-多相臭氧催化技术能够高效快速地去除金刚烷胺制药废水中的COD,去除效率为62%,因此本文研究的金刚烷胺废水无需添加任何化学药剂.

3.气相臭氧浓度和电流密度显著影响电-多相臭氧催化技术对COD 的去除效率,在臭氧浓度为60mg/L和电流密度为15mA/cm2时,对COD的去除效率分别是62%和61%.

 

来源:马富军1,李新洋1*,宗博洋2,于晓华1,孙绍斌1,姚 宏1*(1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044；2.同济大学环境科学与工程学院,上海 314051)