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光催化降解處理阿卡波糖生產(chǎn)廢水

  一、背景介紹

  阿卡波糖用于糖尿病治療,通過抑制小腸的α葡萄糖苷酶,抑制食物的糖分解,使糖的吸收相應(yīng)減緩,從而減少餐后高血糖,可以有效控制糖尿病。阿卡波糖在提煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水,COD濃度在8000~10000mg/L,這些廢水可生化性不高,特別是厭氧處理效率僅有50%,導(dǎo)致企業(yè)配套的污水處理系統(tǒng)投資成本過高。本文探討對阿卡波糖生產(chǎn)廢水降解工藝的改進(jìn)。

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  在深度水處理技術(shù)中,二氧化鈦光催化降解技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)、高效并已在實(shí)際工業(yè)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)。TiO2降解水中有機(jī)污染物的原理是在紫外光照射下,電子(e-)可從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶,同時(shí)在價(jià)帶產(chǎn)生相應(yīng)的空穴(h+),h+具有極強(qiáng)的反應(yīng)活性,能與H2O分子反應(yīng)生成•OH自由基,同時(shí)水中溶解的O2也能與e-反應(yīng)生成超氧陰離子(•O2-)。•OH與•O2-具有極強(qiáng)的氧化性,能快速分解水中的有機(jī)污染物。其機(jī)理如下:

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  目前某藥企常規(guī)處理阿卡波糖生產(chǎn)廢水的處理工藝主要是厭氧+缺氧+兼氧+好氧,但是由于廢水中含有多種環(huán)狀碳鏈的難降解物質(zhì),導(dǎo)致厭氧處理效率僅有50%,所以考慮通過光催化先將這些環(huán)狀碳鏈打斷,降解為易生化降解的物質(zhì),再通過厭氧+缺氧+兼氧+好氧的生化工藝降解處理。

  二、實(shí)驗(yàn)

  2.1制備工藝

  在常溫下,在69mL無水乙醇中滴加18mL鈦酸四丁酯,再滴加二乙醇胺6mL,磁力攪拌1.5h,再滴加10mL蒸餾水后繼續(xù)攪拌,再滴加乙酰丙酮,攪拌50min,得到TiO2黃色透明溶膠,再用噴涂法將溶膠固定于Si-Al-Ca-C結(jié)構(gòu)基體材料表面上,再在馬弗爐中700℃焙燒2h,得到納米鈦復(fù)合新型光催化劑。

  2.2降解小試實(shí)驗(yàn)

  將某醫(yī)藥企業(yè)生產(chǎn)的阿卡波糖廢水放置于200L塑料桶內(nèi),將原水調(diào)pH≥9,用泵將1L/h原水打入光催化裝置內(nèi),停留時(shí)間2h,再泵入?yún)捬跛?,停留時(shí)間2d,經(jīng)4d的生化綜合(缺氧-兼氧-好氧)處理后排放。待小試系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定后,每24h對原水、光催化裝置出水處、厭氧塔出水處以及生化綜合出水處的COD與pH值進(jìn)行檢測,連續(xù)進(jìn)行5d的小試實(shí)驗(yàn)。再做一個(gè)小試對比實(shí)驗(yàn),將光催化裝置取消后,依照上述實(shí)驗(yàn)步驟重新做一遍。

  三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

  企業(yè)現(xiàn)有污水站處理阿卡廢水,工藝為厭氧+生化綜合處理,作為小試對比實(shí)驗(yàn),各工藝出水COD值見表1,pH值見表2。增加光催化后,阿卡廢水經(jīng)光催化+厭氧+生化綜合處理,各工藝出水COD值見表3,pH值見表4。這兩個(gè)對比實(shí)驗(yàn)同步做。

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  (1)由表2可以看出,原水pH值9.5經(jīng)厭氧后下降為6.7左右,主要是由于厭氧反應(yīng)中有產(chǎn)酸階段,需要消耗原水中的堿,所以導(dǎo)致出水pH值下降較多。

  (2)由表4可以看出,原水pH值9.5經(jīng)光催化先下降為9.3,再經(jīng)厭氧下降為7.8左右,相比表2,pH值下降較少,主要是由于經(jīng)光催化處理時(shí),將部分COD直接氧化為CO2與H2O,減少了入口厭氧塔COD濃度,所以厭氧耗堿量也減少很多。在實(shí)際廢水處理中,降低堿液用量是控制物料成本的關(guān)鍵因素。

  (3)由表1可以看出,阿卡原水進(jìn)厭氧塔處理,COD由8736mg/L下降到3558mg/L,COD去除效率為59.3%。經(jīng)生化綜合處理后,COD由3558mg/L下降到460mg/L,COD去除效率為87.1%。阿卡原水經(jīng)厭氧與生化綜合的COD總處理效率約94.7%。

  (4)由表3可以看出,阿卡原水經(jīng)光催化處理后,COD由8736mg/L下降到5799mg/L,COD去除效率為33.6%。進(jìn)厭氧塔處理,COD由5799mg/L下降到631mg/L,COD去除效率為89.1%。經(jīng)生化綜合處理后,COD由631mg/L下降到86mg/L,COD去除效率為86.4%。阿卡原水經(jīng)光催化、厭氧與生化綜合的COD總處理效率約99%。

  四、結(jié)論

  (1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,先經(jīng)光催化后,厭氧塔處理效率從59.3%提高到89.1%,主要是由于光催化先將這些環(huán)狀碳鏈打斷,降解為易生化降解的小分子物質(zhì),再進(jìn)入?yún)捬跛幚硇蕰?huì)有大幅提高。

  (2)實(shí)驗(yàn)完成后,對復(fù)合光催化劑進(jìn)行烘干稱重,負(fù)載量變化不大,僅有少量損失。說明在700℃焙燒下,Si-Al-Ca-C結(jié)構(gòu)基體與TiO2的鍵合是牢固的,在實(shí)驗(yàn)過程中,長時(shí)間曝氣攪拌也不會(huì)脫落。( >

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