高锰酸钾深度处理生物制药生化出水

Posted 2023-01-13 高锰酸钾

篇首语：学者之所以是学者，不是因为他博学，而是因为他一直保有求知欲。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了高锰酸钾深度处理生物制药生化出水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

医药废水成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大，往往含有种类繁多的有机污染物质。这些物质中有不少属于难生化降解的物质，可在相当长的时间内存留于环境中。江苏某生物制药厂为减少废水外排.预上一套膜系统以回用本厂废水处理系统出水。为减轻深化处理工艺负荷、增加膜使用寿命、保证出水水质.需采取一定方法降低生化出水中有机物的浓度(使进入膜系统废水的COD的质量浓度低于100 mg/L)。高锰酸钾是一种强氧化剂，氧化还原电位(MnO4-/MnO2)在酸性条件下为1.70V，在碱性条件下为0.59V，它不但能有效去除水中易氧化的有机物(如烯烃、酚、醛等)，对难氧化的有机污染物(如杂环化合物、硝基化合物和多环芳烃等)也有良好的去除效果。其作用主要表现在高锰酸钾破坏难降解有机物的长链，使之分解为小分子有机物。

马军等和姜成春等对高锰酸钾氧化去除水中致突变物质、去除水中有机污染物 (如丙烯酞、苯酚、问苯二酚等)等方面进行了系统深入的研究，为高锰酸钾预氧化给水处理技术的进一步深入研究和开发奠定了坚实的基础。本文采用高锰酸钾为氧化剂.对高锰酸钾降解该生化出水的影响因素进行了探讨。

1.材料与方法

1.1废水水质

试验所用废水为江苏某生物制药厂生化反应二沉池出水，外观为黄色，色度为20倍，有较强烈异昧。主要含有苯系物。pH值在7左右，无机氯盐(主要为NaC1、CaC12)的质量浓度约为13 000mg/L.COD的质量浓度为500～600mg/L。

1.2试剂及仪器

高锰酸钾、氢氧化钠、硫酸溶液均为分析纯。试验设备为85-2恒温磁力搅拌器。

1.3试验方法

取水样100 mL放于烧杯中.用硫酸或氢氧化钠调节pH值，加入高锰酸钾，放于恒温磁力搅拌器搅拌一定时间，加入氢氧化钠调节pH值以去除多余的高锰酸钾及锰离子，继续搅拌一段时间后过滤，分析水样的色度及COD。试验在一定范围内考察了高锰酸钾投加量、pH值、温度及反应时间对高锰酸钾氧化效果的影响。

1．4分析方法

COD：重铬酸钾法：色度：稀释倍数法。

2结果与讨论

2．1高锰酸钾投加量的影响

高锰酸钾投加量对去除有机物影响较大，因而试验首先不调节水样pH值．室温下投加不同量的高锰酸钾，反应30min，去除干扰离子后测量过滤液的COD浓度和色度。如图l所示。

由图1知．随着高锰酸钾量的增加．有机物和色度的去除速率也随着增大，但当增加到2．4g／L时则趋于稳定。研究表明，高锰酸钾的除污染效能一般包括三个方面：①与有机物间的直接氧化作用；②在反应过程中形成的新生态二氧化锰对微量有机物的吸附与催化作用；③在反应过程中产生的介稳状态中间产物的氧化作用…。该水样主要污染物为苯系大分子，因而高锰酸钾主要靠间接氧化作用使大分子物质分解为小分子物质，进而将其降解。因为高锰酸钾本身就有颜色，如果高锰酸钾加入过多，会使色度增大。综合考虑处理效果及运行成本，选择高锰酸钾的最佳投加量为2．6g／L。

2．2pH值的影响

由于pH值会影响氧化还原体系的氧化还原电位，因此，试验时调节不同的pH值以考察pH值对有机污染物去除的影响。为确定最佳pH值，室温下按2．6g／L的比例加入固体高锰酸钾，反应30min．去除干扰离子后．测量过滤液的COD浓度和色度。如图2所示。

由图2可知，在弱酸性条件下高锰酸钾对有机物的去除率远低于中性条件，而且越往酸性区或碱性区移动，去除效果越好。这是因为H浓度能影响该体系氧化还原电位．在酸性条件下，酸性越强高锰酸钾的氧化还原电位越高，其氧化能力越强，有利于去除有机物；在碱性条件下，由于OH一的存在，Mn04-与OH一作用生成•OH，使得反应速度加快。

高锰酸钾在中性条件下的半反应式为：Mn04-+2H20+3e一=MnO2+4OH一(1)

由半反应式可得，高锰酸钾在接近中性条件下的最大特点是反应有过渡态无定型锰(简称新生态水合二氧化锰)的生成，这种新生态水合二氧化锰对高锰酸钾氧化过程还有催化作用，从而增加了对有机污染物的去除。有关新生态水合二氧化锰的除污染能力已经被证实[5-6]，因而中性条件下，高锰酸钾也有较好的处理效果。对于水样的色度，在弱酸性条件下，高锰酸钾氧化效果较差。有部分高锰酸钾未参加反应，因其本身是红色，使得水样色度去除率降低。但随着pH值的升高，高锰酸钾的氧化能力加强，色度的去除率也随着升高。试验选择中性条件进行反应，即不调节水样的pH值。

2．3温度的影响

试验中控制不同的反应温度，以观察温度对有机物去除率的影响。不同温度下按2．6g／L的比例加入固体高锰酸钾，反应3Orain，去除干扰离子后．测量过滤液的COD浓度和色度。如图3所示。

从图3可知温度对该氧化过程和色度的影响较小因而试验选取室温为反应条件。

2．4反应时间的影响

试验中控制不同的反应时间，以观察反应时间对有机物去除率的影响。室温下按2．6g／L的比例加入固体高锰酸钾，控制不同的反应时间，去除干扰离子后，测量过滤液的COD浓度和色度。如图4所示。

图4反映了高锰酸钾的氧化时间对降低水中有机物的影响情况。随着反应时间的增长，有机物和色度的去除率在增加，且开始时增加较快，13rain后趋于缓和，可能是由于在氧化过程中，体系没有从环境中获得额外的能量，体系总能量一定，总的活化分子数也基本恒定，随着反应的进行，活化分子数量在减少，从而在单位时间内发生有效碰撞的分子数也在减少。致使在单位时间内去除率增加量减少，在宏观上表现为在一定的反应时间后，去除率随时间的变化逐渐趋于平缓。最终反应时间选为3Orain。。

2．5药剂费用估算

高锰酸钾法处理制药生化出水最主要的运行费用是药剂高锰酸钾的费用，按最佳条件下的药用量2．6g／L计，工业高锰酸钾的价格按16300元／f(工业级)计，则处理每吨水的药剂费用为42．38元。

3结论

高锰酸钾深度处理生物制药生化粗水具有净化效果好、见效快、运行管理方便、易于与我国现行的传统常规水处理工艺衔接等优点。本试验中，在室温、中性条件下，高锰酸钾投加量为2．6g／L，反应时间为30min。此时可将水样色度由原来的2O倍变为0；COD去除率为82％，可大幅度降低后续膜处理的负荷。

反应过程中产生的二氧化锰废渣应妥善处理，可考虑将其外售。高锰酸钾价格相对较高，处理每吨水的药剂费用为42．38元，如果水量较大，用高锰酸钾进行氧化将会大大增加处理成本。因而该种方法在推广方面存在一定问题。()