引言
維生素制藥生產工藝復雜,通常采用發酵法和萊氏法生產維生素藥品,包含的工序有發酵、提取洗滌等,整個過程將產生大量的污染物,通過廢水排除,如果不進行有效處理,將嚴重影響生態平衡和人類健康。傳統上,對維生素制藥廢水的處理方法主要有化學沉淀、電解法、離子交換法、和粒子吸附法等,隨著廢水處理技術的發展,出現了膜生物反應MBR工藝處理技術處理廢水,但傳統方法的處理方法周期較長、實效性較差,因工藝復雜導致運行管理困難。本文從制藥廢水水合結構分析的角度出發,分析制藥廢水的分子動力學結構,采用合成流變方法進行處理,為維生素制藥廢水處理工藝提供了新的思路。
1 維生素制藥廢水水合結構分析
1.1 廢水工藝流程
維生素制藥產生過程中會產生一些常見的污染物質如CODCr,氨氮、SS等。根據工序的不同分為沖洗混合廢水、高濃度廢水和低濃度廢水,廢水水質見表1?!颈?】
1.2 廢水處理系統運行
在上面的環境下進行實驗測試,結果顯示,整體處理的效果良好,詳細情況如下:CODCr的去除能力達到了85%,UASB的運行情況屬于良好,沖洗混合廢水情況良好,經過厭氧和好氧處理后進入調節池2的出水CODCr濃度大約在440 mg/L,調節池2廢水CODCr濃度經過處理,穩定在2500 mg/L左右。
2 合成流變處理
2.1 分子動力學模型
在動力學的模型分析中,需要對分子的動力特性進行分析,基于分子動力學的原理,可以對分子模型下的單個分子進行詳盡的分析,動力學的馳騁模型如圖2所示?!緢D1-2】
根據分子動力學的模型分析,在動力學模型中,分子的分布和運動是基于溶液特性隨機進行的,隨著分子的代謝動力進行,廢水特性會不斷進行更新,最終實現廢水的完整處理。
2.2 離子水合數
離子周圍的配位數 nij\\(r\\) 通過下面的計算公式表示:【1】
典型廢水中氨氮的水合物H原子與O原子的分布函數與積分配位數的曲線如圖3所示?!緢D3】
通過上面的分布函數和積分配位數研究分析,結合分布曲線的特性,可以對廢水中氨氮水合物H和O在特性進行檢測。
依然以典型廢水中的氨氮為對象,氮水合物NH3\\(H2O\\)6中的O原子的電荷布居見表2?!颈?】
通過廢水中水合物原子的電荷布居分布研究,可以對廢水處理中的元素反應進行相應的指導,有利于廢水處理的合成物分析,也為后面的流變處理提供了依據。
2.3 合成流變處理
合成流變處理方法是一種基于物質反應和原子合成的處理方法,通過非牛頓流體的高聚合物和熔融體的相關反應,生成新的合成物質。該方法應用于維生素制藥廢水的后處理中,主要是基于以下幾點優勢。
針對維生素制藥廢水中所包含的廢棄元素多樣化特性,合成流變處理可以很好的對其中大多數的元素進行流變提取反應,將有用的物質沉淀,將無用的物質廢棄。
廢水中典型有用離子Li、Na、H的流變特性分析如圖4所示?!緢D4】
從圖4可以看出,在流變過程中,Li保持了與Na非常一致的水溶液流變特性,從曲線可以看出,隨著剪切黏度隨著剪切速率的增大而呈現出逐漸降低的趨勢。
3 實驗部分
3.1 實驗描述
為了測試合成流變處理方法對于維生素制藥廢水水合物的處理能力,采用相同實驗環境下的測試溶液進行比對測試,實驗時間20 h,分別以MBR傳統方法和本文方法對相同濃度,相同體積下的溶液進行測試。測試中,采用氨氮去除率和CODCr去除率作為衡量系統性能優劣的判據。
3.2 實驗結果分析
在上述條件下進行比對試驗,CODCr去除率的比較曲線如圖5所示?!緢D5】
從圖5可以看出,采用合成流變的處理方法,相對于傳統的處理方法,CODCr去除率平均提高了大約23%,并且傳統方法去除后,仍有部分CODCr高于國家的排放標準,而采用合成流變處理方法后,均低于國家標準 CODCr≤300 mg/L ,達到了要求。氨氮去除率的比對曲線如圖6所示?!緢D6】
從圖6可以看出,采用合成流變的處理方法后,氨氮去除率提高了19%,可以很好的去除廢棄物質。
4 結論
本文研究了基于合成流變處理的維生素制藥廢水處理方法。以元素為研究對象,在對維生素制藥廢水水結構進行詳細分析的基礎上,建立了分子動力學模型,通過徑向分布函數和連續積分配位數對離子水合數進行分析,基于上面的研究,完成了合成流變處理的流程。最后通過實際的制藥廢水處理分析比對進行測試實驗,結果顯示,采用基于合成流變處理的方法,CODCr和氨氮的去除率提高了23%和19%,可以很好的應用到維生素制藥廢水的處理中。
參考文獻:
[1] Zhao T,Liu L,Li G,Du L,Zhao X,Yan J,Cheng Y,DangA,Li T,Chin Sci. Bull. 2012, 57, 1620-1623.
[2] 張蘊,奚曉青,許姍妮.氨基功能化納米復合材料對磷酸鹽的吸附研究[J].化學學報. 2012, 70\\(17\\): 1839-1846.
[3] 廖慶玲.功能化MCM-41的制備及對重金屬離子的吸附研究[J].中國醫藥科學, 2013, \\(39\\)4: 49-53.
[4] 胡春玲.基于脫氧核酶的重金屬離子熒光生物傳感器的研究進展[J].化學通報,2013, \\(76\\)11: 1011-10165
[5] 張華榮,董國富,雷紅宇,朱紅,陳正明,廖莉,蔡樹燕. 5種化妝品毒性檢測方法的應用評估[J].中國國境衛生檢疫雜志, 2007, 10\\(4\\): 193-204.