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以Pt/Ti 为阳极电化学处理黄连素制药废水动力学研究

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【中文关键词】黄连素废水  电化学  Pt/Ti阳极  活性氯  动力学  
【摘要】采用电化学氧化法处理黄连素制药废水,探讨了过程中黄连素的去除动力学,考察了阳极材料、偏压、初始 pH 及Cl - 浓度等因素对废水中黄连素去除的影响。结果表明,黄连素在PtTi 等四种阳极上的电化学降解均符合 假一级动力学; 电化学生成的活性氯对黄连素的降解起重要作用,阳极偏压和初始Cl - 浓度是影响黄连素降解速率 的控制因素; 在以PtTi 为阳极,阳极偏压为2. 0 ~ 2. 5 V,废水初始pH 为5. 0 ~ 9. 0,Cl - 浓度为0. 10 molL 条件下, 电化学过程对黄连素降解动力学速率常数较高; 黄连素易降解而生成有机酸等小分子化合物,其去除率达到90% 以上。
【部分正文预览】

制药废水是一种危害严重且难处理的污染源, 未经处理的制药废水会对水环境造成严重的危 害[1]。制药废水具有有机物浓度高、色度和悬浮物

高、间歇排放、冲击负荷较高以及含难降解和对微生物有毒性的抗生素类物质等特点[2],被公认为废水

处理中的一大难题。黄连素是常见的抗生素,是具 有多种药理学和生物学作用的异喹啉天然生物 碱[3]。盐酸黄连素是化学合成类黄连素生产过程 中成品冲洗废水的主要特征污染物。近年来,针对 黄连素制药废水处理的研究相对较少[4-6]。含黄连 素等抗生素类制药废水的处理主要是将其与生活污 水等混合起来进行生化处理,但抗生素类物质的高 毒性会对生化工艺造成很大的冲击,而且抗生素一 般都比较稳定,使得其很容易穿透生化处理而被排 放进入外部水环境[7-9]。因而必须采用有效的物化 预处理技术,破坏废水中抗生素类有机物的分子结 构,降低其废水毒性,提高废水可生化性,为生化处 理创造有利条件[10-11]。 电化学水处理技术通过直接氧化和间接氧化可 有效去除水中难降解有机污染物[12-15],具有操作简 单、高效、设备体积小、占地少、无需添加化学药剂、 无二次污染、自动化程度高、易与其他技术联用等优 点,使得其在水处理方面已有了广泛的应用[16-20]。 González 等[21]采用电化学氧化法处理甲氧苄啶废 水,在pH 为3,电流密度为207 mAcm2,支持电解 质Na2SO4 浓度为0. 49 molL 时,甲氧苄啶被完全去 除。Jara 等[22]以PtTi、石墨和DSA 为阳极,采用电 化学对氧氟沙星进行处理获得了较好的降解效果。基于电化学氧化法的优良特性,笔者利用该方法处 理黄连素制药废水。选用钛作为基体,在其表面镀 铂而制成的PtTi 电极具有制作方便,镀层厚度可 控,尺寸可变,重量轻,耐腐蚀,电化学性能优异,放 氯电位低[23-24]等优点。

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