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布洛芬及对乙酰氨基酚在制药废水工程中的降解机理研究

王志远  
【摘要】:在过去的十年中,药物类污染物作为一种新型污染物越来越多的被学者关注,并将这些药物污染物的主要来源追溯到制药厂排出的废水,由于它们排放在环境中对生态的破坏越来越严重,甚至威胁到人类的健康,所以对于它们的治理刻不容缓。这些难降解有机物去除途径主要以生物降解为主,也包括污泥吸附、光降解、挥发。检测这些有机物的方法也越来越多,对于样品的处理包括液液萃取,固相萃取等,现在对于已处理好的样品主要用气质联用法和液质联用法进行检测。本文首先探讨了厌氧反应器+膜生物反应器处理制药废水的工程应用,对工程进行简单说明:废水来源于上海某制药厂,水质特点是高COD且含有难降解有机物布洛芬和对乙酰氨基酚;然后对该工程的设计思路进行阐述:包括厌氧、好氧、膜生物反应器的特点;其次根据设计思路确定工艺流程,最后对工程的运行进行分析,探讨了COD和氨氮的去除效果:COD与氨氮的去除率可达到99.2%和94%,实现出水COD浓度小于60mg/L,氨氮浓度小于4.1mg/L;分析了工程运行中VFA与pH对厌氧系统的影响。为了分析布洛芬和对乙酰氨基酚在厌氧和好氧以及膜生物反应器中的分布情况,需对布洛芬和对乙酰氨基酚的检测方法进行建立,因为检测这些有机物并没有统一标准,最终通过文献阅读类比确定了利用固相萃取加液质联用的技术进行分析检测,分析了不同条件下对布洛芬和对乙酰氨基酚检测方法的可能性,在萃取柱、水样pH、洗脱剂、活化剂的选择方面进行了讨论,最后确定了选择HLB的萃取柱和利用甲醇作为洗脱剂,以及水样pH在3.5的时候检测灵敏度高,重复性好,满足对目标物质的检测限量要求,回收率大于99%,相对标准偏差小于3%,可为后续分析提供实验基础。最后利用液质联用技术对厌氧进出水,好氧出水,膜生物反应器出水中布洛芬和对乙酰氨基酚进行检测,结果表明:布洛芬在各个阶段都有分布,去除率分别为87.55%、89.01%以及7.17%;在厌氧阶段通过共代谢作用拆链、发酵和产甲烷化,最终降解为甲烷等饱和态烷烃;在好氧阶段发生羟基化和羰基化,最终在微生物的作用下降解为二氧化碳和水。对乙酰氨基酚在厌氧阶段完全存在,去除率90.49%,好氧阶段被完全去除,该物质在厌氧阶段通过水解变为更小的有机物,最终在微生物的作用下通过开环裂解为甲烷、水等。二者迁移转化途径主要以生物降解为主,其次是随出水外排,污泥吸附最小。


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