CN106110562B - 一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法 - Google Patents

一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法，该方法具体包括以下步骤：(1)预处理过程：(1‑1)将含有灰黄霉素的待处理生物医药废渣与水混合，经调浆、分散，制成固含量为5‑45％的废渣浆液；(1‑2)将废渣浆液进行灭菌处理；(2)催化氧化降解过程：向经过灭菌处理的废渣浆液中加入氧化催化药剂，进行催化氧化降解，后经过滤分离、干燥即可。与现有技术相比，本发明方法采用湿法催化氧化处理集成技术，对废渣中残留的灰黄霉素进行去除，去除率高，且不会产生二次污染产物，属于无害化处理，可将原有废渣中残留的浓度为1000ppm‑5000ppm的灰黄霉素迅速降低至0‑50ppm，且医药废渣的质量减少率小于10％，具有很好的应用前景。

Description

一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法
技术领域
本发明属于医药环保技术领域，涉及一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法。
背景技术
我国是世界最大的抗生素原料药生产和出口大国，总产量占全球生产总量70％。每年都将产生数百吨含有残留抗生素的生物医药废渣。
生物医药废渣中含有残留的抗生素，若未经处理直接进入自然环境，抗生素会在地表水和河流等水体中会形成一个高浓度的区域，造成环境中致病菌耐药性增加和扩散，对人类的公共健康构成威胁。如果医药废渣未经处理直接做养殖饲料，残留的抗生素会进入食物链，更将严重影响食品安全。
针对生物医药行业普遍面临的抗生素生物医药废渣的处理和利用难题，开发研究催化氧化降解集成技术，将废渣中残留的抗生素进行快速无害化消解处理。同时由于生物医药废渣中同样含有大量的氨基酸等有机质和氮磷等营养元素，若能将废渣中所含抗生素氧化降解去除，再通过一系列的加工，可制成具有改良土壤、培肥地力、增加作物产量、提高品质，提高肥料的利用率等功效的肥料修复剂，土壤调理剂，将大幅度提高废渣处理和综合利用过程的附加值和经济效益，同时解决资源浪费和生态环境污染等问题，保障农副产品质量和土壤环境安全。
灰黄霉素废渣若不经过特殊的无害化处理即排放至环境中，将造成环境污染与资源浪费。J.F.Grove、D.Ismay、J.MacMillan等在文章Griseofulvin:Part II.OxidativeDegradation.Imperial Chemical Industries Limited,Butterwick ResearchLaboratories,The Frythe,Welwyn,Herts.1952.760:3958-3967仅提及灰黄霉素经氧化后的各类氧化产物，通过灰黄霉素的氧化反应得到了两种一元酸，分别是3-氯基-2羟基-4,6-二甲氧基苯甲酸，以及7-氯基-2羟基-4,6-二甲氧苯并呋喃-3-酮-2-β丁酸，化学结构式分别如下：
Figure BDA0001034215410000021
其中，R基团为H或OH。
上述两种结构是灰黄霉素氧化后可能性最大的两种物质。但在文献资料中未见较为详细的有关氧化方法的研究报道。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作步骤简单，经济实用，可将生物医药废渣中的灰黄霉素快速降解至安全指标以下的用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)预处理过程：
(1-1)将含有灰黄霉素的待处理生物医药废渣与水混合，经调浆、分散，制成固含量为5-45％的废渣浆液；
(1-2)将废渣浆液进行灭菌处理；
(2)催化氧化降解过程：
向经过灭菌处理的废渣浆液中加入氧化催化药剂，进行催化氧化降解，后经过滤分离、干燥，可形成固含量为70-80％的有机物废渣产物，不含抗生素，可用于后续的土壤调理剂、有机无机复混肥的制备。
步骤(1-2)所述的灭菌处理为蒸汽加压灭菌处理，处理时间为20-60分钟。
步骤(2)所述的氧化催化药剂包括氧化剂、催化剂及助催化剂，并且所述的氧化剂与待处理生物医药废渣的质量比为1:1-10。
所述的催化剂与氧化剂的质量比为0.05-40:100，所述的助催化剂与氧化剂的质量比为1-10:1-10。
作为优选的技术方案，所述的催化剂与氧化剂的质量比为5-40:100。
所述的氧化剂包括高锰酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾、双氧水或次氯酸中的一种。
所述的催化剂包括二价铁盐、二价钴盐或二价锰盐中的一种。
作为优选的技术方案，所述的催化剂包括FeSO4·7H2O、FeCl2、CoCl2、CoSO4或MnSO4中的一种。
所述的助催化剂包括磷酸、乙酸、草酸或盐酸中的一种或多种。
步骤(2)所述的催化氧化降解的条件为：控制反应温度为10-180℃，反应压力为0-0.5MPa，反应时间为1-8小时。
与现有技术相比，本发明方法采用湿法催化氧化处理集成技术，对废渣中残留的灰黄霉素进行去除，去除率高，且不会产生二次污染产物，属于无害化处理，具体过程包括预处理、催化氧化降解、过滤分离、干燥等，所得产品可用于制备土壤调理剂或有机无机复混肥料，实现清洁生产和资源化、再利用的环保属性，具有良好的环保应用前景。本发明方法可将原有废渣中残留的浓度为1000ppm-5000ppm的灰黄霉素迅速降低至0-50ppm，且医药废渣的质量减少率小于10％，具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
灰黄霉素含量为2360ppm。灰黄霉素废渣20g加入180g水，形成固含量为10％的浆液；进行蒸汽灭菌20分钟；之后向的浆液中加入氧化剂过硫酸钾20g，催化剂FeSO4·7H2O2g，助催化剂磷酸10g，在90℃、常压条件下反应3小时；再经分离和干燥，得到固含量为80％的产物24.62g；经检测灰黄霉素残留量为20ppm，降解率达到99％以上。
实施例2
灰黄霉素含量为2100ppm。灰黄霉素废渣200g加入600g水，形成固含量为25％的浆液；进行蒸汽灭菌30分钟；之后向的浆液中加入氧化剂高锰酸钾50g，催化剂CoCl2 2.5g，助催化剂草酸10g，在10℃、常压条件下反应8小时；再经分离和干燥，得到固含量为75％的产物259g；经检测灰黄霉素残留量为20.7ppm，降解率达到99％以上。
实施例3
灰黄霉素含量为3000ppm。灰黄霉素废渣1500g加入3500g水，形成固含量为30％的浆液；进行蒸汽灭菌60分钟；之后向的浆液中加入氧化剂30％双氧水600g，催化剂FeCl2180g，助催化剂盐酸170g，在180℃、0.5MPa压力的条件下反应1小时；再经分离和干燥，得到固含量为70％的产物1930g；经检测灰黄霉素残留量为16.9ppm，降解率达到99％以上。
实施例4
灰黄霉素含量为4200ppm。灰黄霉素废渣1000g加入4000g水，形成固含量为20％的浆液；进行蒸汽灭菌40分钟；之后向的浆液中加入氧化剂过硫酸钠150g，催化剂CoSO4 60g，助催化剂乙酸300g，在130℃、0.25MPa压力的条件下反应2小时；再经分离和干燥，得到固含量为77％的产物1220g；经检测灰黄霉素残留量为7.6ppm，降解率达到99％以上。
实施例5
灰黄霉素含量为4980ppm。灰黄霉素废渣2500g加入3800g水，形成固含量为40％的浆液；进行蒸汽灭菌25分钟；之后向的浆液中加入氧化剂过硫酸铵320g，催化剂MnSO40.16g，助催化剂草酸32g，在60℃、常压条件下反应5小时；再经分离和干燥，得到固含量为72％的产物3350g；经检测灰黄霉素残留量为35.6ppm，降解率达到99％以上。
实施例6
灰黄霉素含量为4500ppm。灰黄霉素废渣3000g加入17000g水，形成固含量为15％的浆液；进行蒸汽灭菌50分钟；之后向的浆液中加入氧化剂次氯酸300g，催化剂FeCl2 3g，助催化剂磷酸300g，在30℃、常压条件下反应7小时；再经分离和干燥，得到固含量为75％的产物3720g；经检测灰黄霉素残留量为37.5ppm，降解率达到99％以上。
实施例7
灰黄霉素含量为4000ppm。灰黄霉素废渣600g加入11400g水，形成固含量为5％的浆液；进行蒸汽灭菌35分钟；之后向的浆液中加入氧化剂高锰酸钾200g，催化剂CoSO4 1g，助催化剂磷酸2000g，在45℃、常压条件下反应6小时；再经分离和干燥，得到固含量为78％的产物730g；经检测灰黄霉素残留量为30.5ppm，降解率达到99％以上。
实施例8
灰黄霉素含量为2500ppm。灰黄霉素废渣4500g加入5500g水，形成固含量为45％的浆液；进行蒸汽灭菌45分钟；之后向的浆液中加入氧化剂过硫酸钠500g，催化剂FeSO4·7H2O100g，助催化剂磷酸67g，在75℃、常压条件下反应4小时；再经分离和干燥，得到固含量为70％的产物5960g；经检测灰黄霉素残留量为21ppm，降解率达到99％以上。
实施例9
本实施例用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法具体包括以下步骤：
(1)预处理过程：
(1-1)将含有灰黄霉素的待处理生物医药废渣与水混合，经调浆、分散，制成固含量为20％的废渣浆液；
(1-2)将废渣浆液进行灭菌处理；
(2)催化氧化降解过程：
向经过灭菌处理的废渣浆液中加入氧化催化药剂，进行催化氧化降解，后经过滤分离、干燥，可形成固含量为80％的有机物废渣产物，不含抗生素，可用于后续的土壤调理剂、有机无机复混肥的制备。
步骤(1-2)中，灭菌处理为蒸汽加压灭菌处理，处理时间为20分钟。
步骤(2)中，氧化催化药剂包括氧化剂、催化剂及助催化剂，并且氧化剂与待处理生物医药废渣的质量比为1:10。其中，催化剂与氧化剂的质量比为35:100，助催化剂与氧化剂的质量比为1:1。
本实施例中，氧化剂为高锰酸钾，催化剂为CoSO4，助催化剂由磷酸与乙酸按体积比为1:1混合而成。
步骤(2)中，催化氧化降解的条件为：控制反应温度为25℃，反应压力为0.25MPa，反应时间为3小时。
实施例10
本实施例用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法具体包括以下步骤：
(1)预处理过程：
(1-1)将含有灰黄霉素的待处理生物医药废渣与水混合，经调浆、分散，制成固含量为36％的废渣浆液；
(1-2)将废渣浆液进行灭菌处理；
(2)催化氧化降解过程：
向经过灭菌处理的废渣浆液中加入氧化催化药剂，进行催化氧化降解，后经过滤分离、干燥，可形成固含量为78％的有机物废渣产物，不含抗生素，可用于后续的土壤调理剂、有机无机复混肥的制备。
步骤(1-2)中，灭菌处理为蒸汽加压灭菌处理，处理时间为60分钟。
步骤(2)中，氧化催化药剂包括氧化剂、催化剂及助催化剂，并且氧化剂与待处理生物医药废渣的质量比为1:8。其中，催化剂与氧化剂的质量比为8:100，助催化剂与氧化剂的质量比为10:1。
本实施例中，氧化剂为双氧水，催化剂为MnSO4，助催化剂由磷酸、乙酸及草酸按体积比为1:1:1混合而成。
步骤(2)中，催化氧化降解的条件为：控制反应温度为60℃，反应压力为0.3MPa，反应时间为2小时。
实施例11
本实施例用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法具体包括以下步骤：
(1)预处理过程：
(1-1)将含有灰黄霉素的待处理生物医药废渣与水混合，经调浆、分散，制成固含量为20％的废渣浆液；
(1-2)将废渣浆液进行灭菌处理；
(2)催化氧化降解过程：
向经过灭菌处理的废渣浆液中加入氧化催化药剂，进行催化氧化降解，后经过滤分离、干燥，可形成固含量为75％的有机物废渣产物，不含抗生素，可用于后续的土壤调理剂、有机无机复混肥的制备。
步骤(1-2)中，灭菌处理为蒸汽加压灭菌处理，处理时间为45分钟。
步骤(2)中，氧化催化药剂包括氧化剂、催化剂及助催化剂，并且氧化剂与待处理生物医药废渣的质量比为1:4。其中，催化剂与氧化剂的质量比为35:100，助催化剂与氧化剂的质量比为1:10。
本实施例中，氧化剂为过硫酸铵，催化剂为FeSO4·7H2O，助催化剂由盐酸、乙酸及草酸按体积比为1:1:1混合而成。
步骤(2)中，催化氧化降解的条件为：控制反应温度为75℃，反应压力为0.3MPa，反应时间为4小时。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)预处理过程：
(1-1)将含有灰黄霉素的待处理生物医药废渣与水混合，经调浆、分散，制成固含量为5-45％的废渣浆液；
(1-2)将废渣浆液进行灭菌处理；
(2)催化氧化降解过程：
向经过灭菌处理的废渣浆液中加入氧化催化药剂，进行催化氧化降解，后经过滤分离、干燥即可；
所述的氧化催化药剂包括氧化剂、催化剂及助催化剂，其中，所述的助催化剂包括磷酸、乙酸、草酸或盐酸中的一种或多种，所述氧化剂与催化剂选自以下组合之一：
所述催化剂为二价铁盐，所述氧化剂为过硫酸钾；
所述催化剂为二价钴盐，所述氧化剂为高锰酸钾；
所述催化剂为二价钴盐，所述氧化剂为过硫酸钠；
所述催化剂为二价锰盐，所述氧化剂为过硫酸铵；
所述催化剂为二价铁盐，所述氧化剂为次氯酸；
所述催化剂为二价锰盐，所述氧化剂为双氧水；
所述催化剂为二价铁盐，所述氧化剂为过硫酸铵；
所述催化剂为二价铁盐，所述氧化剂过硫酸钠；
所述的氧化剂与待处理生物医药废渣的质量比为1:1-10；所述的催化剂与氧化剂的质量比为0.05-40:100，所述的助催化剂与氧化剂的质量比为1-10:1-10；
所述的催化氧化降解的条件为：控制反应温度为10-180℃，反应压力为0-0.5MPa，反应时间为1-8小时；
该方法将废渣中残留的浓度为1000ppm-5000ppm的灰黄霉素降低至0-50ppm，且医药废渣的质量减少率小于10％。
2.根据权利要求1所述的一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法，其特征在于，步骤(1-2)所述的灭菌处理为蒸汽加压灭菌处理，处理时间为20-60分钟。
3.根据权利要求1所述的一种用于去除生物医药废渣中灰黄霉素的方法，其特征在于，所述的催化剂包括FeSO4·7H2O、FeCl2、CoCl2、CoSO4或MnSO4中的一种。
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