制藥工藝與環(huán)境保護(hù)概要課件

第七章制藥工藝與環(huán)境保護(hù)2022/10/182022/10/15制藥工藝與環(huán)境保護(hù)概要課件制藥工藝與環(huán)境保護(hù)概要課件制藥工藝與環(huán)境保護(hù)概要課件第一節(jié)概述一、環(huán)境保護(hù)的重要性二、我國(guó)防治污染的方針政策三、化學(xué)制藥廠污染的特點(diǎn)和現(xiàn)狀

1.數(shù)量少、組分多、變動(dòng)性大2.間歇排放

3.pH值不穩(wěn)定

4.化學(xué)需氧量（COD）高第一節(jié)概述一、環(huán)境保護(hù)的重要性第二節(jié)“三廢”的消除和減少一、采用綠色生產(chǎn)工藝(一)設(shè)計(jì)或重新設(shè)計(jì)少污染或無(wú)污染的生產(chǎn)工藝

例1、非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥布洛芬(Ibuprofen，6-1)的合成曾采用Darzens合成路線，從原料異丁苯(6-2)到成品需如下六步反應(yīng)：

第二節(jié)“三廢”的消除和減少一、采用綠色生產(chǎn)工藝

采用新發(fā)明的方法生產(chǎn)布洛芬，廢物量可減少37%，BHC公司因此獲得了1997年度美國(guó)“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”的變更合成路線獎(jiǎng)。采用新發(fā)明的方法生產(chǎn)布洛芬，廢物量可減少37%，BH例2、苯甲醛是一種重要的中間體，傳統(tǒng)的合成路線是以甲苯為原料通過(guò)亞芐基二氯水解而得：間接電解氧化法制備苯甲醛是一條綠色生產(chǎn)工藝：

例2、苯甲醛是一種重要的中間體，傳統(tǒng)的合成路線是以甲苯為

(二)優(yōu)化工藝條件

例乙酰苯胺的硝化反應(yīng)：原工藝要求將乙酰苯胺溶于硫酸中，再加混酸進(jìn)行硝化反應(yīng)。后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，乙酰苯胺硫酸溶液中的硫酸濃度已足夠高，混酸中的硫酸可以省去。這樣不但節(jié)省了大量的硫酸，而且大大減輕了污染物的處理負(fù)擔(dān)。(二)優(yōu)化工藝條件(三)改進(jìn)操作方法例抗菌藥諾氟沙星(Norfloxacin)合成中的對(duì)氯硝基苯氟化反應(yīng)，原工藝采用二甲基亞砜(DMSO)作溶劑。后改用高沸點(diǎn)的環(huán)丁砜作溶劑，反應(yīng)液除去無(wú)機(jī)鹽后，可直接精餾獲得對(duì)氟硝基苯，避免了廢水的生成。

(三)改進(jìn)操作方法

(四)采用新技術(shù)例在藥物中間體4-氨基吡啶的合成中，原工藝采用鐵粉還原硝基氧化吡啶制備4-氨基吡啶?，F(xiàn)采用催化加氫還原技術(shù)，既簡(jiǎn)化了工藝操作，又消除了環(huán)境污染。

(四)采用新技術(shù)

苯乙酸是合成藥物的重要中間體。目前工業(yè)上仍以苯乙腈水解來(lái)制備，而苯乙腈又是由芐氯和氫氰酸反應(yīng)來(lái)合成的。現(xiàn)在通過(guò)芐氯羰化合成苯乙酸已經(jīng)獲得成功：

苯乙酸是合成藥物的重要中間體。目前工業(yè)上仍二、循環(huán)使用與無(wú)害化工藝氯霉素合成中的乙?；磻?yīng)原工藝將母液蒸發(fā)濃縮回收二、循環(huán)使用與無(wú)害化工藝氯霉素合成中的乙?；磻?yīng)原工藝將母液將反應(yīng)母液循環(huán)套用，可顯著地減少環(huán)境污染。其它的如催化劑、活性炭等經(jīng)過(guò)處理后也可考慮反復(fù)使用?；瘜W(xué)制藥工業(yè)中冷卻水的用量占總用水量的比例一般很大，必須考慮水的循環(huán)使用，盡可能實(shí)現(xiàn)水的閉路循環(huán)。將反應(yīng)母液循環(huán)套用，可顯著地減少環(huán)境污染。三、綜合利用從某種意義上講，化學(xué)制藥過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物也是一種“資源”。例如，氯霉素生產(chǎn)中的副產(chǎn)物鄰硝基乙苯，是重要的污染物之一，將其制成殺草胺(Shacaoan)，就是一種優(yōu)良的除草劑。又如，葉酸(Folicacid)合成中的丙酮氯化反應(yīng)：

反應(yīng)過(guò)程中放出大量的氯化氫廢氣，直接排放將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。經(jīng)依次用水和液堿吸收后，既消除了氯化氫氣體造成的污染，又可回收得到一定濃度的鹽酸。

三、綜合利用又如，葉酸(Folicacid)合成中的丙酮第三節(jié)藥廠“三廢”的無(wú)害化處理一、廢水的處理(一)、廢水處理的基本概念1、水質(zhì)指標(biāo)：BOD、COD、pH、懸浮物、有害物質(zhì)含量等。生化需氧量（BOD）—是指在一定條件下微生物分解水中有機(jī)物時(shí)所需的氧量。常用BOD5,即5日生化需氧量，表示在20℃下培養(yǎng)5日，1L水中溶解氧的減少量。單位mg/L。第三節(jié)藥廠“三廢”的無(wú)害化處理一、廢水的處理化學(xué)需氧量（COD）—是指在一定條件下用強(qiáng)氧化劑（K2Cr2O7或KMnO4)使污染物氧化所消耗的氧量。COD與BOD之差，表示未能被微生物降解的污染物含量。2、清污分流清污分流是指將清水（間接冷卻水、雨水、生活用水等）、污水（包括藥物生產(chǎn)過(guò)程中排出的各種廢水）分別經(jīng)過(guò)各自的管道進(jìn)行排泄或儲(chǔ)留，以利于清水的套用和污水的處理?；瘜W(xué)需氧量（COD）—是指在一定條件下用強(qiáng)氧化劑（K2Cr2

一級(jí)處理—主要是預(yù)處理，用機(jī)械方法或簡(jiǎn)單化學(xué)方法使廢水中懸浮物、泥沙、油類(lèi)或膠態(tài)物質(zhì)沉淀下來(lái)，以及調(diào)整廢水的酸堿度。

二級(jí)處理—主要指生化處理法，適用于處理各種有機(jī)污染的廢水。經(jīng)生化法處理后，廢水中可被微生物分解的有機(jī)物一般可去除90%左右，固體懸浮物可去除90%-95%。二級(jí)處理能大大改善水質(zhì)，處理后的污水一般能達(dá)到排放的要求。

三級(jí)處理—又稱(chēng)深度處理，只在有特殊要求時(shí)才使用。3、廢水處理的級(jí)數(shù)一級(jí)處理—主要是預(yù)處理，用機(jī)械方法或簡(jiǎn)單化學(xué)方法使廢水中4、廢水的污染控制指標(biāo)在《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中，按污染物對(duì)人體健康的影響程度，將污染物分為2類(lèi)。

a.第一類(lèi)污染物

指能在環(huán)境或生物體內(nèi)積累，對(duì)人體健康產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)不良影響的污染物。《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的此類(lèi)污染物有13種，即總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價(jià)鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并()芘、總鈹、總銀、總放射性和總?放射性。

b.第二類(lèi)污染物指其長(zhǎng)遠(yuǎn)影響小于第一類(lèi)的污染物。在《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的有pH值、化學(xué)需氧量、生化需氧量、色度、懸浮物、石油類(lèi)、揮發(fā)性酚類(lèi)、氰化物、硫化物、氟化物、硝基苯類(lèi)、苯胺類(lèi)等共20項(xiàng)。4、廢水的污染控制指標(biāo)（二）廢水處理的基本方法

廢水處理技術(shù)按作用原理一般可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。物理法是利用物理作用將廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物分離出來(lái)，在分離過(guò)程中不改變其化學(xué)性質(zhì)，如沉降、氣浮、過(guò)濾、離心、蒸發(fā)、濃縮等。

化學(xué)法是利用化學(xué)反應(yīng)原理來(lái)分離、回收廢水中各種形態(tài)的污染物，如中和、凝聚、氧化和還原等。

（二）廢水處理的基本方法物理化學(xué)法是綜合利用物理和化學(xué)作用除去廢水中的污染物，如吸附法、離子交換法和膜分離法等。

生物法是利用微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)，如H2O和CO2等。

廢水處理流程的組織一般遵循先易后難、先簡(jiǎn)后繁的規(guī)律。物理化學(xué)法是綜合利用物理和化學(xué)作用除去廢水中的污廢水的生物處理法

好氧生物處理

厭氧生物處理

活性污泥法

生物膜法

（三）廢水的生物處理法

廢水的生物處理法好氧生物處理厭氧生物處理活性污泥法生1、生物法處理的基本原理好氧生物處理是在有氧條件下，利用好氧微生物的作用將廢水中的有機(jī)物分解為CO2和H2O，并釋放出能量的代謝過(guò)程。有機(jī)物(CxHyOz)在氧化過(guò)程中釋放出的氫與氧結(jié)合生成水，如下式所示：

在好氧生物處理過(guò)程中，有機(jī)物的分解比較徹底，最終產(chǎn)物是含能量最低的CO2和H2O，故釋放的能量較多，代謝速度較快，代謝產(chǎn)物也很穩(wěn)定。好氧生物法的缺點(diǎn)是對(duì)于高濃度的有機(jī)廢水，要供給好氧微生物所需的氧氣(空氣)比較困難，需先用大量的水對(duì)廢水進(jìn)行稀釋?zhuān)以谔幚磉^(guò)程中要不斷地補(bǔ)充水中的溶解氧，從而使處理的成本較高。

1、生物法處理的基本原理在好氧生物處理過(guò)程中，水解酸化階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)甲烷階段

厭氧生物處理是在無(wú)氧條件下，利用厭氧微生物，主要是厭氧菌的作用，來(lái)處理廢水中的有機(jī)物。最終的代謝產(chǎn)物是一些低分子有機(jī)物、CH4、H2S和NH4＋等。

水解酸化階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)甲烷階段厭氧生2、生物法處理對(duì)水質(zhì)的要求

a．溫度

好氧微生物處理的水溫宜在20-40℃。厭氧微生物處理的適宜水溫在10-30℃、35-38℃和50-55℃。b．pH值

好氧微生物，廢水的pH值在6-9；厭氧微生物，廢水的pH值在6.5-7.5。c．營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

d．有毒物質(zhì)

e．溶解氧

f．有機(jī)物濃度

2、生物法處理對(duì)水質(zhì)的要求3、好氧生物處理法(1)活性污泥法

活性污泥是由好氧微生物(包括細(xì)菌、微型動(dòng)物和其它微生物)及其代謝和吸附的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的生物絮凝體，具有很強(qiáng)的吸附和分解有機(jī)物的能力。

①活性污泥的性能指標(biāo)衡量活性污泥數(shù)量和性能好壞的指標(biāo)主要有污泥濃度(MLSS)、污泥沉降比(SV)和污泥容積指數(shù)(SVI)等。污泥指數(shù)的計(jì)算方法為：3、好氧生物處理法②活性污泥法的基本工藝流程

③常用曝氣方式按曝氣方式不同，活性污泥法可分為普通曝氣法、逐步曝氣法、完全混合曝氣法、純氧曝氣法和深井曝氣法等多種方法。②活性污泥法的基本工藝流程③常用曝氣方式④剩余污泥的處理污泥脫水的方法主要有：①沉淀濃縮法②自然晾曬法③機(jī)械脫水法脫水后的污泥可采取以下幾種方法進(jìn)行最終處理：①焚燒②作建筑材料的摻合物③作肥料④繁殖蚯蚓④剩余污泥的處理脫水后的污泥可采取以下幾種方法進(jìn)行最(2)生物膜法

生物膜法是依靠生物膜吸附和氧化廢水中的有機(jī)物并同廢水進(jìn)行物質(zhì)交換，從而使廢水得到凈化的另一種好氧生物處理法。

根據(jù)處理方式與裝置的不同，生物膜法可分為生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法和流化床生物膜法等。(2)生物膜法生物膜法是依靠生物膜吸附和氧化廢水中的有機(jī)4、厭氧生物處理法

（1）傳統(tǒng)厭氧消化池

4、厭氧生物處理法（1）傳統(tǒng)厭氧消化池（2）厭氧接觸法

（2）厭氧接觸法（3）上流式厭氧污泥床

（3）上流式厭氧污泥床（四）各類(lèi)制藥廢水的處理

l.含懸浮物或膠體的廢水

廢水中所含的懸浮物一般可通過(guò)沉淀、過(guò)濾或氣浮等方法除去。氣浮法的原理是利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的懸浮物，使其密度小于水而上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。（四）各類(lèi)制藥廢水的處理l.含懸浮物或膠體的廢水2.酸堿性廢水

對(duì)于濃度較高的酸性或堿性廢水應(yīng)盡量考慮回收和綜合利用。

回收后的剩余廢水或濃度較低、不易回收的酸性或堿性廢水必須中和至中性。2.酸堿性廢水對(duì)于濃度較高的酸性或堿性廢水應(yīng)盡量考慮3.含無(wú)機(jī)物廢水

制藥廢水中所含的無(wú)機(jī)物通常為鹵化物、氰化物、硫酸鹽以及重金屬離子等，常用的處理方法有稀釋法、濃縮結(jié)晶法和各種化學(xué)處理法。對(duì)于不含毒物又不易回收利用的無(wú)機(jī)鹽廢水可用稀釋法處理。例如，用高壓水解法處理高濃度含氰廢水，去除率可達(dá)99.99%以上。3.含無(wú)機(jī)物廢水制藥廢水中所含的無(wú)機(jī)物通常為鹵化物、4.含有機(jī)物廢水

常用的回收和綜合利用方法有蒸餾、萃取和化學(xué)處理等。回收后符合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水，可直接排入下水道。

對(duì)于低濃度、不易被氧化分解的有機(jī)廢水，這些廢水可用沉淀、萃取、吸附等物理、化學(xué)或物理化學(xué)方法進(jìn)行處理。

對(duì)于濃度高、熱值高、可用焚燒法進(jìn)行處理。4.含有機(jī)物廢水常用的回收和綜合利用方法有蒸餾、萃取二、廢氣的處理

按所含主要污染物的性質(zhì)不同，化學(xué)制藥廠排出的廢氣可分為三類(lèi)，即含塵(固體懸浮物)廢氣、含無(wú)機(jī)污染物廢氣和含有機(jī)污染物廢氣。

根據(jù)所含污染物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)冷凝、吸收、吸附、燃燒、催化等方法進(jìn)行無(wú)害化處理。二、廢氣的處理按所含主要污染物的性質(zhì)不同，化學(xué)制藥廠排出1、含塵廢氣的處理

（1）機(jī)械除塵

1、含塵廢氣的處理（1）機(jī)械除塵(2)洗滌除塵(3)過(guò)濾除塵(2)洗滌除塵(3)過(guò)濾除塵氯霉素干燥工段氣流凈化流程圖氯霉素干燥工段氣流凈化流程圖2、含無(wú)機(jī)物廢氣（1）.吸收裝置2、含無(wú)機(jī)物廢氣（1）.吸收裝置制藥工藝與環(huán)境保護(hù)概要課件(2)吸收法處理無(wú)機(jī)廢氣實(shí)例(2)吸收法處理無(wú)機(jī)廢氣實(shí)例3、含有機(jī)物廢氣

(l).冷凝法

3、含有機(jī)物廢氣(l).冷凝法(2).吸收法適宜吸收劑的選擇比較困難吸收法不宜處理有機(jī)污染物含量過(guò)低的廢氣。(2).吸收法適宜吸收劑的選擇比較困難(3).吸附法(3).吸附法(4).燃燒法(4).燃燒法制藥工藝與環(huán)境保護(hù)概要課件（5）.生物法

（5）.生物法三、廢渣的處