制药废水高效净化：高级氧化技术优化策略与应用研究

制药废水高效净化：高级氧化技术优化策略与应用研究

吴同新

江苏省盐城技师学院 224000

摘要：本文深入探索了制药行业废水处理的挑战与机遇，特别是聚焦于高级氧化技术（AOPs）在这一领域的优化与应用潜力。鉴于制药废水富含高浓度有机污染物、难以生物降解的成分及潜在的环境毒性，其有效处理一直是环保领域的重大课题。高级氧化技术，以其卓越的氧化能力、处理效率和环境相容性，成为制药废水深度净化的有力工具。

本文系统性地回顾了当前主流高级氧化技术的分类、作用原理及其独特优势，随后将焦点转向技术优化的前沿探索。重点剖析了通过催化剂改良、光源效率提升、反应条件精细调控等策略，如何进一步优化高级氧化技术在制药废水处理中的表现。这些优化措施旨在克服传统方法的局限性，提高处理效率，降低运行成本，从而为制药废水的无害化、资源化处理开辟更加高效且经济的路径。本文的研究成果旨在为制药废水处理领域的技术创新与应用实践提供重要参考与启示。

关键词：制药废水；高级氧化技术；优化策略；催化剂改性；光源选择

引言

制药工业废水，作为一类独特且难以驯服的工业废水类型，其复杂性体现在富含多种有害成分上，包括丰富的有机污染物、残留的抗生素药物以及潜在的重金属污染。这类废水若未经妥善处理而直接释放至自然水体，无疑将对水生生态系统构成重大威胁，进而可能波及人类社会的健康与福祉。因此，探索并应用高效且成本效益显著的制药废水处理技术，显得尤为迫切与重要。

高级氧化技术，作为废水处理领域的一项新兴利器，其核心优势在于能够生成诸如羟基自由基（•OH）等极具氧化活性的物质。这些活性物种凭借其卓越的氧化能力、迅捷的反应速率以及不产生二次污染的特性，在制药废水处理中展现出非凡的降解效率，正逐步成为该领域科研与实践关注的焦点。通过高级氧化技术的应用，我们有望实现对制药废水中复杂有机污染物的深度矿化，从而有效减轻其对环境的负面影响。

一、高级氧化技术的种类

高级氧化技术作为环境治理领域的一项重要突破，展现了其多样化的技术形态与卓越的环境净化能力。在这一大类技术中，化学氧化以其强大的氧化性物质直接作用于污染物，通过氧化还原反应将其转化为无害或低毒物质，是处理难降解有机废水的传统而有效的方法。然而，随着环保要求的日益严格和能源效率的关注，光化学氧化与光催化氧化技术因其独特的优势而备受瞩目。光化学氧化技术巧妙地将光能转化为化学能，利用紫外线、可见光或特定波长的光照射含污染物的水体，激发水中的溶解氧、过氧化氢等物质或添加的光敏化剂，产生具有强氧化性的自由基（如羟基自由基），这些自由基具有极高的反应活性，能够无选择性地与废水中的有机污染物发生反应，最终将其降解为二氧化碳、水和其他小分子无机物，达到彻底净化的目的。该技术不仅降低了对外部能源的依赖，还减少了化学药剂的使用，符合绿色化学的发展趋势。

二、制药废水处理中的高级氧化技术优化

（一）催化剂改性优化的深度探索

催化剂改性优化作为高级氧化技术中的核心环节，其研究深度与广度正不断拓展，旨在融合材料科学的前沿成果与环境化学的实际需求，推动技术革新。科研人员正致力于通过一系列创新策略，对催化剂进行精细调控与优化设计，以实现其性能的最大化。在表面修饰领域，传统方法如功能性基团和纳米粒子的引入已经取得了显著成效，但科研人员并未止步于此。他们进一步探索了生物分子作为绿色改性剂的潜力，这些生物分子以其独特的化学结构和生物活性，为催化剂改性提供了全新的视角。通过生物分子与催化剂表面的相互作用，不仅能够有效提升催化剂的活性，还能增强其生物相容性和环境友好性，为绿色化学的发展贡献力量。同时，掺杂技术作为调控催化剂能带结构的重要手段，也迎来了新的突破。研究者们巧妙地将理论计算与实验验证相结合，通过精准调控掺杂元素的比例、位置和分布，实现了对催化剂能带结构的精细剪裁。这一技术不仅拓宽了催化剂的光吸收范围，使其能够更充分地利用自然光资源，还显著提高了光催化效率，加速了有机污染物的降解过程。此外，催化剂的再生与循环利用技术同样受到高度关注。为了解决催化剂在使用过程中因失活或中毒而导致的性能下降问题，科研人员开发了多种高效的再生工艺和稳定的载体材料。

（二）光源选择与优化的新趋势

科技的飞速发展正深刻改变着光化学氧化与光催化氧化技术的面貌。LED光源作为这一变革的先锋，凭借其卓越的性能逐渐确立了其在行业中的主导地位。相比传统光源，新型LED不仅显著提升了发光效率，延长了使用寿命，更重要的是，它们融入了智能科技的精髓，实现了对光谱分布与光照强度的精准调控。这种智能调控能力，使得LED光源能够根据光催化反应体系的具体需求，动态调整输出光谱，优化光照模式，从而最大化地提升反应效率与降解效果。与此同时，微纳加工技术的突破性进展为光源的多样化发展开辟了新路径。微型LED阵列以其紧凑的结构、高密度的光源布局，实现了对反应区域的高精度、均匀化照明。这种新型光源不仅提升了光照效率，还降低了能耗与热耗散，为光催化反应提供了更为理想的光照环境。而光纤光源的引入，则进一步打破了光照的空间限制，通过光纤的灵活布局与传输特性，将光能精准地引导至反应体系的每一个角落，解决了传统光源难以触及的盲区问题。在光源优化的更深层次探索中，研究人员正积极尝试将光能与电能、热能等其他形式的能量进行耦合利用。这种跨领域的能量整合策略，旨在通过不同能量形式之间的协同效应，促进能量的高效转换与污染物的深度降解。例如，光电催化技术通过集成光电效应与催化反应，实现了光能与电能的双重驱动，显著增强了反应体系的活性与效率。而光热催化技术则利用光能产生的热量来加速催化剂表面的反应速率，提高了污染物的降解速度与彻底性。

（三）反应条件优化的精细化调控

反应条件的精细化调控是提高高级氧化技术处理效率的关键。为了实现这一目标，科研人员采用了多种先进的分析手段和模拟技术，如原位光谱分析、电化学测试、以及计算机模拟等，对反应体系中的各个参数进行了深入研究和精确控制。在温度调控方面，除了传统的加热和冷却手段外，还出现了利用微波加热、超声波辅助等新型加热方式，这些方式不仅加热速度快、效率高，还能促进反应物之间的传质和扩散过程。在pH值调控方面，研究人员开发了智能pH调节系统，能够实时监测并自动调整反应体系的pH值至最优范围。

结束语

高级氧化技术，在制药废水处理的广阔舞台上，已然绽放出耀眼的光芒，预示着其不可估量的应用潜力和蓬勃的发展前景。通过不懈的科研努力，诸如催化剂性能的提升、光源技术的革新以及反应条件的精细调控等关键环节的优化，正持续推动着这一技术向更高效、更稳定的方向迈进。这些进步不仅为制药废水的治理提供了强有力的技术支持，也促进了环境友好型处理方案的诞生，实现了经济效益与环境效益的双赢。展望未来，随着科技的日新月异和研究的持续深化，高级氧化技术有望在制药废水处理领域占据更加核心的地位，为保护我们共有的生态环境、守护人类健康福祉贡献出更加卓越的力量。

参考文献

[1]郑禾山,朱芷薇,李硕,等.高级氧化降解抗生素及降解产物的生态毒性评估[J/OL].哈尔滨工业大学学报,1-16[2023-07-11].

[2]于江龙,刘玉涛,张升晓,等.催化剂活化过硫酸盐高级氧化技术去除抗生素耐药基因研究进展[J].鲁东大学学报(自然科学版),2023,41(09):82-88.

[3]孙浩然,毕付英等.过硫酸盐高级氧化技术在水处理中的研究进展[J].环境保护与循环经济,2022,41(16):20-23+28.