化學(xué)制藥和環(huán)境保護(hù)課件

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化學(xué)制藥工藝學(xué)4一、環(huán)境保護(hù)的重要性全球環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻：1/3哺乳動物面臨滅絕，20%淡水魚瀕臨滅絕，9%樹種面臨滅絕，50%珊瑚退化，80%原始森林遭到破壞，20%人口難以獲得安全飲用水，2/3人口面臨供水困難。全球十大環(huán)境問題：大氣污染，臭氧層破壞，全球變暖，海洋污染，淡水資源緊張和污染，土地退化和沙漠化，森林銳減，生物多樣性減少，環(huán)境公害，有毒的化學(xué)品和危險廢物。第一節(jié)概述化學(xué)制藥工藝學(xué)4一、環(huán)境保護(hù)的重要性第一節(jié)概4

化學(xué)制藥工藝學(xué)5環(huán)保目標(biāo)美國：2020年廢棄物減少40-50%；中國：2010年基本改變生態(tài)環(huán)境惡化狀況。（1995年提出）化學(xué)制藥工藝學(xué)5環(huán)保目標(biāo)美國：2020年廢棄物減少45

化學(xué)制藥工藝學(xué)6我國環(huán)境污染造成的經(jīng)濟損失

據(jù)中科院公布的一項報告表明：1995年我國環(huán)境污染造成的經(jīng)濟損失達(dá)到1875億元，占當(dāng)年國民生產(chǎn)總值(GDP)的3.27%。大氣污染造成的經(jīng)濟損失占總損失的16.1%。

2004年因環(huán)境污染造成的損失達(dá)5118億元，占當(dāng)年GDP3.05%;2010年，環(huán)境退化成本從5118.2億元增加到8947.6億元，占GDP3%左右，虛擬治理成本從2874.4億元提高到5043.1億元化學(xué)制藥工藝學(xué)6我國環(huán)境污染造成的經(jīng)濟損失6

化學(xué)制藥工藝學(xué)7人類對待污染的對策1★.隨意拋棄法人類社會早期，人口密度小，生活水平低下，垃圾少且易分解。2.★深埋或遙遠(yuǎn)拋棄法隨著人類社會的發(fā)展，隨意拋棄的垃圾已成為眼中釘，采取深埋或拋至遙遠(yuǎn)的荒郊野嶺?！把鄄灰姙閮舴ā?.★異國他鄉(xiāng)拋棄法嚴(yán)重的國際問題，許多發(fā)展中國家都大力抵制這種侵略?！扒致苑ā?.★末端處理法生產(chǎn)過程出現(xiàn)了污染，進(jìn)行處理?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)7人類對待污染的對策1★.隨意拋棄法7

化學(xué)制藥工藝學(xué)8人類消除污染的代價

★1992年美國化學(xué)工業(yè)用于環(huán)保的費用為$1150億,用于清理已污染區(qū)域的費用為$7000億；

★1996年Dupont公司的化學(xué)品銷售總額為$180億，其中用于環(huán)保費用為$10億；

★★人們已經(jīng)認(rèn)識到：依靠開發(fā)更有效的污染控制技術(shù)所能實現(xiàn)的環(huán)境改善是有限的，關(guān)心產(chǎn)品和生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響，依靠改進(jìn)生產(chǎn)工藝和加強管理等措施來消除污染更為有效?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)8人類消除污染的代價★19928

化學(xué)制藥工藝學(xué)9二、我國防治污染的方針政策：清潔化生產(chǎn)和末端污染治理三、化學(xué)制藥廠污染的特點和現(xiàn)狀1.成分復(fù)雜、組分多、變動性大2.間歇排放3.pH值不穩(wěn)定4.化學(xué)需氧量（COD）高5.毒性、刺激性、腐蝕性大化學(xué)制藥工藝學(xué)99

化學(xué)制藥工藝學(xué)10不同工業(yè)部門生產(chǎn)中的廢物排放量工業(yè)部門產(chǎn)品排放的廢物/噸煉油0.1大宗化學(xué)品1-5精細(xì)化工5-20制藥25-100化學(xué)制藥工藝學(xué)10不同工業(yè)部門生產(chǎn)中的廢物排放量工業(yè)10

化學(xué)制藥工藝學(xué)11制藥廠，尤其是化學(xué)制藥廠是環(huán)境污染較為嚴(yán)重的企業(yè)。從原料藥到成品藥，整個生產(chǎn)過程都有造成環(huán)境污染的因素。據(jù)不安全統(tǒng)計，全國藥廠每年排放廢氣量約10億M3,其中，有害物質(zhì)約10萬噸，每天排放的廢水量約50萬M3，每年排放的廢渣約10萬噸，對環(huán)境危害十分嚴(yán)重?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)11制藥廠，尤其是化學(xué)制藥廠是環(huán)境污染11

化學(xué)制藥工藝學(xué)12第二節(jié)防治污染的主要措施一、采用綠色生產(chǎn)工藝

理想：原子經(jīng)濟反應(yīng)，實現(xiàn)廢物的零排放

1.設(shè)計或重新設(shè)計少污染或無污染的生產(chǎn)工藝

（1）以無毒、低毒的原輔材料代替有毒、劇毒的原輔材料，以降低或消除“三廢”的毒性。例：氯霉素合成中用催化劑異丙醇鋁的制備，以三氯化鋁代替氯化高汞。化學(xué)制藥工藝學(xué)12第二節(jié)防治污染的主要措施一、12

化學(xué)制藥工藝學(xué)13（2）簡化合成工藝，縮短反應(yīng)路線例：非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥布洛芬(Ibuprofen，)的合成曾采用Darzens合成路線，從原料異丁苯到成品需如下六步反應(yīng)：化學(xué)制藥工藝學(xué)13（2）簡化合成工藝，縮短反應(yīng)路線例13

化學(xué)制藥工藝學(xué)14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“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”的變更合成路線獎。異丁苯布洛芬化學(xué)制藥工藝學(xué)14采用新發(fā)明的方法生產(chǎn)布洛芬，廢物量14

化學(xué)制藥工藝學(xué)15(3)無污染的綠色生產(chǎn)工藝是消除環(huán)境污染的根本措施例: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：

化學(xué)制藥工藝學(xué)15(3)無污染的綠色生產(chǎn)工藝是消除環(huán)15

化學(xué)制藥工藝學(xué)16

2.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)?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)162.優(yōu)化工藝條件16

化學(xué)制藥工藝學(xué)173.改進(jìn)操作方法例、抗菌藥諾氟沙星(Norfloxacin)合成中的對氯硝基苯氟化反應(yīng)，原工藝采用二甲基亞砜(DMSO)作溶劑。后改用高沸點的環(huán)丁砜作溶劑，反應(yīng)液除去無機鹽后，可直接精餾獲得對氟硝基苯，避免了廢水的生成。

化學(xué)制藥工藝學(xué)173.改進(jìn)操作方法17

化學(xué)制藥工藝學(xué)18

4.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,消耗大量的醋酸，產(chǎn)生較多的廢水和廢渣。現(xiàn)采用催化加氫還原技術(shù)，既簡化了工藝操作，又消除了環(huán)境污染。

化學(xué)制藥工藝學(xué)184.采用新技術(shù)18

化學(xué)制藥工藝學(xué)19

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制備，而苯乙腈又是由芐氯和氫氰酸（劇毒）反應(yīng)來合成的?，F(xiàn)在通過芐氯羰化合成苯乙酸已經(jīng)獲得成功：

化學(xué)制藥工藝學(xué)19苯乙酸是合成藥物19

化學(xué)制藥工藝學(xué)20二、循環(huán)套用這不僅可降低原輔材料的單耗，提高產(chǎn)品的收率，而且可減少環(huán)境污染。例如，氯霉素合成中的乙?；磻?yīng)：

原工藝：蒸發(fā)濃縮母液，回收醋酸鈉新工藝：母液套用。降低原料消耗、提高產(chǎn)率、減少廢水?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)20二、循環(huán)套用原工藝：蒸發(fā)濃縮母液20

化學(xué)制藥工藝學(xué)21例：甲氧芐氨嘧啶(Trimethoprim，TMP)生產(chǎn)

鐵氰化鉀亞鐵氰化鉀銨將反應(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)過處理后也可考慮反復(fù)使用。化學(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，盡可能實現(xiàn)水的閉路循環(huán)。

化學(xué)制藥工藝學(xué)21例：甲氧芐氨嘧啶(Trimetho21

化學(xué)制藥工藝學(xué)22三、綜合利用充分利用廢棄物“資源”的水平反映了一個企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平。

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?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)22三、綜合利用22

化學(xué)制藥工藝學(xué)23例：葉酸(Folicacid)合成中的丙酮氯化反應(yīng)：

反應(yīng)過程中放出大量的氯化氫廢氣，直接排放將對環(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。

化學(xué)制藥工藝學(xué)23例：葉酸(Folicacid)合23

化學(xué)制藥工藝學(xué)24四、改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，加強設(shè)備管理化學(xué)制藥工業(yè)中，系統(tǒng)的“跑、冒、滴、漏”往往是造成環(huán)境污染的一個重要原因，必須引起足夠的重視。在藥品生產(chǎn)中，從原料、中間體到產(chǎn)品，以至排出的污染物，往往具有易燃、易爆、有毒、有腐蝕等特點。無論是設(shè)備或管道，從設(shè)計、選材，到安裝、操作和檢修，以及生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)，都必須重視，以杜絕“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，減少環(huán)境污染?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)24四、改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，加強設(shè)備管理24

化學(xué)制藥工藝學(xué)25一、廢水處理有關(guān)的基本概念

l.水質(zhì)指標(biāo)：表征廢水性質(zhì)的參數(shù),如pH值、懸浮物（SS）、生化需氧量（BOD）、化學(xué)需氧量COD等指標(biāo)。pH值是反應(yīng)廢水酸堿性強弱的重要指標(biāo)。懸浮物（SS）是指廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體。生化需氧量BOD：在一定條件下，微生物氧化分解水中有機物時所需的氧量。BOD5，即5日生化需氧量，表示在20℃下培養(yǎng)5天，1L水中溶解氧的減少量。（mg/L）

第三節(jié)廢水的處理化學(xué)制藥工藝學(xué)25一、廢水處理有關(guān)的基本概念第三節(jié)25

化學(xué)制藥工藝學(xué)26化學(xué)需氧量COD:在一定條件下，用強氧化劑（K2Cr2O7、KMnO4）使污染物氧化所消耗的氧量。CODCr：我國的廢水檢驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以重鉻酸鉀作氧化劑，標(biāo)記為CODCrCOD、BOD表征水被污染的程度。COD能更精確地表示廢水中的有機物的含量COD-BOD=未能被微生物降解的污染物的含量化學(xué)制藥工藝學(xué)26化學(xué)需氧量COD:在一定條件下，26

化學(xué)制藥工藝學(xué)272.清污分流清污分流是指將清水(如間接冷卻用水、雨水和生活用水等)與廢水(如制藥生產(chǎn)過程中排出的各種廢水)分別用各自不同的管路或渠道輸送、排放或貯留，以利于清水的循環(huán)套用和廢水的處理。除清污分流外，還應(yīng)將某些特殊廢水與一般廢水分開，以利于特殊廢水的單獨處理和一般廢水的常規(guī)處理?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)272.清污分流27

化學(xué)制藥工藝學(xué)283.廢水處理級數(shù)按處理廢水的程度不同，廢水處理可分三級處理。

一級處理（預(yù)處理）通常是采用物理方法或簡單的化學(xué)方法除去水中的漂浮物和部分處于懸浮狀態(tài)的污染物，以及調(diào)節(jié)廢水的pH值等。

二級處理主要指廢水的生物處理。廢水經(jīng)過一級處理后，再經(jīng)過二級處理，可除去廢水中的大部分有機污染物，使廢水得到進(jìn)一步凈化。適用于各種有機物理的廢水，經(jīng)生化法處理后，廢水中可被微生物分解的有機物一般可去除90%，SS可去除90-95%，BOD5達(dá)到20-30mg/L，處理后的污水一般能達(dá)到排放的要求。

化學(xué)制藥工藝學(xué)283.廢水處理級數(shù)28

化學(xué)制藥工藝學(xué)29

三級處理是一種凈化要求較高的處理，目的是除去二級處理中未能除去的污染物，包括不能被微生物分解的有機物、可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機物(如氮、磷等)以及各種病毒、病菌等。

深度處理，只有特殊要求時才使用。BOD5達(dá)到5mg/L以下?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)29三級處理是一種凈化要求29

化學(xué)制藥工藝學(xué)304.廢水中的污染物的分類在《國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中，按污染物對人體健康的影響程度，將污染物分為二類。（l）第一類污染物指能在環(huán)境或生物體內(nèi)積累，對人體健康產(chǎn)生長遠(yuǎn)不良影響的污染物?！秶椅鬯C合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的此類污染物有9種，即總汞、烷基汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷、總鉛、總鎳、苯并()芘。（2）第二類污染物指其長遠(yuǎn)影響小于第一類的污染物。在《國家污水綜合排放標(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、揮發(fā)性酚類、氰化物、硫化物、氟化物、硝基苯類、苯胺類等共20項。

化學(xué)制藥工藝學(xué)304.廢水中的污染物的分類30

化學(xué)制藥工藝學(xué)31二、廢水處理的基本方法（組合運用）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，在分離過程中不改變其化學(xué)性質(zhì)，如沉降、氣浮、過濾、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。

化學(xué)制藥工藝學(xué)31二、廢水處理的基本方法（組合運用31

化學(xué)制藥工藝學(xué)32

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)的有機污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)，如H2O和CO2等。

流程的組織一般遵循先易后難、先簡后繁的規(guī)律?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)32物理化學(xué)法是32

化學(xué)制藥工藝學(xué)33三、各類制藥廢水的處理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沉淀、過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，從而實現(xiàn)固液分離。

化學(xué)制藥工藝學(xué)33三、各類制藥廢水的處理l.含懸浮33

化學(xué)制藥工藝學(xué)342.酸堿性廢水對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后排放?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)342.酸堿性廢水34

化學(xué)制藥工藝學(xué)35

3.含無機物廢水

通常為X-

、CN-

、SO42-

、Mn+

等

①稀釋法：適用于不含毒物又不易回收利用的無機鹽廢水

②濃縮結(jié)晶法：適用于單純的無機鹽廢水，如含錳廢水，含較高濃度的硫酸鈉廢水

③化學(xué)處理法:適用于劇毒物、重金屬離子

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?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)353.含無機物廢水用高壓35

化學(xué)制藥工藝學(xué)36重金屬離子（汞、銅、鉻、鉛、鎳等）：化學(xué)沉淀法中和法：生石灰、消石灰、石灰石、氫氧化鈉等硫化法：硫化鈉、硫化氫置換法萃取法化學(xué)制藥工藝學(xué)36重金屬離子（汞、銅、鉻、鉛、鎳等）36

化學(xué)制藥工藝學(xué)374.含有機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?；厥蘸蠓吓欧艠?biāo)準(zhǔn)的廢水，可直接排入下水道。根據(jù)水質(zhì)情況不同分：a.低濃度、不易被氧化分解的：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。b.濃度高、熱值高、難以用其它方法處理的：焚燒法c.易被氧化分解的：生物處理法?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)374.含有機物廢水37

化學(xué)制藥工藝學(xué)38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

四、廢水的生物處理法

化學(xué)制藥工藝學(xué)38廢水的生物處理法好氧生物處理厭38

化學(xué)制藥工藝學(xué)39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氧條件下，利用厭氧微生物，主要是厭氧菌（三大類）的作用，來處理廢水中的有機物。最終的代謝產(chǎn)物是一些低分子有機物、CH4、H2S和NH4＋等。

化學(xué)制藥工藝學(xué)39水解酸化階段產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段產(chǎn)甲39

化學(xué)制藥工藝學(xué)40(一)生物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物分解為CO2和H2O，并釋放出能量的代謝過程。有機物(CxHyOz)在氧化過程中釋放出的氫與氧結(jié)合生成水，如下式所示：

在好氧生物處理過程中，有機物的分解比較徹底，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是對于高濃度的有機廢水，要供給好氧生物所需的氧氣(空氣)比較困難，需先用大量的水對廢水進(jìn)行稀釋，且在處理過程中要不斷地補充水中的溶解氧，從而使處理的成本較高。

化學(xué)制藥工藝學(xué)40(一)生物處理的基本原理40

化學(xué)制藥工藝學(xué)41

(二)生物處理對水質(zhì)的要求1．溫度2．pH值3．營養(yǎng)物質(zhì)4．有毒物質(zhì)5．溶解氧6．有機物濃度

化學(xué)制藥工藝學(xué)41(二)生物處理對水質(zhì)的要求41

化學(xué)制藥工藝學(xué)42(三)好氧生物處理法

1．活性污泥法P180

活性污泥是由好氧微生物(包括細(xì)菌、微型動物和其它微生物)及其代謝和吸附的有機物和無機物組成的生物絮凝體，具有很強的吸附和分解有機物的能力。化學(xué)制藥工藝學(xué)42(三)好氧生物處理法42

化學(xué)制藥工藝學(xué)432.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。生物膜的組成：由廢水中的膠體、細(xì)小SS、溶質(zhì)物質(zhì)及大量微生物組成。微生物：細(xì)菌、真菌、藻類和微型動物。生物膜：微生物群體所形成的一層粘膜狀物，附著于載體表面，1-3mm?；瘜W(xué)制藥工藝學(xué)432.生物膜法生物膜43

化學(xué)制藥工藝學(xué)44圖6-6生物膜的凈化原理化學(xué)制藥工藝學(xué)44圖6-6生物膜的凈化原理44

化學(xué)制藥工藝學(xué)45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：含塵(固體懸浮物)廢氣：原輔材料的粉碎、粉狀藥品和中間體的干燥、鍋爐燃燒灰塵等含無機污染物廢氣含有機污染物廢氣根據(jù)所含污染物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，通過冷凝、吸收、吸附、燃燒、催化等方法進(jìn)行無害化處理。第四節(jié)廢氣的處理化學(xué)制藥工藝學(xué)45按所含主要污染物的性質(zhì)不同45

化學(xué)制藥工藝學(xué)46一、含塵廢氣的處理1.機械除塵（大顆粒）化學(xué)制藥工藝學(xué)46一、含塵廢氣的處理1.機械除塵46

化學(xué)制藥工藝學(xué)47

2.洗滌除塵3.過濾除塵化學(xué)制藥工藝學(xué)47

2.洗滌除塵3.過濾除塵47

化學(xué)制藥工藝學(xué)48圖6-17氯霉素干燥工段氣流凈化流程化學(xué)制藥工藝學(xué)48圖6-17氯霉素干燥工段氣流凈48

化學(xué)制藥工藝學(xué)49

HClSO2Cl2NH3HCN氮氧化物二、含無機物廢氣

1.吸收裝置化學(xué)制藥工藝學(xué)49HClSO2Cl2二、含49

化學(xué)制藥工藝學(xué)50化學(xué)制藥工藝學(xué)5050

化學(xué)制藥工藝學(xué)512.吸收法處理無機廢氣實例化學(xué)制藥工藝學(xué)512.吸收法處理無機廢氣實例51

化學(xué)制藥工藝學(xué)52三、含有機物廢氣1.冷凝法：用冷卻器冷卻廢氣，使其中的有機蒸汽凝