第六章 化学药品与环境保护

氮、总氮、总有机碳等指标。
22
第三节 废水的处理
pH值:反应废水酸碱性强弱的重要指标。 悬浮物（ suspended substance， SS）:是指废水 中呈悬浮状态的固体。 生化需氧量（biochemical oxygen demand，BOD） 是指在一定条件下，微生物氧化分解水中的有机物时 所需的溶解氧的量。 化学需氧量（chemical 23 oxygen demand ，COD）是 指在一定条件下，用强氧化剂氧化废水中的有机物所 需的氧的量。
等。近年来，物理化学法处理废水已形成了一些
固定的工艺单元，得到了广泛的应用。
35
第三节 废水的处理
生物法是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶
解和胶体状态的有机污染物转化为稳定、无害的
物质，如 H2O 和 CO2 等。生物法能够去除废水中的
大部分有机污染物，是常用的二级处理法。
36
流程的组织一般遵循先易后难、先简后繁的规律。
6
化学需氧量（COD）高
6
概述
（二）化学制药厂污染的现状
全行业污染治理的程度不平衡，条件好的制药
厂已达到二级处理水平，即大部分污染物得到了
妥善的处理；但仍有相当数量的制药厂仅仅是一
级处理，甚至还有一些制药厂没能做到清污分流 7
。
7
第二节 防治污染的主要措施
一、采用绿色生产工艺 绿色生产工艺（Green production process）是在 绿色化学的基础上开发的从源头上消除污染的生产 工艺。这类工艺最理想的方法是采用“原子经济（ Atom economy）反应”， 即使原料中的每一个原
3
《环境噪声污染防治法》
3
概述
《制药工业水污染物排放标准》
包括发酵类、化学合成类、提取类、中药类、
生物工程类和混装制剂类六个系列
4 《制药工业污染防治技术政策》
4
概述
环境评价报告制度和“三同时”制度 先评价，后建设 环保设施与主体工程同时设计、同时施工、
同时投产
5
5
概述
三、化学制药厂污染的特点和现状 （一）化学制药厂污染的特点 数量少、组分多、变动性大 间歇排放 pH不稳定
物理法常用于废水的一级处理。
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第三节 废水的处理
化学法是利用化学反应原理来分离、回收废水中
各种形态的污染物，如中和、凝聚、氧化和还原 等。化学法常用于有毒、有害废水的处理，使废 水达到不影响生物处理的条件。 物理化学法是综合利用物理和化学作用除去废水
35 中的污染物，如吸附法、离子交换法和膜分离法
（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。
是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生
物有毒害。
总氮（total nitrogen，TN 25 ）是水中各种形态无机和 有机氮的总量。常被用来表示水体受营养物质污染的 程度。
25
第三节 废水的处理
总有机碳（total organic carbon，TOC）是指水体
1. 常规污染物（normal pollutant） 在《国家污水综合排放标准》中规定的有 pH值 、化学需氧量、生化需氧量、色度、悬浮物、石
32 油类、挥发性酚类、氰化物、硫化物、氟化物、
硝基苯类、苯胺类等共20项。
32
第三节 废水的处理
2. 特征污染物（characteristic pollutant） 指能在环境或生物体内积累，对人体健康产生 长远不良影响的污染物。《国家污水综合排放标 准》中规定的此类污染物有很多种，即总汞、烷
中溶解性和悬浮性有机物含碳的总量。
TOC 是一个快速检定的综合指标，它以碳的数量
26 表示水中含有机物的总量。通常作为评价水体有机
物污染程度的重要依据。
26
第三节 废水的处理
2. 单位基准排水量 排水量（ displacement ）是指在生产过程中直接用 于工艺生产的水的排放量。不包括间接冷却水、 锅炉排水、电站排水及厂区生活排水。
3+
10
+ H2O
10
2+
+4H
+
第二节 防治污染的主要措施
（二）优化工艺条件
乙酰苯胺的硝化反应：原工艺要求将乙酰苯胺溶于 硫酸中，再加混酸进行硝化反应。后经研究发现，乙 酰苯胺硫酸溶液中的硫酸浓度已足够高，混酸中的硫 酸可以省去。这样不但节省了大量的硫酸，而且大大 减轻了污染物的处理负担。
NHCOCH3 + HNO3
除清污分流外，还应将某些特殊废水与一般废水分 28
开，以利于特殊废水的单独处理和一般废水的常规
处理。
28
第三节 废水的处理
4.废水处理级数
按处理废水的程度不同，废水处理可分三级处
理。
一级处理（预处理）通常是采用物理方法或简 单的化学方法除去水中的漂浮物和部分处于悬浮状 态的污染物，以及调节废水的 pH值等。 29 通过一级处理可减轻废水的污染程度和后续处
36
第三节 废水的处理
三、废水的生物处理方法 好氧生物处理(aerobic biological treatment)
活性污泥法（activated-sludge process）
生物膜法（biofilm process 37 ） 厌氧生物处理(anaerobic biological treatment)
单位基准排水量（unit of the base displacement）
是指用于核定水污染物排放浓度而规定的生产单
27
位产品的废水排放量上限值。
27
第三节 废水的处理
3. 清污分流
清污分流是指将清水 ( 如间接冷却用水、雨水和生 活用水等)与废水(如制药生产过程中排出的各种废 水 ) 分别用各自不同的管路或渠道输送、排放或贮 留，以利于清水的循环套用和废水的处理。
第六章 化学制药与环境保护
第一节 概述 第二节 防治污染的主要措施
第三节 废水的处理 第四节 废气的处理
第五节 废渣的处理
概述
一、环境保护的重要性
全球气候变暖
臭氧层的耗损与破坏
生物多样性减少
酸雨蔓延 森林锐减 大气污染 水污染
2
2
概述
二、我国防治污染的方针政策 《中华人民共和国环境保护法》 《大气污染防治法》 《水污染防治法》 《海洋环境保护法》 《固体废物污染环境防治法》
第三节 废水的处理
三级处理是一种净化要求较高的处理，目的是 除去二级处理中未能除去的污染物，包括不能被微
生物分解的有机物、可导致水体富营养化的可溶性
无机物(如氮、磷等)以及各种病毒、病菌等。
深度处理，只有特殊要求时才使用。 BOD5 达
到5mg/L以下。
31
31
第三节 废水的处理
(二)制药废水中污染物的控制指标
N
13
第二节 防治污染的主要措施
二、循环套用
在某些药物合成中，通过工艺设计人员周密 而细致的安排可以实现反应母液的循环套用（ recycle ）或经适当处理后套用，这不仅可降低 原辅材料的单耗，提高产品的收率，而且可减少 14 环境污染。
14
第二节 防治污染的主要措施
氯霉素合成中的乙酰化反应，改进后的工艺将母液循环套用 ，将母液按乙酸钠含量进行计量，直接应用于下一批号，从 而革除了蒸发、结晶、过滤等操作，减少了废水的处理量。
19
既消除了氯化氢气体造成的污染，又可回收得到一 定浓度的盐酸。
19
第二节 防治污染的主要措施
回收邻氯苯酚
OH Cl + Cl2 Cl2C=CCl2 [(CH3)2CH]2NH
20
OH Cl Cl + HCl
20
第二节 防治污染的主要措施
四、改进生产设备，加强设备管理
改进生产设备，加强设备管理是药品生产中控制
理的负荷。
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第三节 废水的处理
二级处理主要指废水的生物处理。废水经过一级 处理后，再经过二级处理，可除去废水中的大部分 有机污染物，使废水得到进一步净化。二级处理适 用于处理各种含有机污染物的废水。废水经二级处
理后，BOD5可降至20mg/L~30mg/L，水质一般可达
到规定的排放标准。
30
30
原工艺将母液蒸发浓缩回收
COCH2NH2.HCl H2O + (CH3CO) 2O + CH 3COONa 15 NO2 NO2 COCH2NHCOCH3 + 2CH3COOH + NaCl
15
第二节 防治污染的主要措施
甲氧苄胺嘧啶
CONHNH2 CHO
+ 2K 3Fe(CN)6 + 2NH4OH
9
9
第二节 防治污染的主要措施
绿色生产工艺
CH3 Cl2 ¸ â ¹ Í È
间接电解氧化法制备
2+
传统的合成路线是以甲苯为原料通过亚苄基 二氯水解而得：
CHCl2 H2O H
+
CHO
苯甲醛是一条绿色生产工艺：
Mn
µ ç ¼ â Ñ õ º ¯ · ´ Ó ¦
CHO + 4 Mn
Mn
3+
+ e
CH3 + 4 Mn
23
第三节 废水的处理
CODCr ： 我国的废水检验标准规定以重铬酸钾作氧化 剂，标记为CODCr COD、BOD表征水被污染的程度。 COD 能更精确地表示废水中的有机物的含量。
24
COD-BOD=未能被微生物降解的污染物的含量。
24
第三节 废水的处理
氨 氮 （ ammonia-nitrogen ） 是 指 水 中 以 游 离 氨
H3CO OCH 3 OCH 3
甲苯
H 3CO OCH 3
OCH3
+
2K 3(NH 4)Fe(CN)6
+
2N 2
+
2H2O
16
循环套用
3K 3Fe(CN)6 + MnO2 + KOH + 3NH 4OH
3K 3(NH 4)Fe(CN)6 + KMnO4 + 2H2O
16
第二节 防治污染的主要措施
三、综合利用 从某种意义上讲，化学制药过程中产生的废弃 物也是一种 资源”，能否充分利用这种资源，反映 了一个企业的生产技术水平。从排放的废弃物中回
基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍
、氰化物、挥发酚、硫化物、硝基苯类、苯胺类 33
、二氯甲烷。
3. 总量控制指标 单位产品基准排水量。
33
第三节 废水的处理
二、废水处理的基本方法 物理法是利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污 染物分离出来，在分离过程中不改变其化学性质
，如沉降、气浮、过滤、离心、蒸发、浓缩等。 34
C2H5
18
NHCH(CH3)2
C2H5
ClCH2COCl
NCH(CH3)2 COCH2Cl
18
第二节 防治污染的主要措施
叶酸(Folic acid)合成中的丙酮氯化反应：
O CH3 C CH3 + Cl2 CH3 O Cl C C Cl + HCl Cl
反应过程中放出大量的氯化氢废气，直接排放 将对环境造成严重污染。经依次用水和液碱吸收后，
12
F
12
第二节 防治污染的主要措施
（四）采用新技术
在药物中间体4-氨基吡 啶的合成中，原工艺采 用铁粉还原硝基氧化吡 啶制备4-氨基吡啶。
NH2 NO2 ຫໍສະໝຸດ Baidue, CH3COOH
N
NH2
N
现采用催化加氢还原 技术，既简化了工艺操 作，又消除了环境污染。
O 13
H2, Raney Ni, CH 3CH2OH
8
子都转化成产品，不产生任何废弃物和副产品，以 实现废物的“零排放”（ zero emission）。
8
第二节 防治污染的主要措施
（一）重新设计少污染或无污染的生产工艺 无毒或低毒的原辅材料
2Al + 6(CH3)2CHOH ß º ´ ¯ » Á 2Al[(CH3)2CHO]3 + 3H2
三氯化铝代替氯化高汞作催化剂
收有价值的物料，开展综合利用，是控制污染的一
个积极措施。近年来在制药行业的污染治理中，资 17
源综合利用的成功例子很多。
17
第二节 防治污染的主要措施
氯霉素生产中的副产物邻硝基乙苯，是重要的污染物
之一，将其制成杀草胺(Shacaoan)，就是一种优良的 除草剂。
C2H5 NO2 C2H5 º ¸ Ô ­ NH2 Br (1) CH3CHCH3 (2) NaOH
污染源、减少环境污染的又一个重要途径。设备的 选型是否合理、设计是否恰当，与污染物的数量和
21
浓度有很大的关系。
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第三节 废水的处理
一、废水的污染控制指标 (一)基本概念 1. 水质指标
表征废水性质的参数 , 有 pH 值、悬浮物（ SS ）、
生化需氧量（BOD）、化学需氧量（ COD）、氨 22
11
NHCOCH3 + NO2 H2O
H2SO4
11
第二节 防治污染的主要措施
（三）改进操作方法
NO2 DMSO NO2 + KF Cl ·¶ º ¡ í ¿ F NO2
抗菌药诺氟沙星合成中的 对氯硝基苯氟化反应：原 工艺采用二甲基亚砜作溶 剂。 后改用高沸点的环丁 砜作溶剂，反应液除去无 机盐后，可直接精馏获得 对氟硝基苯，避免了废水 的生成。