第十章制药工业与环境保护第十章制药工业与环境保护•10.1概述•10.2污染防治措施•10.3废水处理技术•10.4废气处理技术•10.5废渣处理技术•10.6噪声控制技术10.1概述10.1.1环境保护的重要性境是人类赖以生存和社会经济可持续发展的客观条件和空间。
随着现代工业的高速发展，环境保护问题已引起人们的极大关注。
环境污染直接威胁人类的生命和安全，也影响了经济的顺利发展，成为严重的社会问题。
•我国目前粗放型的经济格局和经济的持续高速发展,造成了能源和资源消耗强度过大,加上人们对环境污染严重性的认识不足,致使我国工业污染的治理远远落后于工业生产的发展。
•面对日益严重的环境污染，传统的先污染后治理的治污方案往往难以奏效，必须采取切实可行的措施，走高科技、低污染的跨越式产业发展之路，治理和保护好环境，促进我国经济的可持续发展。
10.1.2我国防治污染的方针政策•我国先后完善和颁布了《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》、《环境噪声污染防治法》以及与各种法规相配套的行政、经济法规和环境保护标准，基本形成了一套完整的环境保护法律体系。
•所有企业、单位和部门都要遵守国家和地方的环境保护法规,采取切实有效的措施,限期解决污染问题。
•凡是新建、扩建和改造项目都必须按国家基本建设项目环境管理办法的规定,切实执行环境评价报告制度和“三同时”制度，做到先评价,后建设,环保设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产,防止发生新的污染。
•在全国推行环境保护目标责任制、城市环境综合整治定量考核、污染物排放许可证制度、污染集中控制和污染限期治理等制度。
10.1.3制药工业污染的特点和现状•10.1.3.1制药工业污染的特点•1、数量少、组分多、变动性大•2、间歇排放•3、pH值不稳定•4、化学需氧量高10.1.3.2我国制药工业污染的现状•全国药厂废气每年排放量109m3，含有害物质105t。
•全国药厂废水每天排放量5×105m3，。
•全国药厂废渣每年排放量105t。
•条件好的厂家已达二级处理水平，大部分污染得到妥善处理。
•但有相当数量厂家仅是一级处理，有的甚至未作到清污分流。
10.2污染防治措施10.2.1采用绿色生产工艺•绿色生产工艺是针对生产过程的主要环节和组分，重新设计少污染或无物染的生产工艺，并通过改进操作方法、优化操作参数等措施，实现过程的节能、降耗、消除或减少环境污染的目标。
•绿色生产工艺从源头上消除污染，为最理想的污染防治方法。
1、重新设计少污染或无污染的生产工艺重新设计药品的生产工艺时应尽可能选用无毒或低毒的原辅材料来代替有毒或剧毒的原辅材料，以降低或消除污染物的毒性。
如在氯霉素的合成中，原来采用氯化高汞作催化剂制备异丙醇铝，后改用三氯化铝代替氯化高汞作催化剂，从而彻底解决了令人棘手的汞污染问题。
在药物合成中，重新设计生产工艺时，简化合成步骤，可以减少污染物的种类和数量，从而减轻处理系统的负担，有利于环境保护。
布洛芬的生产就是一个很好的例子。
原采用Boot公司的Brown合成方法(六步)BHC公司发明了生产布洛芬的新方法(三步)•该工艺废物量可减少37%，BHC公司获1997年度美国“总统绿色化学挑战奖”的变更合成路线奖。
设计无污染的绿色生产工艺是消除环境污染的根本措施。
如苯甲醛的传统合成路线是通过二氯代苄水解而得：甲苯侧链氯化，得到以亚苄基二氯为主的产物。
再经水解、精馏等步骤而得到苯甲醛。
该工艺在生产过程中不仅要产生大量需治理的废水，而且由于有伴随光和热的大量氯气参与反应，因此，对周围的环境将造成严重的污染。
现可采用间接电氧化法，整个工艺过程无污染物排放，是一条绿色生产工艺。
该工艺中油水两相分别构成闭路循环，无污染排放2、优化工艺参数对化学反应的工艺参数进行优化，获得最佳工艺条件，是减少或消除污染的一个重要手段。
例如乙酰苯胺的硝化反应•原工艺是将乙酰苯胺溶于硫酸中，再加混酸进行硝化。
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。
3、改进操作方法•生产工艺已经确定，可从改进操作方法入手，减少或消除污染物的形成。
•如广谱抗菌药氟哌酸合成中的对氯硝基苯氟化反应，将原工艺的二甲基亚砜溶剂改为环丁砜溶剂，可避免废水的生成。
4、采用新技术使用新技术不仅能显著提高生产技术水平，而且有时也十分有利于污染物的防治和环境保护。
如在抗生素类药物4-乙酰胺基哌啶醋酸盐的合成中，原工艺采用铁粉还原硝基氧化吡啶制备4-氨基吡啶，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。
苯乙酸是合成青霉素等药物的重要中间体。
目前工业上仍以苯乙腈水解来制备，而苯乙腈又是由苄氯和氢氰酸反应来合成的。
现在通过苄氯羰化合成苯乙酸已经获得成功：•上述合成路线不仅经济，而且避免使用剧毒的氰化物，减少了对环境的危害10.2.2循环套用•药物合成反应往往不能进行得十分完全，且多存在副反应，产物也不可能从反应混合物中完全分离出来，因此分离母液中常含有一定数量的未反应原料、副产物和产物。
通过工艺设计实现反应母液的循环套用或经适当处理后套用，这不仅降低了原辅材料的消耗，提高了产品的收率，而且减少了环境污染。
•例如，氯霉素合成中乙酰化反应母液的循环套用。
将母液按含量代替醋酸钠直接应用于下一批反应,从而革除了蒸发、结晶、过滤等操作,且降低了原料消耗量,提高了产物收率,减少了废水的处理量。
•又如，甲氧苄氨嘧啶的氧化反应是将三甲氧基苯甲酰肼在氨水及甲苯中用赤血盐钾(铁氰化钾)氧化，得到三甲氧基苯甲醛，同时副产物黄血盐钾氨(亚铁氰化钾氨)溶解在母液中。
黄血盐钾氨分子内含有氰基，需处理后方可随母液排放。
后对含黄血盐钾氨的母液进行适当处理，再用高锰酸钾氧化，使黄血盐钾氨转化为原料赤血盐钾，所得赤血盐的含量在13%以上，可套用于氧化反应中。
•将反应母液循环套用，可显著地减少环境污染。
若设计得当，则可构成一个闭路循环，是一个理想的绿色生产工艺。
除了母液可以循环套用外，药物生产中大量使用的各种有机溶剂，均应考虑循环套用，以降低单耗，减少环境污染。
其它的如催化剂、活性炭等经过处理后也可考虑反复使用。
化学制药过程中产生的废弃物也是一种“资源”，从排放的废弃物中回收有价值的物料，开展综合利用，是控制污染的一个积极措施。
例如，氯霉素生产中的副产物邻硝基乙苯，是重要的污染物之一，将其制成杀草安，就是一种优良的除草剂。
•又如，叶酸合成中的丙酮氯化反应：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。
经用水和液碱吸收后，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。
•再如，对氯苯酚是制备降血脂药安妥明的主要原料，其生产过程中的副产物邻氯苯酚是重要的污染物之一，将其制成2，6-二氯苯酚可用作解热镇痛药双氯灭痛的原料。
10.2.4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污染源、减少环境污染的又一个重要途径。
•设备选型合理、设计得当，可提高原料的转化率和产物的选择性，减少污染物的数量。
•加强设备管理，提高设备、管道的严密性，使系统少排或不排污染物，减少环境污染。
9.3.废水处理技术药厂产生的污染物中，废水数量最大，种类最多，危害最重。
是药厂污染物无害化处理的重点和难点。
9.3.1废水的污染控制指标•9.3.1.1基本概念•1、水质指标•是表征废水性质的参数。
比较重要的有：pH、悬浮物（SS)、生化需氧量（BDO)、化学需氧量（CDO)等。
•pH值反映废水酸碱性强弱的重要指标。
处理后的废水应呈中性或接近中性。
•悬浮物指废水中呈悬浮状态的固体，是反映水中固体物质含量的一个常用指标，可用过滤法测定，单位为mg·L-1。
•生化需氧量指在一定条件下，微生物氧化分解水中的有机物时所需的溶解氧的量，单位为mg L-1。
微生物分解有机物的速度和程度与时间有直接关系。
实际工作中，常在20o C的条件下，将废水培养5日，然后测定单位体积废水中溶解氧的减少量，即5日生化需氧量作为生化需氧量的指标，以BOD5表示。
BOD反映了废水中可被微生物分解的有机物的总量，其值越大，表示水中的有机物越多，水体被污染的程度也就越高。
•化学需氧量是指在一定条件下，用强氧化剂氧化废水中的有机物所需的氧的量，单位为mg L-1。
我国的废水检验标准规定以重铬酸钾作氧化剂，标记为COD Cr。
COD与BOD均可表征水被污染的程度，但COD能够更精确地表示废水中的有机物含量，而且测定时间短，不受水质限制，因此常被用作废水的污染指标。
COD和BOD之差表示废水中没有被微生物分解的有机物含量。
2、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。
采取清污分流，不仅可以节约大量的清水，而且可大幅度降低废水量，提高废水的浓度，从而大大减轻废水的输送负荷和治理负担。
•除清污分流外，还应将某些特殊废水与一般废水分开，以利于特殊废水的单独处理和一般废水的常规处理。
3、废水处理级数•分为一级、二级和三级处理•一级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。
在大多数场合，废水经一级处理后仍达不到国家规定的排放标准，常作为废水的预处理。
•二级处理主要指生物处理法。
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20～30mg L-1，水质一般可以达到规定的排放标准。
•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。
三级处理所使用的方法很多，如过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、反渗透以及生物法脱氮除磷等。
废水经三级处理后，BOD5可从20～30mgL-1降至5mg L-1以下，可达到地面水和工业用水的水质要求。
9.3.1.2废水的污染控制指标《国家污水综合排放标准》按污染物对人体健康的影响程度，将污染物分为两类。
1、第一类污染物•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9种，即总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、总砷、总铅、总镍、苯并()芘。
含有这一类污染物的废水，不分行业和排放方式，也不分受纳水体的功能差别，一律在车间或车间处理设施的排出口取样，其最高允许排放浓度必须符合表10-l中的规定。
