®¹i häc quèc gia hµ néi tr-êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn ****** ĐOÀN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ALUMINOSILICAT VÀ THAN HOẠT TÍNH BIẾN TÍNH ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SẢN XUẤT DƢỢC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hµ Néi - 2012 ®¹i häc quèc gia hµ néi tr-êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn  ĐOÀN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ALUMINOSILICAT VÀ THAN HOẠT TÍNH BIẾN TÍNH ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT DƯỢC PHẨM Chuyên ngành: Hóa môi trƣờng Mã số : 60.44.41 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Bùi Duy Cam HÀ NỘI - 2012 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS. TS. Bùi Duy Cam đã giao đề tài và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình nghiên cứu. Em cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo PGS. TS. Đỗ Quang Trung đã nhiệt tình giúp đỡ, cho em những kiến thức quí báu. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong phòng thí nghiệm Hóa môi trường đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em trong suốt thời gian làm luận văn. Cảm ơn các phòng thí nghiệm trong Khoa Hóa học – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm. Xin chân thành cảm ơn các bạn học viên, sinh viên làm việc trong phòng thí nghiệm Hóa môi trường đã giúp đỡ tôi trong quá trình tìm tài liệu và làm thực nghiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên cao học Đoàn Thị Dung MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 Chương 1 - TỔNG QUAN 2 1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất dược phẩm tại Việt Nam 2 1.1.1.Thực trạng sản xuất dược phẩm ở Việt Nam. 2 1.1.2. Đặc tính nước thải sản xuất dược phẩm 3 1.1.3. Thực trạng xử lý nước thải dược phẩm. 5 1.1.4. Giới thiệu một số thuốc kháng sinh 7 1.2. Các phương pháp chủ yếu xử lý nước thải dược phẩm. 10 1.2.1. Phương pháp sinh học. 10 1.2.2. Phương pháp oxi hóa tăng cường 12 1.2.3. Phương pháp hấp phụ 15 1.3. Ứng dụng của vật liệu aluminosilicat – zeolit, và than hoạt tính biến tính trong xử lý nước thải 17 1.3.1. Ứng dụng của zeolit trong xử lý nước thải 17 1.3.2. Ứng dụng của than hoạt tính biến tính trong xử lý nước thải 26 Chương 2 - THỰC NGHIỆM 33 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 33 2.1.1. Mục tiêu nghiên cứu 33 2.1.2. Nội dung nghiên cứu 33 2.2. Hóa chất và thiết bị 33 2.2.1. Thiết bị 33 2.2.2. Hóa chất và nguyên vật liệu 33 2.3. Phương pháp đo COD của mẫu 36 2.3.1. Nguyên tắc 36 2.3.2. Cách xây dựng đường chuẩn COD 36 2.3.3. Kết quả xác định COD của dung dịch gốc các mẫu thuốc kháng sinh 37 2.4. Phương pháp biến tính than 39 2.4.1. Biến tính than bằng cách tẩm dung dịch đithizon 1% 39 2.4.2. Oxi hóa bề mặt than hoạt tính bằng HNO 3 39 Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1. Khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trong dung dịch nước bằng vật liệu aluminosilicat 40 3.1.1. Khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trên các vật liệu aluminosilicat 40 3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ rivanol trên zeolit 41 3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ rivanol trên zeolit 42 3.1.4. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của zeolit với rivanol 43 3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ norfloxacin trong dung dịch nước bằng vật liệu zeolit. 44 3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH 44 3.2.2.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian 45 3.2.3. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại. 46 3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ amoxicillin trong dung dịch nước bằng vật liệu zeolit. 47 3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH 47 3.3.2. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại 48 3.4. Khảo sát khả năng hấp phụ của than hoạt tính 49 3.4.1. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính với rivanol. 49 3.4.2. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính với norfloxacin. 51 3.4.3. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính với amoxicillin. 52 3.5. Khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trong dung dịch nước bằng than hoạt tính biến tính. 53 3.5.1. Khảo sát khả năng hấp phụ rivanol trên một số loại than hoạt tính biến tính. 53 3.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ rivanol trên than hoạt tính biến tính 56 3.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ rivanol trên than hoạt tính biến tính. 57 3.5.4. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính biến tính với rivanol. 58 3.6. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ norfloxacin trong dung dịch nước bằng than hoạt tính biến tính. 59 3.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH. 59 3.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian. 60 3.6.3. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại. 61 3.7. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ amoxicillin trong dung dịch nước bằng than hoạt tính biến tính. 62 3.7.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH. 62 3.7.2. Khảo sát tải trọng hấp phụ cực đại. 63 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc của rivanol 7 Hình 1.2. Cấu trúc của norfloxacin 8 Hình 1.3. Cấu trúc của Amoxicillin 9 Hình 1.4. Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit 20 Hình 2.1. Đường chuẩn COD-Abs 37 Hình 3.1. Thời gian cân bằng hấp phụ của zeolit với rivanol 42 Hình 3.2. Đường thẳng xác định các hệ số phương trình Langmui rivanol trên zeolit 43 Hình 3.3. Thời gian cân bằng hấp phụ của zeolit với norfloxacin 46 Hình 3.4. Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir zeolit với norfloxacin 47 Hình 3.5. Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir zeolit với amoxicillin 49 Hình 3.6. Đường thẳng xác định các hệ số phương trình Langmuir than hoạt tính với rivanol 50 Hình 3.7. Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than hoạt tính với norfloxacin 51 Hình 3.8. Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than hoạt tính với amoxicillin 53 Hình 3.9. Phổ hồng ngoại của than hoạt tính kích thước 0,5-1,18mm 55 Hình 3.10. Phổ hồng ngoại của than hoạt tính tẩm dung dịch đithizon 1% 55 Hình 3.11. Thời gian cân bằng hấp phụ của than biến tính với rivanol 57 Hình 3.12. Đường thẳng xác định các hệ số phương trình Langmuir than biến tính với rivanol 58 Hình 3.13. Thời gian cân bằng hấp phụ của than biến tính với norfloxacin 61 Hình 3.14. Đường thẳng xác định hệ số phương trình Langmuir than biến tính với norfloxacin 62 Hình 3.15. Đường thẳng xác định các hệ số phương trình Langmuir than biến tính với amoxicillin 64 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Kết quả đánh giá sơ bộ khả năng hấp phụ rivanol trên các loại vật liệu aluminosilicat trong dung dịch có C 0 =50mg/l 40 Bảng 3.2. Kết quả hấp phụ rivanol bằng zeolit trong môi trường pH khác nhau 41 Bảng 3.3. Thời gian cân bằng hấp phụ của zeolit với rivanol 42 Bảng 3.4. Xác định tải trọng hấp phu cực đại của zeolit với rivanol 43 Bảng 3.5. Kết quả hấp phụ norfloxacin trên zeolit trong môi trường pH khác nhau 44 Bảng 3.6 . Thời gian cân bằng hấp phụ của zeolit với norfloxacin 45 Bảng 3.7. Xác định tải trọng hấp phu cực đại của zeolit với norfloxacin 46 Bảng 3.8. Kết quả hấp phụ amoxicillin trên zeolit trong môi trường pH khác nhau 48 Bảng 3.9. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại của zeolit với amoxicillin 48 Bảng 3.10. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính với rivanol 50 Bảng 3.11. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính với norfloxacin 51 Bảng 3.12. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại của than hoạt tính với amoxicillin 52 Bảng 3.13. Kết quả đánh giá sơ bộ khả năng hấp phụ rivanol trên các loại than biến tính trong dung dịch có C 0 =50mg/l 54 Bảng 3.14. Kết quả hấp phụ rivanol bằng than biến tính trong môi trường pH khác nhau 56 Bảng 3.15 . Thời gian cân bằng hấp phụ của than biến tính với rivanol 57 Bảng 3.16. Xác định tải trọng hấp phụ cực đại của than biến tính với rivanol 58 Bảng 3.17. Kết quả hấp phụ norfloxacin bằng than biến tính trong môi trường pH khác nhau 59 Bảng 3.18. Thời gian cân bằng hấp phụ của than biến tính với norfloxacin 60 Bảng 3.19. Xác định tải trọng hấp phu cực đại của than biến tính với norfloxacin 61 Bảng 3.20. Kết quả hấp phụ amoxicillin trên than biến tính trong môi trường pH khác nhau 63 Bảng 3.21. Xác định tải trọng hấp phu cực đại của than biến tính với amoxicillin 64 1 LỜI MỞ ĐẦU Cùng với quá trình phát triển kinh tế và sự gia tăng dân số, việc bảo vệ sức khỏe của con người ngày càng quan trọng hơn. Quá trình sản xuất và sử dụng dược phẩm trở nên phổ biến để phục vụ nhu cầu chăm sóc sức khỏe. Từ nhu cầu đó mà ngành dược phẩm trên thế giới cũng như ở nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc làm đa dạng và phong phú hơn các loại dược phẩm. Trong quá trình sản xuất và sử dụng dược phẩm, phần còn dư của nguyên liệu sản xuất và lượng sản phẩm hết hạn sử dụng có thể đi vào môi trường gây nên sự ô nhiễm nghiêm trọng. Trong môi trường, các chất thải dược phẩm gây nguy hại trực tiếp đến đời sống sinh vật thủy sản, động vật, tiêu diệt vi sinh có ích trong quá trình xử lý nước thải, dẫn tới ảnh hưởng đến con người. Đồng thời sự có mặt của chất thải kháng sinh trong môi trường ức chế quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Do vậy cần loại bỏ trước khi đi vào môi trường. Để xử lý nước thải có nhiều phương pháp khác nhau như: phương pháp sinh học, phương pháp cơ học, phương pháp hóa học Trong đó phương pháp có hiệu quả là phương pháp hấp phụ trên các vật liệu than hoạt tính, vật liệu có nguồn gốc aluminosilicat. Vì những lý do trên chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng aluminosilicat và than hoạt tính biến tính để xử lý nƣớc thải sản xuất dƣợc phẩm” nhằm góp phần vào công tác bảo vệ môi trường. 2 Chƣơng 1 - TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về công nghệ sản xuất dƣợc phẩm tại Việt Nam [3] 1.1.1.Thực trạng sản xuất dược phẩm ở Việt Nam. Trong ngành sản xuất dược phẩm, người ta chia thành 3 giai đoạn sản xuất như sau: 1. Nghiên cứu và phát triển. 2. Chuyển đổi những hợp chất hữu cơ tự nhiên trở thành nguyên liệu dược phẩm thông qua các quá trình lên men, chiết tách và tổng hợp hóa học. 3. Hoàn tất pha trộn và đóng gói sản phẩm. Ở Việt Nam, hầu hết các nhà máy sản xuất dược phẩm chỉ dừng ở việc pha trộn và đóng gói thành phẩm được tiến hành với những sản phẩm bao gồm thuốc gây tê, mê, thuốc tẩy trùng, nước muối bão hòa, thuốc chống đông, thuốc giảm đau, thuốc huyết áp, kháng sinh, thuốc lợi tiểu, thuốc chống nhiễm trùng, thuốc trợ tim, thuốc thần kinh và các loại vitamin trong các dạng thành phẩm như viên nang, viên nén, thuốc tiêm, xirô, kem, chai dịch truyền, bao thuốc dạng lỏng… Các nhà máy dược tại Việt Nam, sản phẩm sau khi đóng chai và đóng gói sẽ có nhiều tên gọi thương mại khác nhau, nhưng chỉ theo các dạng sử dụng thông dụng sau: viên nén, viên nang, xirô, bao bột dạng lỏng, kem, thuốc mỡ và chai thuốc sát trùng, dạng chai dịch truyền và thuốc tiêm. Nguyên liệu cho sản xuất dược phẩm bao gồm các thành phần dược liệu chính, các chất tá dược như đường, lactose,…và các dung môi như methylene chlorid, dichloro ethane, ethyl acetate và methanol. Phần lớn các dược liệu này đều là những sản phẩm nhập khẩu. Nguyên liệu cơ bản phục vụ việc sản xuất vỏ viên nang là gelain y tế. Gelain là hỗn hợp của protein nước bão hòa có nguồn gốc chính từ colagen, một dạng protein tự nhiên. Một số nguyên liệu chính khác sử dụng trong sản xuất vỏ viên nang là thuốc nhuộm, chất trợ nhuộm, chất bảo quản và glyxerin. [...]... dòng sông Trong nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị nồng độ acetaminophen, axit acetylsalicylic và cafein tương đối cao Sự xuất hiện của dược phẩm trong các nhà máy xử lý nước thải bị ảnh hưởng bởi quá trình sản xuất và tiêu thụ dược phẩm Nồng độ dược phẩm trong nhà máy xử lý nước thải bệnh viện cao hơn nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị, và cafein, ciprofloxacin và acetaminophen chiếm chủ... biến dạng Tính chất hấp phụ của vật liệu zeolit không chỉ phụ thuộc vào kích thước mao quản mà còn phụ thuộc vào hình dạng và cấu trúc của chất bị hấp phụ 1.3.2 Ứng dụng của than hoạt tính biến tính trong xử lý nước thải 1.3.2.1 Các đặc tính của than hoạt tính biến tính Có rất nhiều định nghĩa về than hoạt tính, tuy nhiên có thể nói chung rằng, than hoạt tính là một dạng của cacbon đã được xử lý để. .. lập một khoảng xác định tính chất nước thải trong sản xuất dược phẩm 1.1.3 Thực trạng xử lý nước thải dược phẩm Các sản phẩm của ngành dược phẩm đã và đang tăng lên nhanh chóng trong suốt vài thập kỉ qua Sau quá trình sử dụng, một lượng dược phẩm đi vào môi trường gây nên sự ô nhiễm nghiêm trọng Các nhà khoa học đã tìm thấy sự có mặt của một số dược phẩm trong nước thải và nước bề mặt ở nồng độ cỡ... hạt điều khiển hấp phụ các bước sau đó Than hoạt tính cũng được sử dụng để loại bỏ các độc tố từ máu, tiêu biểu là creatinin 1.3 Ứng dụng của vật liệu aluminosilicat – zeolit, và than hoạt tính biến tính trong xử lý nƣớc thải 1.3.1 Ứng dụng của zeolit trong xử lý nước thải Aluminosilicat là hỗn hợp các loại oxit nhôm và silic với một lượng nước không lớn lắm Aluminosilicat có thể được tìm thấy trong... trong nước ngầm và nước trên bề mặt ở các quốc gia như Mỹ, thường ở nồng độ 0.01 đến 1 µg/L[12] Các tác giả Won-Jin Sim, Ji-Woo Lee và Jeong-Eun Oh [32] đã nghiên cứu sự xuất hiện và sự phân hủy của dược phẩm trong các nhà máy xử lý nước thải và những dòng sông ở Hàn Quốc Họ đã xác định được 25 loại dược phẩm trong 10 nhà máy xử lý nước thải trung ương, một nhà máy xử lý nước thải bệnh viện và năm... nhãn và màng co cũng được sử dụng trong quy trình sản xuất 1.1.2 Đặc tính nước thải sản xuất dược phẩm 1.1.2.1 Nhu cầu sử dụng nước Nước được sử dụng chủ yếu cho các quá trình sau: Quá trình sản xuất, rửa thiết bị, rửa chai ống, vệ sinh khu vực sản xuất, cung cấp cho lò hơi, cấp nước cho tháp giải nhiệt, cung cấp cho hệ thống điều hòa, cung cấp cho phòng thí nghiệm và cấp nước cho khu vực văn phòng Để. .. phần loại bỏ chất ô nhiễm vi mô trong xử lý nước thải Hiện nay, do những nguyên nhân khách quan, một số xí nghiệp sản xuất dược phẩm ở Việt Nam có thể có hoặc không có các hệ thống xử lý nước thải Nhưng nhìn chung, các trạm xử lý nước thải của các nhà máy dược phẩm trong nước đều có điểm 6 chung là dựa trên cơ sở các công nghệ sinh học thông dụng phổ biến như xử lý kỵ khí, hiếu khí 1.1.4 Giới thiệu... chính, sự có mặt của các hợp chất bề mặt hay các loại phân tử làm biến đổi đặc tính bề mặt và đặc điểm của than hoạt tính Đặc điểm quan trọng và thú vị nhất của than hoạt tính là bề mặt có thể biến tính thích hợp để thay đổi đặc điểm hấp phụ và làm cho than trở nên thích hợp hơn trong các ứng dụng đặc biệt Sự biến tính bề mặt than hoạt tính có thể được thực hiện bằng sự tạo thành các dạng nhóm chức bề... chính là tính kị nước của bề mặt than hoạt tính [28] Jaim và Snoeynik nghiên cứu việc loại bỏ phenol và một số anion của nó trong dung dịch lên than hoạt tính Filtrasorb-400 và quan sát thấy các anion thể hiện ái lực hấp phụ với than hoạt tính thấp hơn nhiều so với phân tử phenol trung hòa Knadarov và Verteshev nhận thấy rằng phenol được hấp phụ bởi than hoạt tính theo một cách bán liên tục Đặc tính hấp... lớn Than hoạt tính ở dạng than gỗ đã hoạt hóa được sử dụng từ nhiều thế kỷ trước Người Ai cập sử dụng than gỗ từ khoảng 1500 trước công nguyên làm chất hấp phụ cho mục đích chữa bệnh Người Hindu cổ ở Ấn Độ làm sạch nước uống của họ bằng cách lọc qua than gỗ Việc sản xuất than hoạt tính trong công nghiệp 26 bắt đầu từ khoảng năm 1900 và được sử dụng làm vật liệu tinh chế đường Than hoạt tính này được sản . – zeolit, và than hoạt tính biến tính trong xử lý nước thải 17 1.3.1. Ứng dụng của zeolit trong xử lý nước thải 17 1.3.2. Ứng dụng của than hoạt tính biến tính trong xử lý nước thải 26 Chương. liệu than hoạt tính, vật liệu có nguồn gốc aluminosilicat. Vì những lý do trên chúng tôi chọn đề tài Nghiên cứu ứng dụng aluminosilicat và than hoạt tính biến tính để xử lý nƣớc thải sản xuất. häc tù nhiªn  ĐOÀN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ALUMINOSILICAT VÀ THAN HOẠT TÍNH BIẾN TÍNH ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT DƯỢC PHẨM Chuyên ngành: Hóa môi trƣờng Mã