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第十章 環(huán)境保護(hù)與化工污染概述 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 污染防止措施 第一節(jié) 概述 環(huán)境是人類(lèi)賴(lài)以生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的客觀條件和空間。隨著現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題 已引起人們的極大關(guān)注。 從20世紀(jì)50年代起，一些國(guó)家因工業(yè)廢棄物排放或化學(xué)品泄漏所造成的環(huán)境污染，一度發(fā)展成為嚴(yán)重的 社會(huì)公害甚至發(fā)生嚴(yán)重的環(huán)境污染事件。 例如1952年，英國(guó)倫敦曾因燃煤煙塵的大量排放 而導(dǎo)致嚴(yán)重的空氣污染，大量的煙霧滯流在倫敦上空， 導(dǎo)致4000多人死亡。 1984年，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司在印度博帕爾市的子公司發(fā)生甲基異氰酸的大量泄漏，導(dǎo)致約4000人死亡， 數(shù)萬(wàn)人受傷的慘劇。 2001年，羅馬尼亞的一家化工廠(chǎng)發(fā)生氰化物泄漏，嚴(yán)重破壞了多瑙河流域的生態(tài)環(huán)境，使多瑙河下游的匈牙利、南斯拉夫等國(guó)深受其害，引起了國(guó)際訴訟糾紛等等。 環(huán)境污染直接威脅人類(lèi)的生命和安全，也影響了經(jīng)濟(jì)的順利發(fā)展，成為嚴(yán)重社會(huì)問(wèn)題。在公眾和社會(huì)輿論的壓力下，許多國(guó)家相繼成立了環(huán)境保護(hù)管理機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境污染的防治工作，并制定了一系列的環(huán)境保護(hù)法規(guī) 通過(guò)多年的努力，使環(huán)境污染得到了有效的控制， 環(huán)境質(zhì)量也有了很大的改善。 我國(guó)對(duì)環(huán)污治理十分重視，自1973建立環(huán)保護(hù)機(jī)構(gòu)起，各級(jí)環(huán)保部門(mén)就開(kāi)展污染治理和綜合利用。幾十年來(lái)，治理污染方面① 立法 ② 投入資金 ③ 建治污設(shè)施， 取得了比較明顯的環(huán)境效益。 但目前粗放型經(jīng)濟(jì)格局和經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，造成能源和資源消耗強(qiáng)度過(guò)大，加上對(duì)環(huán)污嚴(yán)重性認(rèn)識(shí)不足， 致使我國(guó)工業(yè)污染治理遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。 ⑴ 嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康與生存: 水污染: 許多江河湖泊受到了不同程度的污染，城市河段尤為嚴(yán)重，有的幾乎成為臭水溝。一些地區(qū)地下水也受到污染，飲用水源受到威脅。 廢氣污染: 導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，一些工業(yè)城市居民某些疾病的患病率明顯高于農(nóng)村。 ⑵ 損害經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展: 如淮河流域的嚴(yán)重污染導(dǎo)致沿岸2000多家小造紙、小印染和小化工企業(yè)關(guān)閉，而對(duì)其修復(fù)治理則需 投入50億元以上巨額資金。 面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，傳統(tǒng)的先污染后治理的治污方案難奏效，必須采取切實(shí)可行的措施，走清潔生產(chǎn)的發(fā)展之路，治理和保護(hù)好環(huán)境，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。 頒布了《環(huán)境保護(hù)法》、《大氣污染防治法》、《水污染防治法》、《海洋環(huán)境保護(hù)法》、《固體廢物污染環(huán)境防治法》、《環(huán)境噪聲污染防治法》以及與各種法規(guī)相配套的行政、經(jīng)濟(jì)法規(guī)和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)， 基本形成一套完整的環(huán)境保護(hù)法律體系。 所有企業(yè)、單位和部門(mén)都要遵守國(guó)家和地方的環(huán)境保護(hù)法規(guī)，采取切實(shí)有效措施，限期解決污染問(wèn)題。 凡是新建、擴(kuò)建和改造項(xiàng)目都須按國(guó)家基本建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境管理辦法的規(guī)定，切實(shí)執(zhí)行 環(huán)境評(píng)價(jià)報(bào)告制度:做到先評(píng)價(jià)，后建設(shè); “三同時(shí)”制度:環(huán)保設(shè)施與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、 同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn);防止發(fā)生新的污染。 ① 數(shù)量少、組分多、變動(dòng)性大 環(huán)境污染源:主要來(lái)自原料藥生產(chǎn)。 ∵原料藥生產(chǎn)一般規(guī)模較小∴排出污染物的數(shù)量不大。 ∵化學(xué)原料藥生產(chǎn)反應(yīng)多而復(fù)雜、工藝路線(xiàn)較長(zhǎng) ∴所用原輔材料種類(lèi)較多，反應(yīng)生成的副產(chǎn)物也多 有的副產(chǎn)物甚至連結(jié)構(gòu)都難以搞清， 這給污染的綜合治理帶來(lái)很大困難。 ∵生產(chǎn)規(guī)模改變、工藝路線(xiàn)變更、新技術(shù)和新材料的推廣應(yīng)用，使污染物種類(lèi)、成分、數(shù)量經(jīng)常發(fā)生變化。 ∴制藥廠(chǎng)往往很難建成一個(gè)綜合性的回收中心。 ② 間歇排放 ∵藥品生產(chǎn)規(guī)模通常較小∴化學(xué)制藥廠(chǎng) 一般采用間歇式生產(chǎn)方式，污染物排放也間歇性的。 ∵間歇排放是一種短時(shí)間內(nèi)高濃度的集中排放， 且污染物排放量、濃度、瞬時(shí)差異都缺乏規(guī)律性 ∴給環(huán)境帶來(lái)的危害要比連續(xù)排放嚴(yán)重得多。 此外，間歇排放也給治理污染帶來(lái)不少困難。 如 生物處理法要求流入廢水水質(zhì)、水量比較均勻，若變動(dòng)過(guò)大，會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致處理效果顯著下降。 ③ pH值不穩(wěn)定 制藥廠(chǎng)排放的廢水，有時(shí)呈強(qiáng)酸性，有時(shí)呈強(qiáng)堿性，pH值很不穩(wěn)定，對(duì)水生生物、構(gòu)筑物和農(nóng)作物都有極大的危害。在生物處理或排放之前必須進(jìn)行中和處理， 以免影響處理效果或者造成環(huán)境污染。 ④ 化學(xué)需氧量高 制藥污染物一般以有機(jī)污染物為主，其中有些有機(jī)物能生物降解，而有些難以生物降解。∴一些廢水COD很高，但BOD卻不一定很高。對(duì)廢水生物處理前，先要進(jìn)行生物降解性試驗(yàn)，以確定廢水能否用生物法處理。 對(duì)那些濃度高而又不易生物氧化的廢水要另行處理，如萃取、焚燒等。否則，經(jīng)生物處理后，出水中的化學(xué)需氧量仍會(huì)高于排放標(biāo)準(zhǔn)。 但∵① 化學(xué)制藥工業(yè)環(huán)保的歷史欠帳 ② 污染治理難度較大等原因，致使治污速度≤≤制藥工業(yè)發(fā)展速度。 總體上，制藥行業(yè)的污染仍十分嚴(yán)重，治理形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻。∵治理不善，一些藥廠(chǎng)只得上繳排污費(fèi)(有的每年高達(dá)上百萬(wàn)元之多)。 全行業(yè)污染治理程度也不平衡: ① 條件好的藥廠(chǎng)已達(dá) 二級(jí)處理水平，即全廠(chǎng)大部分污染得到妥善處理； 但② 仍有相當(dāng)數(shù)量的制藥廠(chǎng)僅是一級(jí)處理， 甚至還有一些制藥廠(chǎng)沒(méi)能做到清污分流。 ③ 個(gè)別制藥企業(yè)的法制觀念不強(qiáng)，環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，隨意傾倒污染物的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。 在20世紀(jì)中葉，人們采用先污染后治理的環(huán)境策略， 開(kāi)發(fā)一系列的污染治理技術(shù)， 如中和廢液、洗滌廢氣、焚燒廢渣等。 至90年代，人們已認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的首選對(duì)策是從源頭上消除或減少污染物的排放，即在對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行治理的同時(shí)，要努力采取措施從源頭上消除污染。 綠色(清潔)生產(chǎn)工藝:是針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的主要環(huán)節(jié)和組分重新設(shè)計(jì)少污染或無(wú)污染的生產(chǎn)工藝，并通過(guò)改進(jìn)操作方法、優(yōu)化工藝操作參數(shù)等措施，實(shí)現(xiàn)制藥過(guò)程的 節(jié)能、降耗、消除或減少環(huán)境污染的目的。 是從源頭上消除污染的一項(xiàng)有效措施， 是最理想的污染防治方法。 布洛芬的生產(chǎn)就是一個(gè)很好的例子。原來(lái)的布洛芬合成是采用Boot公司的Brown合成方法，從原料異丁苯(6-2)到產(chǎn)品(6-1)需如下六步反應(yīng)： 最近，BHC公司發(fā)明了生產(chǎn)布洛芬的新方法，  該方法只采用三步反應(yīng)即可得到產(chǎn)品布洛芬： 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(guó) “ 總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”的變更合成路線(xiàn)獎(jiǎng)。 選擇適當(dāng)?shù)臈l件進(jìn)行甲苯側(cè)鏈氯化，得到以亞芐基二氯為主的產(chǎn)物。再經(jīng)水解、精餾等步驟而得到苯甲醛。 該工藝在生產(chǎn)過(guò)程中不僅要產(chǎn)生大量需治理的廢水， 而且由于有伴隨光和熱的大量氯氣參與反應(yīng)， 因此，對(duì)周?chē)�的環(huán)境將造成嚴(yán)重的污染。 間接電氧化法制備苯甲醛(6-3)是一條綠色生產(chǎn)工藝， 基本原理:在電解槽中將Mn2+電解氧化成Mn3+，然后將Mn3+與甲苯(6-4)在槽外反應(yīng)器中定向生成苯甲醛，同時(shí)Mn3+被還原成Mn2+。經(jīng)油水分離后，水相返回電解槽電解氧化，油相(含苯甲醛)經(jīng)精餾分出苯甲醛后返回反應(yīng)器。反應(yīng)方程式如下： ⑵ 優(yōu)化工藝參數(shù)化學(xué)反應(yīng)的許多工藝參數(shù)，如原料純度、投料比、 反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、溶劑、pH值等， 不僅會(huì)影響產(chǎn)品收率，且也會(huì)影響污染物的種類(lèi)和數(shù)量。對(duì)化學(xué)反應(yīng)的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，獲得最佳工藝條件， 是減少或消除污染的一個(gè)重要手段。如 在藥物生產(chǎn)中，為促使反應(yīng)完全，提高收率或兼作溶劑等原因，生產(chǎn)上常使某種原料過(guò)量，這樣往往會(huì)增加污染物的數(shù)量。∴必須統(tǒng)籌兼顧，既要使反應(yīng)完全， 又要使原料不致過(guò)量太多。例如 乙酰苯胺(6-6)的硝化反應(yīng)： 原工藝要求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)。 ⑶改進(jìn)操作方法生產(chǎn)工藝已確定前提下，可從改進(jìn)操作方法入手，減少或消除污染物的形成。例如廣譜抗菌藥氟哌酸合成中的對(duì)氯硝基苯(6-7)氟化反應(yīng)，原工藝采用二甲基亞砜(DMSO)作溶劑�！逥MSO沸點(diǎn)和產(chǎn)物對(duì)氟硝基苯(6-8)沸點(diǎn)接近，難以直接用精餾方法分離，需采用水蒸汽蒸餾才能獲得對(duì)氟硝基苯，∴不可避免地產(chǎn)生一部分廢水。后改用高沸點(diǎn)的環(huán)丁砜作溶劑，反應(yīng)液除去無(wú)機(jī)鹽后，可直接精餾獲得對(duì)氟硝基苯，避免了廢水的生成。 ⑷ 采用新技術(shù) 不僅能顯著提高生產(chǎn)技術(shù)水平，且有時(shí)也有利于環(huán)境保護(hù)。例如在抗生素類(lèi)藥物4-乙酰胺基哌啶醋酸鹽的合成中，原工藝采用鐵粉還原硝基氧化吡啶(6-10)制備4-氨基吡啶(6-9)，反應(yīng)中要消耗大量的溶劑醋酸，并產(chǎn)生較多的廢水和廢渣�，F(xiàn)采用催化加氫還原技術(shù)， 既簡(jiǎn)化了工藝操作，又消除了環(huán)境污染。 又如 苯乙酸(6-11)是合成青霉素等藥物的重要中間體。 目前工業(yè)上仍以苯乙腈水解來(lái)制備苯乙酸(6-11) ， 而苯乙腈又是由芐氯(6-12)和氫氰酸反應(yīng)來(lái)合成的。現(xiàn)在通過(guò)芐氯羰基合成苯乙酸已經(jīng)獲得成功： 其它新技術(shù): 如立體定向合成技術(shù)、生物轉(zhuǎn)化技術(shù)、相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)、超臨界二氧化碳溶劑技術(shù)等 的使用都能顯著提高產(chǎn)品收率，降低原輔材料消耗，提高資源和能源的利用率， 同時(shí)也有利于減少污染物的種類(lèi)和數(shù)量， 減輕后處理過(guò)程的負(fù)擔(dān)，有利于環(huán)境保護(hù)。 10.2.2 循環(huán)套用 ∵藥物合成反應(yīng)往往不能完全進(jìn)行，且大多存在副反應(yīng)，產(chǎn)物也不可能從反應(yīng)混合物中完全分離 ∴分離母液常含有一定數(shù)量的未反應(yīng)原料、副產(chǎn)物和產(chǎn)物 在某些藥物合成中，通過(guò)工藝設(shè)計(jì)人員周密而細(xì)致的安排可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)母液的循環(huán)套用或經(jīng)適當(dāng)處理后套用， 這不僅降低原輔材料的消耗， 提高產(chǎn)品收率，且減少環(huán)境污染。 例如，氯霉素合成中的乙酰化反應(yīng): 原工藝是在反應(yīng)后將母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮 以回收醋酸鈉，殘液廢棄。 現(xiàn)將母液循環(huán)套用: ① 將母液按含量代替醋酸鈉直接應(yīng)用于下一批反應(yīng) ② 砍掉蒸發(fā)、結(jié)晶、過(guò)濾等操作。 ③ ∵母液含有一些反應(yīng)產(chǎn)物(乙酰化物) 循環(huán)使用 母液后不僅降低了原料消耗量， 提高了產(chǎn)物收率，而且減少了廢水的處理量。 制藥工業(yè)中冷卻水的用量占總用水量的 比例一般很大，須考慮水循環(huán)使用， 盡可能實(shí)現(xiàn)水的閉路循環(huán)。 在設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮清污分流: 將間接冷卻水與有嚴(yán)重污染的廢水分開(kāi)，這不僅有利于水的循環(huán)使用，且可大幅度降低廢水量。 由生產(chǎn)系統(tǒng)排出的廢水經(jīng)處理后， 也可采取閉路循環(huán)。 水的重復(fù)利用和循環(huán)回用是保護(hù)水源、 控制環(huán)境污染的重要技術(shù)措施。 10.2.3 綜合利用 從某種意義上，化學(xué)制藥過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物 也是一種“資源”，能否充分利用這種資源， 反映一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平。 從排放的廢棄物中回收有價(jià)值的物料，開(kāi)展綜合利用， 是控制污染的一個(gè)積極措施 近年來(lái)在制藥行業(yè)的污染治理中， 資源綜合利用的成功例子很多。 例如，氯霉素生產(chǎn)中的副產(chǎn)物鄰硝基乙苯(6-19)，是重要的污染物之一，將其制成殺草安(6-19)， 就是一種優(yōu)良的除草劑。 又如，葉酸合成中的丙酮氯化反應(yīng)： 反應(yīng)過(guò)程中放出大量的氯化氫廢氣，直接排放將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。經(jīng)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)制藥工業(yè)中，系統(tǒng)“跑、冒、滴、漏”往往是 造成環(huán)境污染的一個(gè)重要原因，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(diǎn)。 就整個(gè)工藝過(guò)程而言，提高設(shè)備、管道的嚴(yán)密性，使系統(tǒng)少排或不排污染物，是防止產(chǎn)生污染物的一個(gè)重要措施 因此，無(wú)論是設(shè)備或管道，從設(shè)計(jì)、選材，到安裝、操作和檢修，以及生產(chǎn)管理的各個(gè)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。 思考題： 1、我國(guó)防治污染的方針政策？ 2、制藥工業(yè)污染的特點(diǎn)是什么？kKX紅軟基地

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