制药工程学第10章

第十章制药工业环境保护制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering1.1环境保护的重要性1.2我国污染控制政策1.3制药工业污染的特点和现状一、概述制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering环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。自1973年建立环境保护机构。1.1环境保护的重要性茅以轼制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering改革开放以来，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。1.2我国污染控制政策制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering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；环境评价报告制度：既项目先做环境评价,审批后再建设。三同时：环保设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering数量少、组分多、变动性大间歇排放pH值不稳定化学需氧量高1.3制药工业污染的特点和现状制药工业污染的特点制药工业污染的现状：严峻污染防治：一靠政策；二靠技术；三靠管理。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering二、污染防治措施2.1使用绿色生产工艺2.2循环套用2.3综合利用2.4改进生产设备，加强设备管理。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering2.1.1重新设计少污染或无污染的生产工艺2.1.2优化工艺参数2.1.3改进操作方法2.1.4采用新技术2.1使用绿色生产工艺制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering催化剂2Al+6(CH3)2CHOH2Al[(CH3)2CHO]3+3H2三氯化铝氯化高汞2.1.1重新设计少污染或无污染的生产工艺如:在氯霉素的合成中，涉及反应:来合成异丙醇铝催化剂改进:解决了污染汞问题.制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering又如布洛芬的合成:原采用Boot公司的Brown合成方法(六步)布洛芬治疗关节炎OOCO2Et(CH3CO)2OAlCl3C2H5NaClCH2CO2EtOCO2NaCHONaOH水蒸气AgNO3KOHCO2KHClCO2H制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineeringBHC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。O(CH3CO)2OHFRaneyNiH2HOCO,PdHOOC制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering电解氧化反应Mn2+Mn3++e新工艺：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。原工艺：MeCHCl2CHOCl2光和热H2OMeCHO4Mn3+H2O4Mn2+4H+++++制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering优化工艺条件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。实际可以减少硫酸的用量。NHONHOO2NH2SO4HNO3H2O++制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering改进操作方法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。NO2ClNO2FDMSONO2ClNO2F环丁砜制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineeringFe,CH3COOHH2,RancyNi,CH3CH2OHNNH2NNH2ONNO2使用新技术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。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering又如，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。CH2ClCH2COOHH2O+COOH-制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering其它新技术，如立体定向合成技术、生物转化技术、相转移催化技术、超临界二氧化碳溶剂技术等的使用都能显著提高产品的收率，降低原辅材料的消耗，提高资源和能源的利用率，同时也有利于减少污染物的种类和数量，减轻后处理过程的负担，有利于环境保护。返回制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering药物合成反应往往不能进行得十分完全，且大多存在副反应，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。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。2.2物料的循环套用制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering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。O2NONH2HCl(CH3CO)2OCH3COONaO2NONH+CH3COOH+NaClO将反应母液循环套用催化剂的循环套用水的循环使用返回制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering2.3综合利用废弃物也是一种“资源”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。C2H5NO2C2H5NH2还原(2)NaOH(1)CH3CHCH3BrClCH2COCl?杀草安C2H5NHCH(CH3)2C2H5NCH(CH3)2COCH2Cl制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering+Cl2+HClCCH3CH3OCCCH3OClClCl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。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering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。OHCl+Cl2Cl2C=CCl2OHClCl+HCl[(CH3)2CH]2NH返回制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering2.4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。系统的“跑、冒、滴、漏”往往是造成环境污染的一个重要原因，通过管理改善等。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineeringWaterQualityCriterion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。3.1废水污染控制指标三、废水处理技术制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering生化需氧量BOD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20oC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。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering化学需氧量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，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CODCr。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。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering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。排水系统的清污分流是非常重要的。可以减轻污水处理压力。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering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。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering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。制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春制作者：黄德春PharmaceuticalEngineering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