开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
一、课题来源及选题依据
制药废水呈现出水质复杂、高浓度、难降解、高毒性的特性，传统的水处理方法已经无法满足要求。因此，高级氧化法处理制药废水工艺受到国内外的高度重视，成为水处理领域的研究热点和难点。
高级氧化法是以羟基自由基为主要氧化剂，实现有机物的降解过程。利用在光、声、磁等物理过程和化学过程中产生的大量活泼的羟基自由基，因其具有很高的氧化还原电位可以将水中有机污染物直接氧化为无毒小分子物质甚至CO2和H2O。
高级氧化法具有以下特点：首先，具有高效性。氧化过程中产生大量的羟基自由基，其氧化能力仅次于氟。此外，羟基自由基为中间产物，可以诱发后续反应的持续进行；其次，无二次污染。羟基自由基与水中的自由基直接进行反应，氧化为CO2和H2O，不会产生二次污染；再次，适用范围广。羟基自由基的电子亲和力强，可直接将饱和烃中的H直接拖拽出来，使有机物自身得以氧化，实现有机物的降解；最后具有可控性。高级氧化法实际是一种物理-化学处理过程，其过程易控制。高级氧化技术根据产生自由基的方式和反应条件的不同，可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、芬顿氧化等。在实际运用中，为使反应中氧化效果更好，可使体系中产生的羟基自由基浓度更高，因此可以将几种氧化工艺组合起来，相互之间产生协同和催化作用，如 UV/O3、O3/H2O2、O3/生物活性炭等技术。
芬顿氧化法是在 pH=2~5 条件下，以 Fe2 为催化剂，用 H2O2进行化学氧化的废水处理方法。将 Fe2 /H2O2组成的体系，称为芬顿试剂。反应机理为Fe2 和Fe3 与H2O2反应，生成强氧化性的羟基自由基，在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终实现氧化分解。芬顿氧化的优势：(1) 反应结束后，剩余的过氧化氢会分解为水和氧，无二次污染；反应使用的催化剂为Fe2 ，其残留的污染也是非常小的；(2) 与其他高级氧化技术相比，其反应所需条件较易达到，所需温度和压力都比较低， 因而能量损耗少，处理成本相对较低；(3)芬顿氧化工艺适用性广。H2O2在Fe2 的催化作用下产生的羟基自由基无选择性，能够氧化绝大部分有机污染物，而且它反应高效快速，大大提高了废水可生化性。
磷霉素（Fostomycin，FOM），化学名称（1R,S）－1，2－环氧丙基磷酸，是一种天然广谱抗生素，1969年由西班牙的CEPA公司和美国的默克公司在链丝菌的代谢产物中成功提取，不久后被化学合成。磷霉素是自成一派的一类抗生素类药物，它通过与细菌细胞壁合成酶的结合阻滞细菌合成细胞壁，从而对细菌产生抑制作用，主要用于治疗尿路、皮肤、软组织及肠道等的感染，在临床上已经使用了40多年。磷霉素废水是一种典型的含磷制药废水，总体呈现有机物浓度高、极难降解、微生物毒性大的特点，排放到水环境中对生态环境危害巨大。沈小华等利用芬顿氧化技术处理经厌氧处理后的抗生素制药废水，在最佳运行条件下，芬顿氧化后出水CODCr去除率达到72%，出水BOD5/CODCr为0.45；冯精兰等利用芬顿氧化技术降解抗生素磺胺间甲氧嘧啶钠废水，探讨了初始 pH、废水有机物浓度、H2O2 投加量、Fe2 投加量和温度等因素对磺胺间甲氧嘧啶钠废水处理效果的影响，结果表明：初始 pH=4.0，(磺胺间甲氧嘧啶钠)=4.53mg/L，(H2O2)=0.49mmol/L，(Fe2 )=0.01951mmol/L，t=120min，T=25℃为最佳反应条件；在该条件下，磺胺间甲氧嘧啶钠废水CODCr去除率可达87.4%。崔娜等人利用催化湿式空气氧化处理磷霉素钠制药废水，研究表明不同条件下催化湿式空气氧化技术对模拟磷霉素制药废水COD( 初始浓度为20000mg/L)的去除率能达到30-60%,同时首次尝试将磷霉素制药废水和黄连素制药废水混合后共同处理,利用黄连素废水中的铜来提高催化效果,达到以废治废的效果。但具体机理还需要进一步研究。邱光磊等人采用湿式氧化－磷酸盐固定化组合工艺处理磷霉素制药废水。在湿式氧化条件下，利用分子氧作为氧化剂，将废水 中高浓度总有机磷氧化分解为无机磷酸盐，分别考察了反应温度、氧分压和废水pH值对废水中有机磷和COD的降解情况。对湿式氧化处理后的废水,分别采用磷酸钙沉淀和磷酸铵镁结晶方法进行磷酸盐固定化回收，在试验条件下可实现总有机磷去除率99%，COD去除率54%，处理后废水中残留磷酸盐低于5mg/L。本课题采用高级氧化法——芬顿氧化法对磷霉素钠制药废水中的有机磷进行去除，考察关键影响因素对去除效果的影响。
- 拟开展的工作
- 采用芬顿氧化法处理含磷制药废水。
在pH=2~5 条件下，以 Fe2 为催化剂，用 H2O2对磷霉素钠制药废水进行化学氧化，分别探究反应温度、磷霉素钠初始浓度、Fe2 与磷霉素钠摩尔比、H2O2与Fe2 摩尔比对废水中的有机磷和COD的降解的影响，确定铁离子在废水中的残留量。
- 采用响应面曲线分析法确定芬顿氧化处理有机废水的最佳条件。
响应面分析(RSA)法系采用多元二次回归方法作为函数估计的工具,将多因子试验中因素与指标的相互关系用多项式近拟,依此可对函数的响应面和等值线进行分析,研究因子与响应面之间、因子与因子之间的相互关系。根据Box-Benhnken的中心组合实验设计原理,在单因素试验的基础上采用三因素三水平的响应面分析法,确定芬顿氧化法的影响因子,以磷霉素钠的降解率为响应值作响应面和等值线图，以得到芬顿氧化法处理含磷有机废水的最佳条件。
- 选题的意义
关于处理制药废水的研究已有不少报道，但由于制药行业原料及工艺的多样性，排放的废水水质千差万别，所以制药废水并没有成熟统一的治理方法。目前含磷制药废水，特别是磷霉素制药废水处理技术相对较少。本课题采用芬顿氧化法处理磷霉素这类含磷制药废水，探究影响磷霉素钠降解的因素，从而可以进一步探讨如何提高处理效率，降低处理成本和消除各种不利因素的影响，以及进一步研究各种联用技术，找出最佳组合工艺等。
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