超声辐射法对制药废水深度处理中活性炭再生效果研究

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中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1000-2367（2026）01-0026-09

随着黄河流域生态保护和高质量发展战略的推进，区域水环境治理逐渐成为社会各界关注的焦点[1-2].为协调经济发展与环境保护，河南省出台了《河南省黄河流域水污染物排放标准》（DB41/2087-2021），对污水排放提出了更为严格的要求.受新标准影响，部分制药企业原有废水处理工艺面临升级挑战[3-4].活性炭吸附技术凭借其高效、稳定及操作简便等优点，成为制药废水深度处理的重要手段，其优异的吸附能力主要归因于巨大的比表面积和丰富的孔隙结构[5.然而，活性炭使用过程中因表面吸附容量逐渐耗尽而导致吸附效率大幅下降[6].解决活性炭饱和后的再生问题，不仅能够延长其使用寿命、降低运营成本，还可避免废弃活性炭不当处置引发的二次污染，对提升黄河流域水环境质量和促进制药行业绿色发展具有重要意义.

制药废水中常含有结构复杂、化学稳定性高的有机污染物，这些组分与活性炭表面发生多重氢键、静电和共价作用，形成强吸附或不可逆吸附，使其脱附难度显著提升[7].同时，部分有机物在吸附或不完全再生过程中易生成难降解的中间产物，堵塞活性炭孔道，进一步降低再生效率[8-9].传统热再生需高温、高能耗和较长的停留时间，导致活性炭机械强度和比表面积下降，炭损失率高，最终增加原材料的消耗和整体运维成本[10-13].近年来，超声再生技术凭借其独特的空化效应，已被证实为活性炭再生领域一种颇具前景的工艺方案[14-15].超声辐射作用下，液相体系内空化泡周期性的形成与崩解，可产生局部高温、高压，并在活性炭表面实现机械剥离和高效脱附;同时促进高活性自由基的生成，加速有机物的分解，有效疏通活性炭孔隙、减少炭损失[9，12.16].大量研究[8，16]表明，超声再生技术在对吸附双氯芬酸、氯苯酚、苯和甲苯等的活性炭再生领域表现出优越的性能，并且具有节能高效、炭损失小等优势.然而，其作用机理、工艺参数优化及其在典型药物污染环境下的适用性尚需进一步系统研究.

基于此，本研究以诺氟沙星废水吸附饱和活性炭为再生对象，系统探讨超声辐射技术在活性炭再生中的应用效果，深入分析再生率、化学需氧量（COD）和色度去除率的变化规律，探讨超声濒率、功率、作用时间、再生介质类型及炭投加量等关键参数对超声再生效果的影响.基于循环再生实验及再生前后活性炭的表征分析，通过与传统热再生工艺的对比，深人阐释超声再生工艺的作用机制.研究结果可为制药废水深度处理与活性炭循环利用提供理论支持和技术参考.

材料与方法

1.1 材料

试验废水样品取自河南省某诺氟沙星原料药生产企业的污水处理站生化处理池出水口，经混凝沉淀预处理后作为实验用水，具体水质参数为：温度 25～32%，pH7.6～8.3，COD90～115mg/L ，浊度 3～7NTU 色度 140～190 倍.

试验所用活性炭为宁夏华辉环保科技股份有限公司生产的无定型煤质活性炭，其碘吸附值为 850mg/g 粒径分布范围 1.0～2.3mm .通过动态吸附柱法进行饱和吸附实验，吸附柱出水经 0.45μm 滤膜过滤后测定化学需氧量COD，当吸附穿透点达到O.7时判定活性炭达到饱和状态.将所得的饱和活性炭置于 105°C 烘干后放人密封袋中保存.

1.2 实验方法

超声再生实验：采用超声细胞粉碎仪（JY92-ⅡIDN，宁波新芝生物科技股份有限公司）进行再生.将 30g 饱和活性炭加入含 再生溶液的烧杯中，超声探头浸入液面下 3～5cm 考察超声频率 （20，40kHz） 、功率密度 （0.8～3.9W/mL） 、处理时间 （15～120min） 、再生溶液类型及浓度 （NaOH：0～0.3mol/L 、乙醇： 0～ 30% （体积分数）及二者混合液）和活性炭投加量 （15～90g/L） 等影响因素.再生后的活性炭用蒸馏水洗涤至中性，浸泡 24h ，再于 105°C 干燥 12h 通过再生率 Re （Re=q1/q0×100% ，q。（剩余14217字）