Situasi saat ini: industri farmasi terutama berfokus pada farmasi sintesis kimia, farmasi biologi, dan farmasi pengobatan tradisional Tiongkok, dan produksinya memiliki karakteristik beragam produk, proses yang kompleks, dan skala produksi yang berbeda.
Limbah cair yang dihasilkan dari proses farmasi memiliki karakteristik konsentrasi polutan yang tinggi, komponen yang kompleks, biodegradabilitas yang buruk, dan toksisitas biologis yang tinggi.
Limbah cair dari produksi farmasi melalui sintesis kimia dan fermentasi merupakan kesulitan dan poin kunci dalam pengendalian polusi di industri farmasi.
Limbah cair sintesis kimia merupakan polutan utama yang dibuang selama produksi farmasi [2].
Limbah farmasi secara kasar dapat dibagi menjadi empat kategori [3], yaitu limbah cair dan cairan induk dalam proses produksi;
Cairan residu dalam proses pemulihan meliputi pelarut, cairan prasyarat, produk sampingan, dan lain-lain.
Drainase proses tambahan seperti air pendingin, dll.
Air limbah untuk pembilasan peralatan dan tanah;
Limbah domestik.
Teknologi untuk pengolahan air limbah perantara farmasi
Mengingat karakteristik air limbah perantara farmasi seperti COD tinggi, nitrogen tinggi, fosfor tinggi, kadar garam tinggi, warna gelap, komposisi kompleks dan biodegradabilitas yang buruk, metode pengolahan yang umum digunakan meliputi pengolahan fisikokimia dan pengolahan biokimia [6].
Sesuai dengan jenis kualitas air limbah yang berbeda, serangkaian metode seperti kombinasi proses fisikokimia dan proses biologis juga akan diterapkan [7].
Gambar
1. Teknologi pengolahan fisik dan kimia
Saat ini, metode pengolahan fisik dan kimia utama untuk air limbah produksi farmasi meliputi: metode flotasi gas, metode koagulasi sedimentasi, metode adsorpsi, metode osmosis terbalik, metode pembakaran dan proses oksidasi lanjutan [8].
Selain itu, metode elektrolisis dan pengendapan kimia, seperti mikro-elektrolisis FE-C dan metode pengendapan MAP untuk penghilangan nitrogen dan fosfor, juga umum digunakan dalam pengolahan air limbah perantara farmasi.
1.1 Metode koagulasi dan sedimentasi
Proses koagulasi adalah proses di mana partikel tersuspensi dan partikel koloid dalam air diubah menjadi keadaan tidak stabil dengan menambahkan zat kimia dan kemudian digabungkan menjadi flok atau gumpalan yang mudah dipisahkan.
Saat ini, teknologi ini biasanya digunakan dalam praperlakuan, perlakuan menengah dan perlakuan lanjutan limbah farmasi [10].
Teknologi koagulasi dan sedimentasi memiliki keunggulan berupa teknologi yang sudah matang, peralatan yang sederhana, pengoperasian yang stabil, dan perawatan yang mudah.
Namun, akan ada sejumlah besar lumpur kimia yang dihasilkan dalam proses penerapan teknologi ini, yang akan menyebabkan pH air limbah rendah dan kandungan garam yang relatif tinggi pada air limbah.
Selain itu, teknologi koagulasi dan sedimentasi tidak dapat secara efektif menghilangkan polutan terlarut dalam air limbah, dan juga tidak dapat sepenuhnya menghilangkan polutan beracun dan berbahaya dalam jumlah kecil yang terdapat dalam air limbah.
1.2 Metode pengendapan kimia
Metode pengendapan kimia adalah metode kimia untuk menghilangkan polutan dalam air limbah melalui reaksi kimia antara zat kimia terlarut dan polutan dalam air limbah untuk membentuk garam, hidroksida, atau senyawa kompleks yang tidak larut.
Limbah cair perantara farmasi sering mengandung konsentrasi nitrogen amonia, ion fosfat dan sulfat yang tinggi, dan lain-lain. Untuk jenis limbah cair ini, metode pengendapan kimia sering digunakan untuk pra-perlakuan fisik dan kimia guna memastikan kelancaran proses pengolahan biokimia selanjutnya.
Sebagai teknologi pengolahan air tradisional, pengendapan kimia sering digunakan untuk melunakkan air limbah.
Karena penggunaan bahan baku kimia dengan kemurnian tinggi dalam proses produksi air limbah perantara farmasi, air limbah tersebut sering mengandung konsentrasi nitrogen amonia dan fosfor serta polutan lainnya yang tinggi. Dengan menggunakan metode pengendapan kimia magnesium amonium fosfat, kedua polutan tersebut dapat dihilangkan secara efektif sekaligus, dan endapan garam magnesium amonium fosfat yang dihasilkan dapat didaur ulang.
Metode pengendapan kimia magnesium amonium fosfat juga dikenal sebagai metode struvite.
Dalam proses produksi zat perantara farmasi, sejumlah besar asam sulfat sering digunakan di beberapa bengkel, dan pH air limbah di bagian ini mungkin rendah. Untuk meningkatkan nilai pH air limbah dan sekaligus menghilangkan beberapa ion sulfat, metode penambahan CaO sering digunakan, yang disebut metode pengendapan kimia desulfurisasi kapur tohor.
1.3 adsorpsi
Prinsip penghilangan polutan dalam air limbah dengan metode adsorpsi mengacu pada penggunaan bahan padat berpori untuk menyerap polutan tertentu atau berbagai polutan dalam air limbah, sehingga polutan dalam air limbah dapat dihilangkan atau didaur ulang.
Adsorben yang umum digunakan meliputi abu terbang, terak, karbon aktif, dan resin adsorpsi, di mana karbon aktif adalah yang paling umum digunakan.
1.4 pengapungan udara
Metode flotasi udara adalah proses pengolahan air limbah di mana gelembung-gelembung kecil yang sangat terdispersi digunakan sebagai pembawa untuk menghasilkan adhesi pada polutan dalam air limbah. Karena kepadatan gelembung-gelembung kecil yang menempel pada polutan lebih rendah daripada air dan mengapung, pemisahan padat-cair atau cair-cair dapat terwujud.
Bentuk-bentuk flotasi udara meliputi flotasi udara terlarut, flotasi udara aerasi, flotasi udara elektrolisis dan flotasi udara kimia, dll. [18], di mana flotasi udara kimia cocok untuk pengolahan air limbah dengan kandungan zat tersuspensi yang tinggi.
Metode flotasi udara memiliki keunggulan investasi rendah, proses sederhana, perawatan mudah, dan konsumsi energi rendah, tetapi tidak dapat secara efektif menghilangkan polutan terlarut dalam air limbah.
1.5 elektrolisis
Proses elektrolitik adalah penggunaan arus listrik terinduksi untuk menghasilkan serangkaian reaksi kimia, mengubah polutan berbahaya dalam air limbah dan menghilangkannya. Prinsip reaksi proses elektrolitik terjadi dalam larutan elektrolit melalui reaksi antara material elektroda dan elektroda, menghasilkan oksigen dan hidrogen [H] baru yang ramah lingkungan, dan polutan air limbah dihilangkan melalui reaksi REDOX.
Metode elektrolisis memiliki efisiensi tinggi dan pengoperasian yang sederhana dalam pengolahan air limbah. Pada saat yang sama, metode elektrolisis dapat secara efektif menghilangkan zat-zat berwarna dalam air limbah dan secara efektif meningkatkan kemampuan penguraian biologis air limbah.
Gambar
2. Teknologi oksidasi tingkat lanjut
Teknologi oksidasi tingkat lanjut, sebagai teknologi pengolahan air terbaru, memiliki banyak keunggulan, seperti efisiensi degradasi polutan yang tinggi, degradasi dan oksidasi polutan yang lebih menyeluruh, serta tidak menimbulkan polusi sekunder.
Teknologi oksidasi tingkat lanjut, juga dikenal sebagai teknologi oksidasi mendalam, adalah teknologi pengolahan fisik dan kimia yang menggunakan oksidator, cahaya, listrik, suara, magnet, dan katalis untuk menghasilkan radikal bebas yang sangat aktif (seperti ·OH) untuk mendegradasi polutan organik yang sulit terurai.
Di bidang pengolahan air limbah farmasi, teknologi oksidasi tingkat lanjut telah menjadi fokus penelitian dan perhatian yang luas.
Teknologi oksidasi tingkat lanjut terutama meliputi oksidasi elektrokimia, oksidasi kimia, oksidasi ultrasonik, oksidasi katalitik basah, oksidasi fotokatalitik, oksidasi katalitik komposit, oksidasi air superkritis, dan teknologi gabungan oksidasi tingkat lanjut.
Metode oksidasi kimia adalah menggunakan zat kimia itu sendiri atau dalam kondisi tertentu dengan daya oksidasi kuat untuk mengoksidasi polutan organik dalam air limbah guna mencapai tujuan menghilangkan polutan. Metode oksidasi kimia meliputi oksidasi ozon, metode oksidasi Fenton, dan metode oksidasi katalitik basah.
2.1 Proses oksidasi Fenton
Metode oksidasi Fenton adalah salah satu metode oksidasi tingkat lanjut yang banyak digunakan saat ini. Metode ini menggunakan garam besi (Fe2+ atau Fe3+) sebagai katalis untuk menghasilkan radikal ·OH dengan daya oksidasi kuat dalam kondisi penambahan H2O2, yang dapat bereaksi oksidasi dengan polutan organik tanpa selektivitas untuk mencapai degradasi dan mineralisasi polutan.
Metode ini memiliki banyak keunggulan, termasuk kecepatan reaksi yang cepat, tidak menimbulkan polusi sekunder, dan oksidasi yang kuat, dll. Metode oksidasi Fenton umumnya digunakan dalam pengolahan air limbah farmasi karena reaksi oksidasi non-selektif dalam proses oksidasi kimia dan metode ini dapat mengurangi toksisitas air limbah serta karakteristik lainnya.
2.2 Metode oksidasi elektrokimia
Metode oksidasi elektrokimia menggunakan bahan elektroda untuk menghasilkan radikal bebas superoksida ·O2 dan radikal bebas hidroksil ·OH, yang keduanya memiliki aktivitas oksidasi tinggi, dapat mengoksidasi zat organik dalam air limbah, dan kemudian mencapai tujuan menghilangkan polutan.
Namun, metode ini memiliki karakteristik konsumsi energi yang tinggi dan biaya yang tinggi.
2.3 Oksidasi fotokatalitik
Oksidasi fotokatalitik adalah teknologi pengolahan yang relatif efisien dalam teknologi pengolahan air, yang menggunakan bahan katalitik (seperti TiO2, SrO2, WO3, SnO2, dll.) sebagai pembawa katalitik untuk melakukan oksidasi katalitik sebagian besar polutan pereduksi dalam air limbah, sehingga mencapai tujuan menghilangkan polutan.
Karena sebagian besar senyawa yang terkandung dalam limbah cair farmasi adalah zat polar dengan gugus asam atau zat polar dengan gugus basa, zat-zat tersebut dapat terdegradasi secara langsung atau tidak langsung oleh cahaya.
2.4 Oksidasi air superkritis
Oksidasi air superkritis (SCWO) adalah jenis teknologi pengolahan air yang menggunakan air sebagai medium dan memanfaatkan karakteristik khusus air dalam keadaan superkritis untuk meningkatkan laju reaksi dan mewujudkan oksidasi lengkap zat organik.
2.5 Teknologi gabungan oksidasi tingkat lanjut
Setiap teknologi oksidasi tingkat lanjut memiliki keterbatasannya masing-masing. Untuk meningkatkan efisiensi pengolahan air limbah, serangkaian teknologi oksidasi tingkat lanjut dikelompokkan bersama, membentuk kombinasi teknologi oksidasi tingkat lanjut, atau satu teknologi oksidasi tingkat lanjut dikombinasikan dengan teknologi lain menjadi teknologi baru untuk meningkatkan kemampuan oksidasi dan efek pengolahan serta untuk memenuhi perubahan kualitas air dalam pengolahan air limbah farmasi kelas besar.
UV-Fenton, UV-H2O2, UV-O3, fotokatalisis ultrasonik, fotokatalisis karbon aktif, fotokatalisis gelombang mikro dan fotokatalisis, dll. Saat ini, teknologi kombinasi ozon yang paling banyak dipelajari adalah [36] :
Proses karbon aktif ozon, O3-H2O2 dan UV-O3, dari segi efek pengolahan air limbah yang sulit diolah dan aplikasi teknik, O3-H2O2 dan UV-O3 memiliki potensi pengembangan yang lebih besar.
Proses kombinasi Fenton yang umum meliputi metode Fenton mikro-elektrolisis, metode serbuk besi H2O2, metode Fenton fotokimia (seperti metode Fenton surya, metode Fenton UV, dll.), tetapi metode Fenton listrik lebih banyak digunakan.
Gambar
3. Teknologi pengobatan biokimia
Teknologi pengolahan biokimia adalah teknologi utama dalam pengolahan air limbah, melalui pertumbuhan mikroba, metabolisme, reproduksi, dan proses lainnya untuk menguraikan bahan organik dalam air limbah, memperoleh energi yang dibutuhkan sendiri, dan mencapai tujuan menghilangkan bahan organik.
3.1 Teknologi pengolahan biologis anaerobik
Teknologi pengolahan biologis anaerobik dilakukan dalam lingkungan tanpa oksigen molekuler, menggunakan metabolisme bakteri anaerobik, melalui proses pengasaman hidrolitik, produksi hidrogen berupa asam asetat dan metana serta proses lainnya untuk mengubah makromolekul, bahan organik yang sulit terdegradasi menjadi CH4, CO2, H2O dan bahan organik molekul kecil.
Limbah farmasi sintetis seringkali mengandung sejumlah besar zat organik siklik yang sulit terurai, yang tidak dapat langsung didegradasi dan dimanfaatkan oleh bakteri aerob, sehingga teknologi pengolahan anaerobik saat ini menjadi sarana utama dalam bidang pengolahan limbah farmasi di dalam dan luar negeri [43].
Teknologi pengolahan biologis anaerobik memiliki banyak keunggulan: proses pengoperasian reaktor anaerobik tidak memerlukan aerasi, konsumsi energi rendah;
Beban organik air limbah anaerobik umumnya tinggi.
Kebutuhan nutrisi rendah;
Hasil lumpur dari reaktor anaerobik rendah, dan lumpur mudah mengalami dehidrasi.
Metana yang dihasilkan dalam proses anaerobik dapat didaur ulang sebagai energi.
Namun, limbah anaerobik tidak dapat dibuang sesuai standar, dan perlu diolah lebih lanjut dengan menggabungkan proses lain. Akan tetapi, teknologi pengolahan biologis anaerobik sensitif terhadap nilai pH, suhu, dan faktor lainnya. Jika fluktuasinya besar, reaksi anaerobik akan langsung terpengaruh, dan kemudian kualitas limbah akan terpengaruh.
3.2 Teknologi pengolahan biologis aerobik
Teknologi pengolahan biologis aerobik adalah teknologi pengolahan biologis yang menggunakan dekomposisi oksidatif dan sintesis asimilasi bakteri aerobik untuk menghilangkan bahan organik yang terdegradasi. Selama pertumbuhan dan metabolisme organisme aerobik, sejumlah besar reproduksi akan terjadi, yang akan menghasilkan lumpur aktif baru. Lumpur aktif berlebih akan dibuang dalam bentuk lumpur residu, dan air limbah akan dimurnikan pada saat yang bersamaan.

Industri Kimia MIT-IVY dengan4 pabrikselama 19 tahun, pewarnaIntermediats & zat perantara farmasi &bahan kimia halus & khusus .Telp (WhatsApp): 008613805212761 Athena