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浅谈活性炭技术在化学制药中的运用原理

来源:北京雁归来环保科技有限公司 | 销售热线:18710134283

  摘要:本文基于工作实践,分析了活性炭的物理化学特性,并着重介绍了活性炭技术在处理制药废水,去处制药的化学反应中的热原以及净化制药用水中的运用原理。希望有关人员加以借鉴和参考,能够更加深入了解活性炭技术在化学制药中的运用原理和作用,从而完善化学制药中的活性炭技术。

  一、活性炭的物理化学特性

  1 活性炭的吸附性

  吸附性是活性炭的主要性质。活性炭是由不规则的石墨晶粒排列组成的,因此在活性炭活化过程中,那些微粒晶体之间产生了大小不一、形状不同的孔隙。这些活性炭的孔隙容积一般在0.25~0.9Ml/g,孔隙的数量大致为1020个/g。全部孔隙的表面积为500~1500m2/g。活性炭大约95%的表面积都在这些微粒孔隙之中。这样的情况下就使得一些大分子的物质无法进入,但是一些小分子,比如说,气态或者液态的物质能够轻松地进入,这样就形成了活性炭的吸附性。因此,活性炭的吸附特性在日常生活和工业中得到了广泛应用。例如,一些家用冰箱因为放置各种各样的食物而导致冰箱里出现一些异味,但是反复清洗以后还有异味残余,通常这个情况下,人们只需要买点活性炭放置在冰箱里面,就能够取得很好的去除异味的效果。活性炭是很细小的炭粒,由于其特殊的物质结构,使得它具有很大的表面积,同时炭粒中还具有更加微小的孔隙,这样就使得活性炭由于其巨大的表面积能够与气体或液体充分接触,从而吸附这些气体或液体,从而起到净化作用。活性炭的这一特性也被用在了化学制药中,通过活性炭技术的运用来处理一些化学制药过程中的杂质。

  1 活性炭的脱色性

  化学物质显示出颜色的原理是化学物质中的分子存在着跃迁的行为,通常这个行为伴随着能量的变化,在这个变化过程中能量以一定的波长发射出来来显示颜色的。根据其波长大小的不同从而呈现出不同的颜色。活性炭就是利用自己的吸附性质,将这些存在能量变化的物质吸附到内部的小空隙之中,从而起到了脱色的效果。活性炭的脱色性在工业生产中得到广泛的应用。一些服装制造、工业原料的生产以及食品加工中都用到了活性炭。例如,在白砂糖的制造过程中,通常要多蔗糖进行脱色处理。具体就是通过活性炭的吸附作用,来吸附蔗糖中的有色杂质,这样就形成了白色的白砂糖。在化学制药中,活性炭的脱色性也得到了重要的应用。例如,在化学制药过程中对乙二醛的脱色处理,就很好地运用到了活性炭的脱色特性。

  二、活性炭技术在化学制药中的运用原理

  1 活性炭处理制药废水的原理

  制药废水中的有机化合物的成分含量较高,并且生物降解性差,如果单纯地运用生物处理的方法是无法得到很好效果的,这样就导致出水的COD常常达不到排放的标准要求。目前在处理化学制药废水过程中经常采用的是铁屑-活性炭微电解法。化学制药废水中通常含有大量的六价的水溶性铬离子,它的毒性很强,而且极容易被人体肠道和植物吸收,最后在生物体内造成富集,对人的健康和农作物的正常生长起到了严重的影响。铁屑- 活性炭微电解法能够起到有效处理铬离子废水的作用。铁屑和活性炭中的羰基成分分别组成了微电池的阳极和阴极,在含有铬离子的制药废水中会发生一下的反应:

  阳极(Fe):Fe-2e=Fe2+;E=-0.44V

  阴极(C):O2+2H2O+4e=4OH-;E=+0.44V

  新生的铁离子拥有较强的化学活性,能够使得六价的铬离子出现还原反应,随着还原反应的不断进行,消耗了水中的大量氢元素,而氢氧根离子在不断增加,从而导致废水的PH值不断增高,进而形成Fe(OH)3或者Fe(OH)2等絮状沉淀。这些絮状沉淀和活性炭一样具有较强的化学吸附特性,能够吸附制药废水中的六价铬离子,然后通过过滤器的处理就能够分理处六价铬离子,避免其排放后对人体和植物造成影响。铁屑-活性炭微电解法在处理化学制药废水中的运用是活性炭技术在化学制药中的一项重大运用,了解它的运用原理能够帮助我们在今后更加完善地处理制药废水问题。

  2 活性炭在制药过程中去除热原的原理

  活性炭由于其具有巨大的表面积、内部发达的毛细孔隙结构、极强的吸附特性以及优良的稳定性等特点,使其在化学制药过程中常常被用来吸附原料的热源以及一些脱色、除杂、帮助过滤等,是化学制药过程中不可或缺的生产辅料。目前药物制备时如何有效去除热原一直是当今化学制药技术中的一个难题,在药物制造和生产过程中避免热原污染药物产品以及去除热原的措施一直是化学制药工作中的关键。为了在不影响化学制药过程中药品的生物活性以及质量,同时有效地去除热原,采用活性炭来去除药物的热原取得了很好的效果。活性炭因为其具有较强的吸附能力,当生产过程中一些药物制品在反应中释放热量的时候,活性炭由于其发达的内部毛细孔隙和表面积能够充分吸收掉这些热原,进而能够在制药过程中有效地去除药品的热原,避免损害药物的生活活性和收率。另外,由于活性炭稳定的物理特性和其具有的催化特性,使得在运用活性炭去除热原的过程中,起到了操作便捷、迅速并且重复使用效果强的作用。比如说,活性炭对人参皂苷R具有很强的吸附作用,且温度升高时,活性炭的吸附作用会不断增强。在提取精制的人参皂苷R时,将活性炭注入到人参茎叶的提取液中,让其含量达到1%,同时加热回流半个小时,对这些提取液能够起到很好的脱色除杂效果;在药物成品的制作过程中,注入2%左右的活性炭,同时加热回流到20分钟左右,对该注射液能够起到去除热原的良好效果。

  3 活性炭在制药用水中起净化作用的原理

  制药用水是药品质量保障的关键点,为了让制药用水达到标准要求,就需要运用活性炭技术来净化制药用水。其中运用生物活性炭来净化制药用水的效果好。生物活性炭能够有效地降低水中的有机化合物浓度,同时起到很好的后续消毒作用,此外,生物活性炭还能够去除水中一些微量持久的有机物、改善相关的感官指标等作用。生物活性炭能够迅速吸附溶解在水中的有机物,并且将一些水中的微生物富集,避免这些有机物和微生物对后续的化学制药进程产生影响。生物活性炭所吸附的有机物能够为水体内的微生物提供充足的养分,这样就会出现微生物聚集在活性炭上的情况,然后再通过过滤手段,将水中的活性炭分离出来,就能够保障制药水体能够得到真正地净化效果。微生物的活动能够对生物活性炭产生一定的影响,由于附着在生物活性炭上的微生物能够抵制一些难以降解的有机物的侵害和自身所具有的快速的内源呼吸功能,使得生物活性炭在净化制药用水时还具有再生的功能,这样就提升了生物活性炭对制药用水的净化能力。

  三、结语

  综上所述,活性炭由于其具有的特殊物理和化学特性,在化学制药行业得到了广泛的应用。分析活性炭在化学制药过程中处理制药废水,去除反应热原并且净化制药用水的原理,能够帮助我们更加科学地认识到活性炭的作用,推广活性炭技术在化学制药工艺中的运用。

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