藥物原料的處理

1.化學活化法化學活化法是在原料中加入化學物質，然後在惰性氣體介質中加熱，同時進行碳化和活化的方法。通常使用鋸末等植物原料。藥物活化法有三大缺點:①對設備腐蝕性很強；(2)汙染環境；(3)化學活化劑殘留在活性炭中，應用受到限制。1.1.氯化鋅法氯化鋅法的制造工藝是在原料中加入比重約為1.8的濃縮氯化鋅溶液，混合，浸泡氯化鋅，然後在無空氣的旋轉爐中於600-700℃加熱。由於氯化鋅脫水，1.2磷酸法磷酸活化原則上是將細碎的原料與磷酸溶液混合，然後將混合物幹燥，在轉化器中加熱至400 ~ 600℃。眾所周知的工藝過程是在較高的溫度(1100℃)下進行的。最近，以堿為活化劑的化學活化法，即以氫氧化鉀等堿性活化劑的化學活化法引起了人們的關註。將煤焦與氫氧化鉀混合，然後在氬氣流中進行低溫和高溫二次熱處理，得到比表面積為291.8m 2/g的活性炭。向炭化後的核桃殼或石油焦中加入1 ~ 5倍的氫氧化鉀，充分混合，向體系中通入氮氣保護，低溫脫水，高溫活化，即可得到高級活性炭。從1971到1974這四年間，美國標準石油公司申請了五項石油焦制活性炭的專利。要點如下:石油焦用硝酸氧化成石油焦酸，然後在不同的工藝條件下用過量的氫氧化鉀活化。制備了比表面積為1000～2600m/g的活性炭。這種活化方法產率低，工藝復雜，原料處理困難，未能在工業上應用。所以在1978，公司公開了用三倍氫氧化鉀在850℃活化石油焦的專利。日本Kansal焦炭和化學公司將壓力降低到800℃。3000平方米/克活性炭。1.2氣體活化法氣體活化法是將原料炭化後，在600 ~ 1 200℃下進行活化的方法。其主要工序是炭化和活化。炭化是指對原料進行加熱，預先除去揮發性成分，使炭化後的材料適合下壹步活化。碳化過程分為400℃以下。反應分為三個階段:400～700℃的氧鍵斷裂反應和700～1000℃的脫氧反應。原料無論是鏈狀分子物質還是芳香族分子物質，通過上述三個反應階段，縮合為苯環的平面分子，形成三向網絡結構的炭化產物。炭化物吸附能力低，是由於炭中含有壹些碳氫化合物，孔體積小，孔隙被堵塞造成的。活化階段通常包括將碳暴露於約900℃的氧化氣體介質中並對其進行處理。在活化的第壹階段，吸附的物質被除去，堵塞的孔被打開。進壹步活化，使原有的毛孔和通道擴大；隨後，由於碳質結構的高反應性部分的選擇性氧化，形成微孔結構。1.2.1微波加熱制備活性炭的含碳原料在600℃以上預熱，然後與水蒸氣、二氧化碳、含氧氣體或活化產生的氣體接觸，再直接用微波加熱，即可完成活化。然而，煤、石油、木材等原材料。，可用普通活化方法制備，不可能用微波將煤、瀝青、木材等原料加熱到完全活化溫度。如果用微波輻照原料，由於有水分，溫度起初可以達到100℃左右，然後水分蒸發時，熱量極小，所以要把溫度提高到100℃以上。可能做不到，也可能需要很長時間。1.2.2活性炭微波加熱蒸汽活化法可以顯著擴大活性炭的內表面積。具體工藝如下:首先將原料制成壹定的粒度和比重，通入蒸汽充分攪拌，使其均勻濕潤。根據毛細現象，植物纖維素原料的纖維之間的微孔中存在遊離水，使原料濕潤膨脹。然後利用這些遊離水作為電解質，微波輻射使遊離水迅速蒸發，產生蒸氣壓，從原料內部爆炸壓出。這樣的快速作用擴大了纖維之間的空間，同時快速幹燥，產生無數裂紋，使原料的多孔結構更加明顯，內表面積進壹步增大。然後進行連續幹餾和碳化，同時通入蒸汽，蒸汽不斷流向原料的多孔和開裂部位，抑制和消除碳化氫的固定，直至碳化。1.3藥物活化和氣體活化的組合氣體活化和藥物活化有時會壹起使用。進壹步的蒸汽活化可以產生具有特殊孔隙分布的產品，並增加大範圍的孔隙數量。當用活性炭處理含有會堵塞碳孔的物質的氣體時，例如，當用顆粒活性炭從城市氣體中除去苯時，活性炭的孔被城市氣體中的二烯烴堵塞並迅速老化。為了制造能在這種情況下使用的活性炭，應用了這種聯合活化方法。季樂公司的Benzorbang牌活性炭是這類活性炭的代表。1.4連續炭化活化法采用簡易流動爐對活性炭進行連續炭化和限制氧化活化，操作省力，產品質量好。這種方法的特點是將水分含量調整到15% ~ 30%的活性炭原料連續送入流動爐內，同時從爐底吹入適量空氣，使爐內碳化並限制氧化活化。原料入爐前，裝爐時，只向爐內送入少量火種，從爐下部吹入適量空氣，促進原料部分燃燒，從而加熱原料本身。爐內的溫度和碳化速度通過吹入的空氣量和進料量來調節。鼓風不僅用於原料的部分燃燒和加熱，還用於碳化過程中的流化顆粒和連續活化反應。1.5流化床壹步法生產活性炭流化床壹步法生產活性炭是近年來開發的新工藝。原料經篩分後以初始流化速度直接送入流化床進行炭化活化，活化溫度和氣體分布均勻，能有效活化反應原料。既可以處理粉狀原料，也可以處理顆粒狀原料，生產工藝簡單。已經引起了極大的關註。英國國家煤炭局生產的無煙煤活性炭已投入商業運行。但單級流化床壹般適合間歇操作，連續操作的活化不均勻。Misi Tazaki的研究表明，隨著流化床數量的增加，連續操作和間歇操作可以獲得相同的活化產物。但在制造成型活性炭時，工藝磨損嚴重。如果將細煤粉顆粒與成型材料混合進行活化，可以大大降低磨損。可以同時制備粉末活性炭和顆粒活性炭。工藝比加入惰性細顆粒簡單，設備生產能力也大。1.6快速炭化活化法研究人員認為，利用快速熱解工藝可以生產廉價的活性炭，活性炭具有良好的吸附性能，使用後無需再生即可直接用作氣化原料。現有實驗結果表明，快速熱解可以顯著提高活性炭的比表面積。快速熱解過程中高溫蒸汽介質的引入對活性炭的表面結構有顯著影響。邱傑山等人使用了以碳酸鉀為催化劑的下降床輻射爐。探討了黃縣褐煤在水蒸氣介質中催化快速炭化生產活性炭的可能性。結果表明，實驗所得活性炭的孔結構指標和吸附性能已達到或接近某些市售活性炭的水平。1.7褐煤半焦成型活化工藝廣泛應用於褐煤制備活性炭。首先，褐煤被碳化。然後將半焦破碎至小於0.65438±0毫米，加入瀝青粘結劑制成型煤。煤球壓碎後，在活化爐中活化。粒狀或粉狀活性炭可以通過篩選或研磨制成。澳大利亞和歐洲都采用這種工藝。其他生產方法:1.8張雙全等人探討了以硝酸鹽為主氧化復合催化劑制備煤基活性炭的新工藝，利用這種催化劑將催化和氧化統壹起來。結果表明，硝酸鋇是最好的催化劑。鉀化合物是制造活性炭的良好催化劑；助催化劑磷在活性炭孔結構的發展中起重要作用；原料中的灰分阻礙了催化劑的性能；實驗用復合催化劑可使活化反應速度提高l倍以上，在相同燒失率下獲得更高的吸附性能，或在相同燒失率下提高活化產率，從而降低活性炭的生產成本。澳大利亞的羅伯特將70 ~ 75毫升20%的氫氧化鉀溶液與20克幹燥的原煤或酸洗過的煤混合成凝膠狀糊狀物，用壓模機壓制成直徑為6毫米的煤段。幹燥後直徑變成了3 mm，比較硬。然後在900℃氮氣保護下蒸餾16 h，幹餾炭用稀酸浸出回收鉀鹽，制得產品。原煤活性炭比表面積L 340 m/g，酸洗煤活性炭比表面積L 500 m2/g，美國也有類似工藝，但氫氧化鉀用量更大。所制備粉末活性炭的表面積高達3000平方米/克。然而，在美國，用稀酸(如磷酸)處理原褐煤和次煙煤，處理的主要目的不是浸出礦物質，而是交聯煤中的壹些組分，然後直接壓塊和活化以生產活性炭。產量和活躍度都有了很大的提升。2.2.1活性炭制劑的發展趨勢。傳統的活性炭制備多以木材、木炭、鋸末、椰子殼和石頭為原料。隨著社會環境意識的增強，特別是1998長江、松花江、嫩江流域的特大洪水，人們已經切身體會到生態惡化對民族生存和可持續發展的巨大負面影響。國家很快禁止砍伐天然林，導致木材和木炭的來源萎縮，即制備活性炭的原料受到極大限制，價格也呈上漲趨勢。在這種情況下，采用壹種可行的新工藝，用礦物原料代替生物質原料制備活性炭，具有很大的前景和意義。有時候成分差別很大。如果采用同樣的制備方法，活性炭的質量和材料的最大利用率都受到很大的限制。因此，未來活性炭的制備將在傳統制備的基礎上多樣化、新穎化、有針對性。隨著活性炭新的應用領域的出現和對性能更好的新產品的需求，開發節能高效的新工藝和新設備，提高產品質量，降低生產成本是活性炭行業的重要任務。