活性炭的使用方法和用量

1、.活性炭活性炭 是一種黑色粉狀，粒狀或丸狀的無定形具有多孔的碳，主要成分為碳，還含少量氧、氫、硫、氮、氯。也具有石墨那樣的精細(xì)結(jié)構(gòu)，只是晶粒較小，層層間不規(guī)則堆積。具有較大的表面積(5001000米2/克)，有很強的吸附性能，能在它的表面上吸附氣體、液體或膠態(tài)固體；對于氣體、液體，吸附物質(zhì)的質(zhì)量可接近于活性炭本身的質(zhì)量。其吸附作用具有選擇性，非極性物質(zhì)比極性物質(zhì)更易于吸附。在同一系列物質(zhì)中，沸點越高的物質(zhì)越容易被吸附，壓強越大溫度越低濃度越大，吸附量越大。反之，減壓，升溫有利于氣體的解吸。常用于氣體的吸附、分離和提純，溶劑的回收，糖液、油脂、甘油、藥物的脫色劑，飲用水及冰箱的除臭劑，防毒面具中

2、的濾毒劑，還可用作催化劑或金屬鹽催化劑的載體。 早期生產(chǎn)活性炭的原料為木材、硬果殼或獸骨，后來主要采用煤，經(jīng)干餾、活化處理后得到活性碳。生產(chǎn)方法有：蒸汽、氣體活化法。利用水蒸氣或二氧化碳在850900將碳活化?；瘜W(xué)活化法。利用活化劑放出的氣體，或用活化劑浸漬原料，在高溫處理后都可得到活性炭?；钚蕴烤哂形⒕ЫY(jié)構(gòu)，微晶排列完全不規(guī)則，晶體中有微孔（半徑小于20埃10-10米）、過渡孔（半徑201000）、大孔（半徑1000100000），使它具有很大的內(nèi)表面，比表面積為5001700米2克。這決定了活性炭具有良好的吸附性，可以吸附廢水和廢氣中的金屬離子、有害氣體、有機污染物、色素等。工業(yè)上應(yīng)用活性

3、炭還要求機械強度大、耐磨性能好，它的結(jié)構(gòu)力求穩(wěn)定，吸附所需能量小，以有利于再生?；钚蕴坑糜谟椭?、飲料、食品、飲用水的脫色、脫味，氣體分離、溶劑回收和空氣調(diào)節(jié)，用作催化劑載體和防毒面具的吸附劑。 活性炭脫色效果在水中最強，有機溶劑中較弱。一般加0.13（WV），攪拌3060分鐘，活性炭的粒度對脫色時間有影響，而且不同生產(chǎn)廠家，不同加工方法生產(chǎn)的活性炭，脫色效果相差很大。脫色溫度和PH要根據(jù)你產(chǎn)物的性質(zhì)，通過試驗確定了。（1）活性碳一般使用溫度是75-80度比較好；（2）活性炭脫色效果在水中最強，在強極溶劑中使用效果也不錯，在非極性溶劑中效果較差；（3）一般情況下，在pH3-6條件下使用較好；（4

4、）一般情況下，加入量為千分之一至三（or5)；（5）脫色時間一般為30-60min；（6）活性碳的種類型號很多，比如糖用碳，油用碳等，要選擇一種適合你使用的活性碳。注意事項：（1）切不可在沸騰的溶液中加入活性炭，那樣會有暴沸的危險。（2）用活性炭脫色要待固體物質(zhì)完全溶解后才加入，因為有色雜質(zhì)雖可溶于沸騰的溶劑中，但當(dāng)冷卻析出結(jié)晶體時，部分雜質(zhì)又會被結(jié)晶吸附，使得產(chǎn)物帶色，所以用活性炭脫色要待固體物質(zhì)完全溶解后才加入?；钚蕴渴褂庙氈?一、吸附分離原理 在兩相介面上，一相中的物質(zhì)或溶解在其中的溶質(zhì)向另一相轉(zhuǎn)移和積聚，使兩相中物質(zhì)濃度發(fā)生變化的過程稱為吸附過程，既可以發(fā)生在液固介面，也可以發(fā)生在氣固

5、介面上。能夠?qū)⑵渌锵嘀械哪骋唤M分有選擇性地富集到自身表面的物質(zhì)稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。所謂介面，通俗地講也就是表面，因此，吸附其實可以看成一種表面現(xiàn)象，吸附劑的吸附性能與其表面特性有密切的關(guān)系。例如比表面積。比表面積越大，吸附能力越強，通常比表面積隨物質(zhì)多孔性的增大而增大。 典型的吸附分離過程包含四個步驟：首先，將待分離的料液（或氣體）通入吸附劑中；其次，吸附質(zhì)被吸附到吸附劑表面，此時吸附是有選擇性的；第三，料液流出；第四，吸附質(zhì)解吸回收后，將吸附劑再生。 根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)之間存在的吸附力性質(zhì)的不同，可將吸附分為成物理吸附、化學(xué)吸附和交換吸附三種類型。二、活性炭的制造 活性炭作

6、為一種價廉易得的固體吸附劑，在實際生產(chǎn)生活中均得到廣泛應(yīng)用?；钚蕴渴怯煤紴橹鞯奈镔|(zhì)，如煤、木屑、果殼以及含堿的有機廢渣等作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。其制造過程大致分為三步：1、干燥：原料在120130情況下脫水。2炭化：加熱溫度在170以上時，原料中有機物開始分解，到400600時炭化分解完畢。3、活化：原料中的有機物炭化后，殘圖在炭基本結(jié)構(gòu)的微孔中，使微孔堵塞。在高溫條件下通入活化氣，在缺氧情況下使殘留炭發(fā)生水煤氣反應(yīng)，使微孔擴大，得到多孔結(jié)構(gòu)的活性炭。三、活性炭的分類 由于原料來源、制造方法、外觀形狀和應(yīng)用場合不同，活性炭的種類（品種）很多，到目前為止尚無精確的統(tǒng)計材料，

7、估計世界上活性炭品種不下千種。 1.按原料來源分1.1木質(zhì)活性炭 木質(zhì)活性炭是指由木材、農(nóng)作物秸桿、竹材及其加工廢棄物和果殼為原料制造的活性炭產(chǎn)品。1.2 獸骨、血炭利用獸骨、血為原料，按照一定方法制成的炭（有的含碳量只有百分之十幾）也具有不差的吸附性能，嚴(yán)格意義上來說這種產(chǎn)品不能算作活性炭。但人們往往也習(xí)慣把它稱作活性炭。1.3 礦物質(zhì)原料活性炭這一類活性炭主要是指由各種煤和石油及其加工產(chǎn)物（包括煤焦油、煤瀝青、煤半焦、石油烴類、石油渣油、石油瀝表、石油焦等）為原料制成的活性炭。1.4 其它原料的活性炭為了科學(xué)研究和特殊用途的需要以及擴大活性炭原料來源,也可以用合成樹酯、廢橡膠、廢塑料、生活

8、和工業(yè)垃圾中的有機物等為原料制造活性炭?，F(xiàn)在還有用金屬碳化物為原料，將金屬除去而制造中孔特別發(fā)達(dá)的活性炭。1.5 再生活性炭 為了充分利用資源，許多在不同場合對已經(jīng)使用過且已失去吸附活性炭經(jīng)過不同方法的加工又恢復(fù)了全部或部分吸附性能，進(jìn)行重復(fù)使用。使失去吸附性能的活性炭復(fù)吸附活性的過程叫活性炭再生，經(jīng)過再生過程加工的活性炭叫再生活性炭。再生方法有熱再生、化學(xué)洗脫、溶劑萃取再生、生物再生等。2.按活化控制方法分 2.1 化學(xué)法活性炭（化學(xué)炭）將含碳原料與某些化學(xué)藥品混合后進(jìn)行熱處理，制取活性炭的方法叫化學(xué)法。用化學(xué)法生產(chǎn)的活性炭又稱為化學(xué)法活性炭或化學(xué)炭。 可以作為化學(xué)法的化學(xué)藥品又稱作活化劑，

9、活化劑有氯化鋅、氯化鈣、碳酸鉀、磷酸、磷酸二氫鉀、硫化鉀、硫酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硼酸等，總之許多酸、堿、鹽都可以用作活化劑，主要從活性炭的性能和經(jīng)濟性來考慮采用何種活化劑。 一般說來，化學(xué)炭的孔隙中次微孔、中孔（即孔直徑或孔寬大于1.5納米的孔隙）較發(fā)達(dá)，主要用于液相吸附精制和溶劑回收的氣相（蒸汽）吸附場合。 化學(xué)法制造活性炭由于加入了化學(xué)藥品在制造過程中應(yīng)當(dāng)極其重視環(huán)境保護以及產(chǎn)品中可能存在微量非原料帶入的元素的影響問題。2.2 物理法活性炭以炭為原料，用水蒸汽、二氧化碳、空氣（主要是氧）或它們的混合物（煙道氣）為活化介質(zhì)，在高溫下（6001000）進(jìn)行活化制取活性炭的方法叫物理法。物理

10、法制造的活性炭叫物理法活性炭，也稱作物理炭。一般說來物理炭的微孔（孔直徑或孔寬小于1.5納米的孔隙）發(fā)達(dá)，主要用于氣相吸附場合或小分子液相吸附場合。2.3 化學(xué)-物理法或物理-化學(xué)法活性炭在了解化學(xué)炭和物理炭的同時，還應(yīng)當(dāng)提及化學(xué)-物理法或物理-化學(xué)法活性炭。選用不同的原料和采用不同的化學(xué)法與物理法的組合可以對活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，從而制取許多性能不同的活性炭。這種化學(xué)-物理法或物理-化學(xué)法是許多年來及今后相當(dāng)長時期內(nèi)，世界各國活性炭工作者非常關(guān)注的活性炭制取方法。3.按外觀形狀分 3.1 粉狀活性炭一般將90%以上通過80目標(biāo)準(zhǔn)篩或粒度小于0.175mm的活性炭通稱粉狀活性炭或粉狀炭。粉

11、狀炭在使用時有吸附速度較快，吸附能力使用充分等優(yōu)點，但需專有的分離方法。隨著分離技術(shù)的進(jìn)步和某些應(yīng)用要求的出現(xiàn)，粉狀炭的粒度有越來越細(xì)化的傾向，有的場合已達(dá)到微米甚至納米級。3.2 顆?；钚蕴客ǔ０蚜６却笥?.175mm的活性炭稱作顆料活性炭。顆料活性炭又分為下列幾種： 3.2.1 不定型顆料活性炭不定型顆料活性炭一般由顆料狀原料經(jīng)炭化、活化，然后破碎篩分至需要粒度制成，也可以用粉狀活性炭加入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑經(jīng)適當(dāng)加工而成。3.2.2 園柱形活性炭園柱形活性炭又稱柱狀炭，一般由粉狀原料和粘結(jié)劑經(jīng)混捏、擠壓成型再經(jīng)炭化、活化等工序制成。也可以用粉狀活性炭加粘結(jié)劑擠壓成型。柱狀炭又有實心和中空之分，中

12、空柱狀炭是柱狀炭內(nèi)有人造的一個或若干個有規(guī)則的小孔。3.2.3 球形活性炭 球形活性炭故名思義是園球形的活性炭，它的制取方法與柱狀炭類似，但有成球過程。也可以用液態(tài)含碳原料經(jīng)噴霧造粒、氧化、炭化、活化制成，還可以用粉狀活性炭加粘結(jié)劑成球加工而成。球形活性炭也有實心和空心球形活性炭之分。3.3 其它形狀的活性炭 除了粉狀活性炭和顆?；钚蕴績纱箢愅?，還有其他形狀的，如活性炭纖維、活性炭纖維毯、活性炭布、蜂窩狀活性炭、活性炭板等等。4.按應(yīng)用場合分 前面已提及活性炭廣泛應(yīng)用于幾乎所有國民經(jīng)濟部門和人們的日常生活，正因為如此，按活性炭應(yīng)用場合進(jìn)行分類是很困難的，問題在于同一種活性炭可以應(yīng)用于多種場合，

13、而某種場合又可以用多種活性炭達(dá)到相同的目的。人們往往是由應(yīng)用來獲得對活性炭的認(rèn)識的，所以往往在活性炭詞語前冠以活性炭，這也成為約定俗成的活性炭的模糊分類方法，如糖用活性炭、針劑活性炭、味精活性炭、凈水活性炭等等。四、活性炭的特性活性炭在制造過程中，揮發(fā)性有機物去除后，晶格間生成的空隙形成許多形狀和大小不同的細(xì)孔。這些細(xì)孔壁的總表面積(即比表面積)一般高達(dá)5001700m2/g，這就是活性炭吸附能力強、吸附容量大的主要原因。細(xì)孔構(gòu)造隨原料、活化方法、活化條件不同而異，一般可以根據(jù)細(xì)孔半徑的大小分為3種：1、大微孔：半徑1000100000；2、過渡孔：202000 ；3、小微孔：約20 。一般來

14、說，以煤為原料制造的活性炭通常采用以水蒸氣或二氧化碳?xì)怏w為介質(zhì)的物理法活化，產(chǎn)品的形狀以顆粒狀為主，其孔徑分布以微孔居多，更適合于吸附液相和氣相中分子量和分子直徑較小的物質(zhì)，吸附性能指標(biāo)通常以亞甲藍(lán)吸附值和碘吸附值表示。以木屑為原料制造的活性炭通常采取化學(xué)法活化，產(chǎn)品的形狀以粉狀為主，其孔徑分布可通過調(diào)節(jié)化學(xué)活化劑的配比來進(jìn)行控制，比較靈活，既可以制造出孔徑分布以微孔居多的產(chǎn)品，也可制造出孔徑分布中孔（過渡孔）占較大比例的產(chǎn)品，其中后者比較適合于吸附液相中分子量和分子直徑較大的物質(zhì)，吸附性能指標(biāo)以焦糖脫色率表示。以果殼類為原料制造的活性炭通常采取以水蒸氣或二氧化碳?xì)怏w為介質(zhì)的物理法活化，產(chǎn)品的

15、形狀以顆粒狀為主，由于其特殊材質(zhì)的因素，其孔徑分布介于上述兩類活性炭之間，因此其應(yīng)用范圍更為廣泛，缺點是受國內(nèi)原材料的限制，成品較高。五、活性炭的性能指標(biāo)活性炭產(chǎn)品的性能指標(biāo)可分為物理性能指標(biāo)、化學(xué)性能指標(biāo)、吸附性能指標(biāo)。三種性能指標(biāo)對活性炭的選擇和應(yīng)用都起到非常重要的作用。主要物理性能指標(biāo)有：形狀、外觀、比表面積、孔容積、比重、目數(shù)、粒度、耐磨強度、漂浮率等。主要化學(xué)性能指標(biāo)有：PH值、灰分、水分、著火點、未炭化物、硫化物、氯化物、氰化物、硫酸鹽、酸溶物、醇溶物、鐵含量、鋅含量、鉛含量、砷含量、鈣鎂含量、重金屬含量、磷酸鹽等。主要吸附性能指標(biāo)有：亞甲藍(lán)吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸

16、附值、焦糖吸附值、硫酸奎寧吸附值、飽和硫容量、穿透硫容量、水容量、氯乙烷蒸汽防護時間、ABS值等。六、活性炭的吸附原理活性炭的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要發(fā)生在活性炭去除液相和氣相中雜質(zhì)的過程中。活性炭的多孔結(jié)構(gòu)提供了大量的表面積，從而使其非常容易達(dá)到吸收收集雜質(zhì)的目的。就象磁力一樣，所有的分子之間都具有相互引力。正因為如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以產(chǎn)生強大的引力，從而達(dá)到將介質(zhì)中的雜質(zhì)吸引到孔徑中的目的。必須指出的是，這些被吸附的雜質(zhì)的分子直徑必須是要小于活性炭的孔徑，這樣才可可能保證雜質(zhì)被吸收到孔徑中。這也就是為什么我們通過不斷地改變原材料和活化條件來創(chuàng)造具有不同的孔徑結(jié)

17、構(gòu)的活性炭，從而適用于各種雜質(zhì)吸收的應(yīng)用。除了物理吸附之外，化學(xué)反應(yīng)也經(jīng)常發(fā)生在活性炭的表面。活性炭不僅含碳，而且在其表面含有少量的化學(xué)結(jié)合、功能團形式的氧和氫，例如羧基、羥基、酚類、內(nèi)脂類、醌類、醚類等。這些表面上含有地氧化物或絡(luò)合物可以與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而與被吸附物質(zhì)結(jié)合聚集到活性炭的表面?；钚蕴康奈秸巧鲜龆N吸附綜合作用的結(jié)果。當(dāng)活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等時,即單位時間內(nèi)活性炭吸附的數(shù)量等于解吸的數(shù)量時,此時被吸附物質(zhì)在溶液中的濃度和在活性炭表面的濃度均不再變化,而達(dá)到了平衡,則此時的動平衡稱為活性炭吸附平衡,此時被吸附物質(zhì)在溶液中的濃度稱為平衡濃度。七、影響

18、活性炭吸附性能的因素1.選擇的活性炭質(zhì)量達(dá)不到要求標(biāo)準(zhǔn)1.1 活性炭中的酸堿度、氯化物、硫酸鹽不合格或炭粒過細(xì)使溶液染色不易濾清，影響制劑的質(zhì)量。1.2 活性炭中鋅鹽、鐵鹽不合格，如鐵鹽含量較高，可使輸液中某些藥物如維生素c、對氨基水楊酸鈉等變色。1.3 脫色力差或不合格，導(dǎo)致制劑雜質(zhì)含量增加?；钚蕴抠|(zhì)量差，本身所含雜質(zhì)較多能污染藥液，往往導(dǎo)致制劑澄明度和微粒不合格，而且還影響制劑的穩(wěn)定性，所以在配制大輸液時，一定要選用一級針用活性炭。1.4 舉例。醫(yī)藥網(wǎng)絡(luò)論壇丁香園的“紫薇花開”戰(zhàn)友曾經(jīng)提到，他們以前有一個品種，用的一直是上?；钚蕴紡S的，生產(chǎn)沒有問題。偶爾有一次換成另外一個廠家的，結(jié)果，溶液

19、顏色變深?！癏笨笨”戰(zhàn)友頗有同感，他同樣有類似的經(jīng)歷。有一次，他所生產(chǎn)的原料藥對熱穩(wěn)定，但是脫炭后卻顯有顏色了。最后查出結(jié)果是活性炭內(nèi)有金屬離子?！皊herry007”也認(rèn)為，活性炭里可能含有礦物質(zhì)，礦物質(zhì)含金屬成分，因此活性炭對用于金屬離子敏感的藥品時，如VC 等，藥液容易變黃。2.活性炭在使用之前未進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕罨幚砘钚蕴坑捎谏a(chǎn)環(huán)境、包裝、運輸、儲存條件的影響，會吸收水分和空氣使其吸附力下降，若使用前未經(jīng)過活化處理，會影響活性炭吸附熱源和雜質(zhì)的能力，影響制劑質(zhì)量。所以使用前應(yīng)根據(jù)具體情況，進(jìn)行必要的預(yù)處理，可大大提高活性炭的除熱原能力，實驗表明，活化后的活性炭除熱原作用明顯優(yōu)于未活化活性

20、炭。常用的預(yù)處理方法有：2.1因包裝密封不好，吸收水分和空氣會使活性炭吸附能力下降，可于120烘熾。比如，根據(jù)丁香園的“xiedekun”戰(zhàn)友的介紹，他們一般是采用125在恒溫干燥箱內(nèi)烘2小時以上?！癷cesword1981”戰(zhàn)友則是在105度下活化0.51.0小時。當(dāng)然，也有人是通過用前煮沸以脫氣的。2.2對氯化物、硫酸鹽有限量要求的注射劑，所用活性炭最好在適量的新鮮注射用水中煮沸15分鐘，放冷、濾干后烘干再用。2.3偏堿性或?qū)﹁F鹽不穩(wěn)定的注射劑，在使用活性炭時，最好用酸、堿處理。具體的方法是：取活性炭1份，加5%氫氧化鈉4份，煮沸30分鐘，濾干，用注射用水抽洗至中性，再依次用5%鹽酸4份及

21、注射用水4份煮沸30分鐘，濾干并用注射用水反復(fù)沖洗至無氯離子，烘干即可。3.活性炭的用法對制劑質(zhì)量的影響活性炭分次加入比一次加入吸附效果好，這是因為活性炭吸附雜質(zhì)到一定程度后吸附與脫吸附處于平衡狀態(tài)時，吸附效力已減弱所致。所以，大輸液生產(chǎn)時分23次加入活性炭效果最佳，能使制劑質(zhì)量明顯提高。運城市人民醫(yī)院的張衛(wèi)軍報道（實用醫(yī)技雜志1996年3卷3期），甘露醇的原料常污染熱原，尤其是當(dāng)所配制料液顏色較深時，更是不祥的預(yù)兆。由于甘露醇不宜用高溫處理，一般多用吸附法去除。但是，又因為甘露醇注射液的濃度高，熱原去除常不完全，在臨床使用過程中的熱原反應(yīng)率高于其他品種。作者在配制實踐中發(fā)現(xiàn)，使用二次吸附法制

22、備的甘露醇注射液可以解決以上問題，具有很大優(yōu)勢。首先，臨床上多不發(fā)生熱原反應(yīng)；第二，成品合格率高，不溶性微粒大大減少，久置不易析出結(jié)晶；第三，可用鱟試劑法代替兔法熱原試驗。浙江溫嶺市第一人民醫(yī)院金友國報道（河南醫(yī)藥雜志第5卷第7期），在配制葡萄糖溶液時，必須先加鹽酸，待液面附著的泡沫消失后，再加活性炭，并攪拌均勻。如果先加活性炭，則泡沫中的氣體被炭粒吸附，使炭粒表面形成一層氣體薄膜，不容易被溶液潤濕，影響活性炭的吸附作用。由此看來，配制容易起泡的料液時，應(yīng)該采取一些消泡的手段，或其他措施，確?；钚蕴康奈叫Ч?.PH值不同時，活性炭對制劑質(zhì)量的影響活性炭在酸性溶液中(PH：35)吸附作用較強，在堿性溶液中有時出現(xiàn)“膠溶”或脫吸附作用，反使溶液中的雜質(zhì)增加，影響制劑質(zhì)量，故活性炭最好用酸處理并活化后使用。醫(yī)藥網(wǎng)絡(luò)論壇丁香園的“烽火”戰(zhàn)友曾反映，在堿性條件下加熱煮沸活性炭（用于吸附熱原），然后用0.22um濾膜過濾，所得濾液不僅顏色暗淡，而且靜止后再搖蕩有煙霧狀活性炭出現(xiàn)濾液里，不澄清。倘若換成中性條件下加熱吸附，其過濾效果則顯得比較澄清。他就此問題與“888wym”戰(zhàn)友商榷，結(jié)果最終兩人都一致認(rèn)為，可能是堿性條件下活性炭產(chǎn)生溶膠狀態(tài)所致，并且形成以下三點共識：第一，盡量避免趁熱過濾。最好料液放冷后再濾，這個時候膠溶狀態(tài)會有所改變，濾過效果會好一些。第二，活性炭不太適合堿性條件下使