活性炭使用須知

1、活性炭使用須知（采編）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(shí)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(qiáng)， 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(gè)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

2、吸附到吸附劑表面，此時(shí)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為一種價(jià)廉易得的固體吸附劑，在實(shí)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(jī)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120130C情況下脫水。2 炭化：加熱溫度在170C以上時(shí)，原料中有機(jī)物開始分解，到400600E 時(shí)炭化分解完畢。3、活化：原料中的有機(jī)物炭化后，殘圖在炭基本結(jié)構(gòu)的微

3、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(kuò)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(chǎng)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(jì)材料，估計(jì)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

4、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(kuò)大活性炭原料來源 ,也可以用合成樹 酯、廢橡膠、廢塑料、生活和工業(yè)垃圾中的有機(jī)物等為原料制造活性炭。 現(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(chǎng)合對(duì)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

5、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?？梢宰鳛榛瘜W(xué)法的化學(xué)藥品又稱作活化劑， 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(jì)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

6、相 （蒸汽）吸附場(chǎng)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(hù)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 r）進(jìn)行活化制取活性炭的方法叫物 理法。物理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(chǎng)合或小分子液相吸附場(chǎng)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(shí)，還應(yīng)當(dāng)提及化學(xué) -物理法或物理 -化學(xué)法活 性炭。選

7、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(duì)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(shí)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。 粉狀炭在使用時(shí)有吸附速度較快， 吸附能力使用充分等優(yōu)點(diǎn)， 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(chǎng)合已達(dá)到微米甚至納米級(jí)。3.2 顆粒活性炭通常把粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆料

8、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(shí) 心和中空之分，中空柱狀炭是柱狀炭?jī)?nèi)有人造的一個(gè)或若干個(gè)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

9、粉狀活性炭加粘結(jié)劑成球加工而成。 球形活性炭也有實(shí)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?jī)纱箢愅猓€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(chǎng)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(jì)部門和人們的日常生活， 正 因?yàn)槿绱耍?按活性炭應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)合， 而某種場(chǎng)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(duì)活性炭的認(rèn)識(shí)的，所以往往在活性炭詞語前冠以xxX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

10、、 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(jī)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)500 1700m2/g,這就是活性炭吸附能力強(qiáng)、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

11、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，

12、缺點(diǎn)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(duì)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(qiáng)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(diǎn)、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 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

13、、氯乙 烷蒸汽防護(hù)時(shí)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?yàn)槿绱耍?活性炭孔壁上的大量的 分子可以產(chǎn)生強(qiáng)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?cè)牧虾突?化條件來創(chuàng)造具有不同的孔徑結(jié)構(gòu)的活性炭，從而適用于各

14、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(tuán)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(shí) ,即單位時(shí)間內(nèi)活性炭吸附 的數(shù)量等于解吸的數(shù)量時(shí) ,此時(shí)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(shí)的動(dòng)平衡稱為活性炭吸附平衡 ,此時(shí)被吸附 物質(zhì)在溶液中的濃度稱為平衡濃度

15、。七、影響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(duì)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(shí)，一定要選用一級(jí)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(gè)品 種，用的一直是上海活性碳廠的， 生產(chǎn)沒有問題。 偶爾

16、有一次換成另外一個(gè)廠家 的，結(jié)果，溶液顏色變深?！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(duì)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?jī)?nèi)有金屬離子。“ sherryOO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(duì)用于金屬離子敏感的藥品時(shí)，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(yùn)輸、儲(chǔ)存條件的影響， 會(huì)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(huì)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

17、炭的除熱原能力， 實(shí)驗(yàn)表明，活化后的活性炭除熱原作用明顯優(yōu)于未活化活性 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(huì)使活性炭吸附能力下降，可于 120C烘 熾。比如，根據(jù)丁香園的 “xiedekun”友的介紹，他們一般是采用 125C在恒溫 干燥箱內(nèi)烘2小時(shí)以上。“icesword1981戰(zhàn)友則是在105度下活化0.51.0小時(shí)。 當(dāng)然，也有人是通過用前煮沸以脫氣的。2.2 對(duì)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(shí)，最好用酸、堿處理。具 體的方法是：取活

18、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(duì)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?yàn)榛钚蕴课诫s質(zhì)到一定程 度后吸附與脫吸附處于平衡狀態(tài)時(shí)， 吸附效力已減弱所致。 所以，大輸液生產(chǎn)時(shí) 分 23 次加入活性炭效果最佳，能使制劑質(zhì)量明顯提高。運(yùn)城市人民醫(yī)院的張衛(wèi)軍報(bào)道（實(shí)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(shí)， 更是不祥的預(yù)兆。 由于甘 露醇不宜用高溫處理，

19、一般多用吸附法去除。 但是，又因?yàn)楦事洞甲⑸湟旱臐舛?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(shí)踐中發(fā)現(xiàn)， 使用二次吸附法制備的甘露醇注射液可以解決以上問題， 具有 很大優(yōu)勢(shì)。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(yàn)。浙江溫嶺市第一人民醫(yī)院金友國報(bào)道 （河南醫(yī)藥雜志第 5 卷第 7期），在配 制葡萄糖溶液時(shí)， 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

20、， 影響活性炭的吸附作用。 由此看來， 配制容易起泡 的料液時(shí)，應(yīng)該采取一些消泡的手段，或其他措施，確保活性炭的吸附效果。4. PH值不同時(shí)，活性炭對(duì)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(qiáng)，在堿性溶液中有時(shí)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(diǎn)共 識(shí)：第一，盡量避免趁熱過濾。 最好料液放冷后再濾， 這個(gè)時(shí)候膠溶狀態(tài)會(huì)有所 改變，濾過效果會(huì)好一些。 第二，活性炭不太適合堿性條件下使用， 如果在堿性 條件下使用。需要對(duì)活性炭預(yù)先處理，比如，在堿性、酸性水中煮沸，并烘干。第三，活性炭的膠溶原理則比較復(fù)雜，“888wyrft戰(zhàn)友認(rèn)為不單純有化學(xué)反應(yīng)（堿 性條件下的水解） ，可能還有物理變化， 比如高溫下