制药用活性炭具有孔隙多,比表面积大(1800m2/g以上)的特点,能从溶液中吸附色素和杂质,随着吸附的色素和杂质量的增加,其孔隙及表面被色素和杂质覆盖,逐渐失去吸附能力,如何进行除色素和杂质处理,达到使废活性炭再生利用的目的?本文以胃药硫糖铝产品生产过程中使用过的活性炭为例进行了再生利用实验。
活性炭是孔隙多、比表面积大(1800m2/g以上),吸附活性很强的炭,外观为黑色粉末或颗粒。有良好的化学稳定性和机械强度,耐酸、耐碱、耐热。目前我国活性炭的生产主要来源于煤炭和木材,其中具有吸附脱色性能的活性炭是木材经过加工制得的。由于化工、医药、环保等多方面对活性炭需求量的不断增加,对木材的需求量也不断增加,但为了保护生态环境,又必须对森林进行限量砍伐,这必然导致活性炭的价格不断上涨(现在已达到7元/kg),造成产品的成本不断增加。
活性炭作为辅助原材料广泛应用于医药、化工、环保与水处理等行业,为了解决活性炭生产的来源问题,降低其价格,提高医药、化工、环保等行业的经济效益,人们正在通过各种途径寻找解决问题的方法。其中废活性炭的再生利用已引起人们的普遍重视。
在硫糖铝产品生产过程中,活性炭主要用于糖酯钙液的脱色,它不但能够吸附色素,还能吸附少量的糖酯钙液和Cl-离子等。色素和糖酯钙液属于有机物,经过加热处理可碳化分解、脱附,而Cl-可通过水洗法除去,为此进行了如下处理:
废活性炭的再生处理
1. 再生:将废活性碳加入加热器中,在一定温度下进行烘烤,然后利用大量的水洗涤。
2. 影响再生的因素分析
烘烤温度
分别选择100℃、124℃、140℃、180℃、300℃五个温度,对废活性炭烘烤2小时,并用相同比例的水洗涤,然后分别将其用于等量的糖酯钙液脱色,实验结果见表1。
从表中结果可以看出当烘烤温度达到120℃时,再生炭已恢复了脱色力,再生炭对糖酯钙液的脱色效果就已经合格了,考虑到设备等因素的影响,选择120~140℃之间的温度为宜。
烘烤时间
在120℃的温度下,分别选择1h、2h、3h三个不同时间长度对废活性炭进行烘烤,然后再用等量水洗涤,并将其用于等量的糖酯钙液脱色,结果见表2。
实验结果表明,烘烤时间越长回收效果越好,但为了节约能耗,选择2h较适宜。
洗涤水用量
将废活性炭在120℃温度下烘烤2h,选择碳/水之比(g/g)为:1∶50、1∶100、1∶150的比例用水进行洗涤,然后将其用于糖酯钙液脱色,实验结果见表3。
结果表明选择碳/水之比(g/g)为1∶50的比例即可使再生炭中Cl-离子达到标准的要求,并满足糖酯钙液达到脱色的效果。
通过对以上各个条件的筛选可知本实验用的废活性炭再生的最佳条件为120~180℃,烘烤时间为2h,并用50倍的水洗涤。为了验证再生后的活性炭是否会对硫糖铝成品质量产生影响,对其进行了实际应用实验。
再生活性炭的应用实验
将按上述最佳再生条件处理的一定量的废活性炭用于糖酯钙液的脱色,并将脱色后的糖酯钙液与铝化剂反应制备硫糖铝,所得硫糖铝成品的质量检测结果如下:
结论
本实验用的废活性炭经过烘烤、水洗处理后,能够恢复其脱色的功能,可以再生利用。从中我们可以受到启发,用于吸附脱色作用的活性炭其吸附的物质多数都是有机色素及杂质,大部分可以采用本实验的方法,并选择适当的处理条件进行处理后再生利用。
全国每年各行各业需要活性炭上万吨,如果能够对废活性炭进行再生利用,既可降低产品的成本,又节约了大量的木材,从而维护了环境生态平衡,也为人类造福。
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