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利用竹炭制备药用炭的新工艺研究

孙君亚

  药用炭是一种专用的活性炭,因其纯度高、脱色力强、滤速快,而广泛用于中西原药脱色、精制,强力霉素触媒载体,血液灌流等,并且具有吸收胃肠道病菌、解毒等作用。然而,在生产药用炭的常规工艺中,其加热均是根据热传导、对流和辐射原理使热量从原料外部开始由表及里的进行,加热速度缓慢,温度场不均匀,须经过相当长的工艺时间才能形成发达的孔隙结构。因此,急需探索新的加热工艺以克服其缺点。微波加热具有内部加热、选择性加热、易自动控制、节能高效等特点,近年来,已成为活性炭制备领域的研究热点。 我国竹类资源丰富,采用竹炭制备药用炭,不仅提高了竹材的附加值,而且拓宽了药用炭原料的来源。目前,以竹炭为原料采用微波加热法来制备药用炭的工艺尚未见文献报道。 本论文拟以竹炭为原料,采用常规加热、微波加热法来制备药用炭,具体采用水蒸气、二氧化碳作为物理活化剂,省去了化学法的酸洗、水洗等污染环境的工序,可直接生产出吸着力达到中国药典要求的药用炭,这为药用炭的生产寻找了一种节能、降耗、对环境友好的新途径。 本文重点对三种活化工艺,即:常规加热-水蒸气法、常规加热-二氧化碳法以及微波加热-水蒸气法制备竹炭基药用炭进行了研究。通过分别考察制备过程中活化温度、活化时间、活化剂流量和原料粒度等主要影响因素对药用炭的吸着力、碘吸附值及得率的影响规律,探索出优化工艺条件,采用美国Quantachrome公司全自动物理化学吸附仪对优化工艺条件下的药用炭进行氮吸附及其孔结构表征,并对不同的活化剂和活化加热机理进行了分析。 (1)、常规加热-水蒸气法制备药用炭的优化工艺条件:原料粒度在3.35-4.75mm范围内,活化温度为900℃,活化时间为60min,水蒸气流量为1.10ml/min。此条件下制得药用炭的吸着力为13.42,符合中国药典标准的要求,碘吸附值为1107.50mg/g,得率为52.7%。 (2)、常规加热-二氧化碳法制备药用炭的优化工艺条件:原料粒度在3.35-4.75mm范围内,活化温度为950℃,活化时间为120min,二氧化碳流量为600ml/min。此条件下制得药用炭的吸着力为13.28,符合中国药典标准的要求,碘吸附值为1029.84mg/g,得率为54.3%。 (3)、微波加热-水蒸气法制备药用炭的优化工艺条件:原料粒度在3.35-4.75mm范围内,活化温度为850℃,活化时间为12min,水蒸气流量为3.00ml/min。此条件下制得药用炭的吸着力为13.57,符合中国药典标准的要求,碘吸附值为1155.34mg/g,得率为36.0%。 (4)、通过DA方程、HK方程、BJH方法和NLDFT理论对三种优化工艺条件下制备的药用炭及原料竹炭进行孔结构分析,结果发现对竹炭进行活化,其总孔容和比表面积明显增大,极微孔含量增加,所制备的药用炭均以微孔为主。 (5)、对采用的活化剂以及加热方式做了简要的分析,由于水蒸气比二氧化碳分子直径小,且成“V”字型,二氧化碳分子是线性的,因此,水蒸气扩散阻力比二氧化碳的小,故活化反应速度较快;由于竹炭和水是强吸波物质,在活化时,微波加热法产生的活性点比常规加热法的多,因此反应速度快。在优化工艺条件下,微波加热-水蒸气法制备药用炭所需活化时间比常规加热-水蒸气法的缩短了80%。 实验研究结果表明,以竹炭为原料,水蒸气为活化剂,采用微波加热法制备竹炭基药用炭的工艺是可行的,其能克服常规工艺中存在的问题。因此,该工艺能够为药用炭企业的生产提供一定的参考价值。……   
[关键词]:药用炭;竹炭;微波;吸着力;孔径分布
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:昆明理工大学2009年