[科普] 活性炭的吸附原理

活性炭是目前经常使用的吸附剂,它是一种多孔、有活性的含炭物质。那么活性炭的吸附原理是怎么样的?其实,活性炭的吸附主要可分为物理吸附和化学反应吸附。

物理吸附

主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭的发达的多孔、空隙结构就为活性炭提供了大的比表面积,可以与被吸附物质充分的接触,从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就象磁力一样,所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此,活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力,从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的。

必须指出的是,这些被吸附的杂质的分子直径必须是要小于活性炭的孔径,这样才可可能保证杂质被吸收到孔径中。这也就是为什么我们通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的活性炭,从而适用于各种杂质吸收的应用。

化学反应

除了物理吸附之外,化学反应也经常发生在活性炭的表面。活性炭不仅含碳,而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢,例如羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类、醚类等。这些表面上含有地氧化物或络合物可以与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。


   活性炭的吸附正是上述二种吸附综合作用的结果。
   当活性炭在溶液中的吸附速度和解吸速度相等时,即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时,此时被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化,而达到了平衡,则此时的动平衡称为活性炭吸附平衡,此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度。

影响活性炭吸附性能的因素


选择的活性炭质量达不到要求标准

  • 活性炭中的酸碱度、氯化物、硫酸盐不合格或炭粒过细使溶液染色不易滤清,影响制剂的质量。
  • 活性炭中锌盐、铁盐不合格,如铁盐含量较高,可使输液中某些药物如维生素c、对氨基水杨酸钠等变色。
  • 脱色力差或不合格,导致制剂杂质含量增加。活性炭质量差,本身所含杂质较多能污染药液,往往导致制剂澄明度和微粒不合格,而且还影响制剂的稳定性,所以在配制大输液时,一定要选用一级针用活性炭。

用法对制剂质量的影响


   活性炭分次加入比一次加入吸附效果好,这是因为活性炭吸附杂质到一定程度后吸附与脱吸附处于平衡状态时,吸附效力已减弱所致。所以,大输液生产时分2~3次加入活性炭效果最佳,能使制剂质量明显提高。


  甘露醇的原料常污染热原,尤其是当所配制料液颜色较深时,更是不祥的预兆。由于甘露醇不宜用高温处理,一般多用吸附法去除。但是,又因为甘露醇注射液的浓度高,热原去除常不完全,在临床使用过程中的热原反应率高于其他品种。作者在配制实践中发现,使用二次吸附法制备的甘露醇注射液可以解决以上问题,具有很大优势。  首先,临床上多不发生热原反应;第二,成品合格率高,不溶性微粒大大减少,久置不易析出结晶;第三,可用鲎试剂法代替兔法热原试验。

   在配制葡萄糖溶液时,必须先加盐酸,待液面附着的泡沫消失后,再加活性炭,并搅拌均匀。如果先加活性炭,则泡沫中的气体被炭粒吸附,使炭粒表面形成一层气体薄膜,不容易被溶液润湿,影响活性炭的吸附作用。由此看来,配制容易起泡的料液时,应该采取一些消泡的手段,或其他措施,确保活性炭的吸附效果。

PH值不同,活性炭对制剂质量的影响


    活性炭在酸性溶液中(PH:3~ 5)吸附作用较强,在碱性溶液中有时出现“胶溶”或脱吸附作用,反使溶液中的杂质增加,影响制剂质量,故活性炭最好用酸处理并活化后使用。
    在碱性条件下加热煮沸活性炭(用于吸附热原),然后用0.22um滤膜过滤,所得滤液不仅颜色暗淡,而且静止后再摇荡有烟雾状活性炭出现滤液里,不澄清。倘若换成中性条件下加热吸附,其过滤效果则显得比较澄清。可能是碱性条件下活性炭产生溶胶状态所致,并且形成以下三点共识:

  • 尽量避免趁热过滤。最好料液放冷后再滤,这个时候胶溶状态会有所改变,滤过效果会好一些。
  • 活性炭不太适合碱性条件下使用,如果在碱性条件下使用。需要对活性炭预先处理,比如,在碱性、酸性水中煮沸,并烘干。
  • 活性炭的胶溶原理则比较复杂,不单纯有化学反应(碱性条件下的水解),可能还有物理变化,比如高温下的分子结构改变等,所以温度的变化会影响胶溶。

不同温度,活性炭对制剂质量的影响

  •    活性炭的临界吸附温度为45~50,当温度低于临界吸附温度时活性炭的吸附效力较差。
  • 使用时除需冷藏和不便加热的药液外,一般采用加热煮沸后吸附20~30分钟,冷至45~50时滤过脱炭.
  • 脱炭最好在短时间内完成,以免温度下降或在放置过程中发生脱吸附作用,使制剂杂质增多。

活性炭用量对制剂质量的影晌

  •    活性炭的用量应视原料质量、品种而定,常用量为0.1%~0.5%(W/V)
默认图片
Marugu Fuyeor
欢迎来到复网 - 教程与解决方案 - Marugu Fuyeor
文章: 95

留下评论