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活性炭的吸附原理
文章來源:handler 時間:2020-12-14 06-52-48

活性炭的吸附可分為物理吸附和化學吸附。 

一、 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?;钚蕴康亩嗫捉Y(jié)構(gòu)提供了大量的表面積,從而使其非常容易達到吸收收集雜質(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)構(gòu)的活性炭,從而適用于各種雜質(zhì)吸收的應用。
、化學吸附

除了物理吸附之外,化學反應也經(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合物可以與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學反應,從而與被吸附物質(zhì)結(jié)合聚集到活性炭的表面。
  活性炭的吸附正是上述二種吸附綜合作用的結(jié)果。
  當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。
、影響活性炭吸附性能的因素 
選擇的活性炭質(zhì)量達不到要求標準
    活性炭中的酸堿度、氯化物、硫酸鹽不合格或炭粒過細使溶液染色不易濾清,影響制劑的質(zhì)量。
    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。
    脫色力差或不合格,導致制劑雜質(zhì)含量增加。活性炭質(zhì)量差,本身所含雜質(zhì)較多能污染藥液,往往導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。
四、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2~3次加入活性炭效果最佳,能使制劑質(zhì)量明顯提高。
   甘露醇的原料常污染熱原,尤其是當所配制料液顏色較深時,更是不祥的預兆。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;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。
    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,應該采取一些消泡的手段,或其他措施,確?;钚蕴康奈叫Ч?。
五、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:3~ 5)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。
     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??赡苁菈A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用,如果在堿性條件下使用。需要對活性炭預先處理,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雜,不單純有化學反應(堿性條件下的水解),可能還有物理變化,比如高溫下的分子結(jié)構(gòu)改變等,所以溫度的變化會影響膠溶。
六、不同溫度時.活性炭對制劑質(zhì)量的影響 
  活性炭的臨界吸附溫度為45~50℃,當溫度低于臨界吸附溫度時活性炭的吸附效力較差。使用時除需冷藏和不便加熱的藥液外,一般采用加熱煮沸后吸附20~30分鐘,冷至45~5O℃時濾過脫炭,脫炭最好在短時間內(nèi)完成,以免溫度下降或在放置過程中發(fā)生脫吸附作用,使制劑雜質(zhì)增多。
七、活性炭的用量對制劑質(zhì)量的影晌
  活性炭的用量應視原料質(zhì)量、品種而定,常用量為0.1%~0.5%(W/V)

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