诸多研究表明,活性炭在液相中的吸附过程是放热的,降低温度有利于吸附性能的提高。但是,在液相中,升高温度可以有助于促进液相分子的活度和扩散,增强其在活性炭孔隙结构中的吸附。在实际应用过程中,温度的确定不仅考虑上述因素,还需要兼顾液体自身特性,比如黏度大的液体需要通过提高温度来增加其流动性,对于某些熔点高的物质也需要确保温度熔点,而热敏性差的物质就需要考虑温度对其有效成分的影响。总之,温度对于活性炭应用的影响,不仅需要考虑吸附性能也需要考虑应用状况,无法通过温度变化来提高其吸附量,也难以规定统一的操作温度,需要视情况而定。表5-2中的数据亦可资参考。三种色素的吸附量随温度变化的情况(时间为60min)。
活性炭制造与应用技术
维生素 E
维生素E,是一种脂溶性维生素,溶于脂肪和乙醇等有机溶剂中,能够改善血液循环、促进性激素分泌。维生素E存在于芝麻油中,在用活性炭对芝麻油进行脱色处理的时候,会吸附部分维生素E。采用活性炭处理芝麻油时,维生素E的损失小,损失量约为5%。
维生素 G
维生素G,又叫核黄素,是体内黄酶类辅基的组成部分,缺乏时会影响机体生物氧化和新陈代谢。应用吸附剂从乳清中制备维生素G的浓缩物。乳清中的维生素,先在低温下用白土吸附,然后用热水洗涤出来,洗涤液中的维生素用活性炭吸附聚集,然后用乙醇-苯混合液解吸,之后蒸去乙醇和苯而得到维生素G。
维生素 H
维生素H,是水溶性的维生素,是脂肪和蛋白质正常代谢不可缺少的物质,维持人体生长、发育和健康,利用活性炭从米糠中获得增浓60~90倍的维生素 H(后来证明其为维生素B6和维生素B5的混合物)。这个过程之所以获得成功,是依赖于预先的几个步骤。经酸化的米糠提取液用白土来吸附维生素 B,滤液经中和后加以蒸干,进而用无水乙醇来萃取此固体干物质,萃取物利用水稀释后使用活性炭来吸附其中的维生素H。后再用正丁醇或其他适当的溶剂将活性炭上的维生素H洗涤出来。
抗生素
青霉素是抗生素的一种,具有抗菌杀菌的作用。早期提取青霉素的方法主要是采用活性炭吸附,然后使用有机溶剂洗提。将青霉素菌种接种在灭菌的适当肉汁培养基内,在无菌条件下经70~80h的发酵,当发酵完成后将肉汁过滤,此肉汁中含青霉素百万分之三十左右,冷却到可操作的低温度,以防止青霉素被破坏。然后加入足量的活性炭来吸附青霉素。此混合料搅拌10min后过滤,炭滤饼用适当的溶剂洗涤青霉素。洗涤时,应先将炭滤饼从滤机上取下,然后与溶剂混合搅拌20min过滤,这样效果好些。可用真空蒸馏法将丙酮分离,所得之青霉素浓缩液冷却至0℃并酸化至pH=2,再溶于某些有机溶剂中,例如乙酸乙酯、醇、醚、戊酸乙酯、环己烷、三氯甲烷等。将含有青霉素的有机溶剂与稀碳酸氢钠溶液混合,形成的青霉素钠盐溶于水相,经与有机溶剂分离后,在冷冻和高真空下去水。活性炭也用于青霉素生产中的过滤环节。
活性炭在链霉素加工中的应用
1943年,美国科学家塞尔曼·A·瓦克斯曼从销等菌中提取获得了销霉菌,该菌是一种从灰链霉菌培养液中提取的抗生素,属于氨易带资操性化会物,易溶于水,不溶于大多数有机溶剂,活性炭在销霉需的生产过程中主要配到脱色的作用。纯净的淡灰链丝菌接种在无蕖培养基上,保持无需条件下与空气在25~30℃下接触发酵数天,将此培养肉汁过滤,滤液调节传度至pH0=7。然后加入活性炭,活性炭的添加量影响脱色过程,应该严格控制,添加量不够吸附不完全,但添加量大多则降低洗涤产量,过滤将炭与溶液分离。用乙醇洗涤炭饼,以除去吸留于炭上的杂质,然后用已经酸化过的甲酶将链霉素从观上洗涤下来(在酸性环境活性炭无法吸附链霉素),将此洗涤液中和后严格控制条件,采用真空蒸发得到纯度为25%~30%的粗品。后利用活性炭在pH-2时不吸附链霉素而可吸附杂质的特性来精制,再利用活性炭在pH=7时可吸附链霉素的特性,将它分离出来,炭上的链霉素用酸度调节到pH=2.5的新丙酮洗涤出来,经浓缩析出纯品,
去致热原
凡不经人和动物肠胃吸收的药物,而采用静脉灌注或皮下注射的药物。其水溶液消毒灭菌显然是极重要的。药液中虽然不存在微生物,但仍不能用作注射液,这是由于在消毒时溶液中的细菌形成了某种副产物,某些细菌还产生耐热性的物质,这些物质总称为热原(pyrogen),当注射液(针剂或大输液)中含有热原时,注射到动物体内在15min~8h内即发生一系列生理反应,其特征是发热、发抖又伴随着体温降低,还可能发生恶心、呕吐、头痛和蛋白尿等。
普通蒸馏水中可能存在大量的致热原,如采用蒸馏法去除致热原,则需要特殊设计的蒸馏装置。但只要在水中加入很少的粉状活性炭(如0.1%)接触数分钟就可除去致热原。要滤去活性炭要有的滤器,既要固态物完全滤去又要有灭菌要求,
当加入右旋糖等药物于经过制备的水中时,还能导入致热原,因此不能采用蒸馏法净化而应用活性炭吸附。然而有些药物会被活性炭吸附而使有效成分降低,因此要考虑这一因素而适当加大投药量,以抵消被吸附的药物量,很奇怪,颗粒活性炭是无效的,只有粉状活性炭才适用,对此类活性炭。
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