催化劑及催化劑載體活性炭在化工、環(huán)保、能源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,以下從基本概念、特性、作用機(jī)制、應(yīng)用場景幾方面介紹:
基本概念
催化劑:能改變化學(xué)反應(yīng)速率而自身組成、質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。它能降低反應(yīng)活化能,加快反應(yīng)進(jìn)行。
催化劑載體活性炭:以活性炭為載體負(fù)載活性組分制成的催化劑。活性炭有高比表面積、豐富孔隙結(jié)構(gòu)和良好吸附性能,可作為活性組分的支撐,提高催化劑分散度和穩(wěn)定性。
特性
高比表面積:活性炭比表面積通常達(dá)500 - 1500 m2/g,能為活性組分提供大量分散位點(diǎn),增加反應(yīng)物與活性組分接觸機(jī)會(huì)。
豐富孔隙結(jié)構(gòu):有微孔、中孔和大孔,微孔可吸附小分子物質(zhì),中孔利于大分子擴(kuò)散和反應(yīng)物傳輸,大孔提供反應(yīng)物擴(kuò)散通道。
良好吸附性能:可吸附反應(yīng)物、中間產(chǎn)物和雜質(zhì),提高反應(yīng)選擇性,還能富集反應(yīng)物,加快反應(yīng)速率。
化學(xué)穩(wěn)定性好:在多種酸堿環(huán)境和高溫條件下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不易與反應(yīng)物或產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
作用機(jī)制
提供活性位點(diǎn):負(fù)載的活性組分分散在活性炭表面,形成高活性位點(diǎn),降低反應(yīng)活化能。
吸附與反應(yīng)協(xié)同:活性炭吸附反應(yīng)物到其表面,使反應(yīng)物在活性位點(diǎn)附近富集,增加反應(yīng)概率。
穩(wěn)定活性組分:活性炭可防止活性組分團(tuán)聚和流失,保持催化劑活性和穩(wěn)定性。
應(yīng)用場景
石油化工:用于加氫、脫氫、異構(gòu)化等反應(yīng),如石蠟加氫精制,去除硫、氮等雜質(zhì)。
環(huán)境保護(hù):處理廢氣和廢水,如處理含揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)廢氣,催化燃燒將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水;處理含重金屬廢水,吸附重金屬離子并催化其還原沉淀。
能源領(lǐng)域:在燃料電池中作為催化劑載體,提高電池性能和穩(wěn)定性;用于生物質(zhì)氣化制氫,促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。
精細(xì)化工:參與藥物合成、香料制備等反應(yīng),提高反應(yīng)選擇性和產(chǎn)率。
醫(yī)藥針劑活性炭是一種經(jīng)過特殊處理、符合醫(yī)藥嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的活性炭,在醫(yī)藥針劑生產(chǎn)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用,以下為你詳細(xì)介紹:
定義與基本特性
醫(yī)藥針劑活性炭是以木屑、椰殼、煤等為原料,經(jīng)過高溫炭化、活化以及一系列嚴(yán)格的精制處理過程而制成的。它具有豐富的微孔結(jié)構(gòu),比表面積大,吸附能力強(qiáng),同時(shí)具備化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、副作用等特點(diǎn),能夠滿足醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)Π踩院陀行缘母咭蟆?br />
在醫(yī)藥針劑中的作用
脫色:醫(yī)藥針劑中的一些原料或中間產(chǎn)物可能帶有顏色,影響產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量。活性炭的多孔結(jié)構(gòu)可以吸附這些有色物質(zhì),從而使針劑變得澄清透明,提高產(chǎn)品的感官質(zhì)量。例如,在維生素C針劑的生產(chǎn)中,活性炭可有效去除其中的色素,針劑的色澤符合藥典標(biāo)準(zhǔn)。
去除熱原:熱原是微生物產(chǎn)生的能引起恒溫動(dòng)物體溫異常升高的致熱物質(zhì),如果針劑中含有熱原,注入人體后會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱反應(yīng),嚴(yán)重時(shí)甚至危及生命。活性炭具有強(qiáng)大的吸附能力,能夠吸附熱原,從而針劑的安全性。在注射用抗生素、生物制品等針劑的生產(chǎn)過程中,活性炭脫熱原是關(guān)鍵步驟之一。
去除雜質(zhì):原料藥在生產(chǎn)過程中可能會(huì)混入一些金屬離子、有機(jī)雜質(zhì)等,這些雜質(zhì)可能會(huì)影響藥物的穩(wěn)定性和療效,甚至對(duì)人體產(chǎn)生危害。活性炭可以吸附這些雜質(zhì),提高針劑的純度和質(zhì)量。比如,在某些中藥注射劑的生產(chǎn)中,活性炭可去除其中的重金屬和農(nóng)藥殘留等雜質(zhì)。
使用方法
通常是將醫(yī)藥針劑活性炭按照一定的比例加入到待處理的藥液中,在適當(dāng)?shù)臏囟认聰嚢枰欢〞r(shí)間,使活性炭充分吸附雜質(zhì)、熱原和色素等物質(zhì),然后通過過濾的方式將活性炭從藥液中分離出來。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管
醫(yī)藥針劑活性炭的質(zhì)量直接關(guān)系到針劑的安全性和有效性,因此受到嚴(yán)格的監(jiān)管。它需要符合一系列的藥用標(biāo)準(zhǔn),包括對(duì)重金屬含量、微生物限度、吸附性能等方面的嚴(yán)格要求。生產(chǎn)企業(yè)具備相應(yīng)的生產(chǎn)資質(zhì)和質(zhì)量控制體系,確保產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
影響活性炭吸附的主要因素:
①活性炭吸附劑的性質(zhì)
其表面積越大,吸附能力就越強(qiáng); 活性炭是非性分子,易于吸附非性或性很低的吸附質(zhì);活性炭吸附劑顆粒的大小,細(xì)孔的構(gòu)造和分布情況以及表面化學(xué)性質(zhì)等對(duì)吸附也有很大的影響。
②吸附質(zhì)的性質(zhì)
取決于其溶解度、表面自由能、性、吸附質(zhì)分子的大小和不飽和度、附質(zhì)的濃度等
③廢水PH值
活性炭一般在酸性溶液中比在堿性溶液中有較高的吸附率。 PH值會(huì)對(duì)吸附質(zhì)在水中存在的狀態(tài)及溶解度等產(chǎn)生影響,從而影響吸附效果。
④共存物質(zhì)
共存多種吸附質(zhì)時(shí),活性炭對(duì)某種吸附質(zhì)的吸附能力比只含該種吸附質(zhì)時(shí)的吸附能力差
⑤溫度
溫度對(duì)活性炭的吸附影響較小
⑥接觸時(shí)間
應(yīng)活性炭與吸附質(zhì)有一定的接觸時(shí)間,使吸附接衡,充分利用吸附能力。 活性炭化學(xué)性 活性炭的吸附除了物理吸附,還有化學(xué)吸附。活性炭的吸附性既取決于孔隙結(jié)構(gòu),又取決于化學(xué)組成。 活性炭不僅含碳,而且含少量的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)開工的氧和氫,例如羰基、羧基、酚類、內(nèi)酯類、醌類、醚類。這些表面上含有的氧化物和絡(luò)合物,有些來自原料的物,有些是在活化時(shí)、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。有
時(shí)還會(huì)生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含礦物質(zhì)集中到活性炭里成為灰分,灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類,如碳酸鹽和磷酸鹽等。 這些灰分含量可經(jīng)水洗或酸洗的處理而降低。
果殼活性炭主要以果殼和木屑為原料,經(jīng)炭化、活化、精制加工而成。具有比表面積大、強(qiáng)度高、粒度均勻、孔隙節(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、吸附性能強(qiáng)等特點(diǎn)。并能有效吸附水中的游離氯、酚、硫、油、膠質(zhì)、農(nóng)藥殘留物和其他有機(jī)污染以及的回收等。適用于制藥、石油化工、制糖、飲料、酒類凈化行業(yè),對(duì)有機(jī)物溶劑的脫色、精制、提純和污水處理等方面。
果殼活性炭被廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水和廢水的深度凈化生活、工業(yè)水質(zhì)凈化及氣相吸附,如電廠、石化、煉油廠、食品飲料、制糖制酒、醫(yī)藥、電子、養(yǎng)魚、海運(yùn)等行業(yè)水質(zhì)凈化處理,能有效吸附水中的游離氯、酚、硫和其它有機(jī)污染物,特別是致突變物(THM)的前驅(qū)物質(zhì),達(dá)到凈化除雜去異味。還可用于工業(yè)尾氣凈化、氣體脫硫、石油催化重整,氣體分離、變壓吸附、空氣干燥、食品保鮮、、解媒載體,工業(yè)溶劑過濾、脫色、提純等。各種氣體的分離、提純、凈化;回收;制糖、味精、醫(yī)藥、酒類、飲料的脫色、除臭、精制;貴重金屬提煉;化學(xué)工業(yè)中的催化劑及催化劑載體。產(chǎn)品更具脫色、提純、除雜、除臭、去異味、載體、凈化、回收等功能。
「活性炭吸附原理有哪些】
活性炭是黑色粉末狀或顆粒狀的無定型碳。活性炭主成分是碳、氧、氫等元素。活性炭在結(jié)構(gòu)上呈不規(guī)則排列,在交叉連接之間有細(xì)孔,在活化時(shí)會(huì)產(chǎn)生碳組織缺陷,因此它是一種多孔碳,堆積密度低,比表面積大,吸附性較好。
活性炭是一種非常優(yōu)良的吸附劑,它是利用木炭、竹炭、各種果殼和煤等作為原料,通過物理和化學(xué)方法對(duì)原料進(jìn)行破碎、過篩、催化劑活化、漂洗烘
干和篩選等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化學(xué)吸附的雙重特性,可以有選擇的吸附氣相、液相中的各種物質(zhì),以達(dá)到脫色精制、消毒除臭和去污提純等目的,它的主要性質(zhì)就是它的強(qiáng)吸附性。
活性炭的吸附原理: 由于活性炭采用木質(zhì)或椰殼為原料,深度活化比表面積較大,因此活性炭內(nèi)部孔豐富,密度輕,就像海綿內(nèi)部有很多孔有良好的吸附性;活性炭的炭粒表面積很大,所以能與氣體(雜質(zhì))充分接觸。當(dāng)這些氣體(雜質(zhì))被微孔吸附,起凈化作用
果殼活性炭以核桃殼、杏殼、桃殼為原料,經(jīng)系列生產(chǎn)工藝精制而成,外觀呈黑色顆粒狀。優(yōu)點(diǎn)是孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),比表面積大,吸附性能強(qiáng),庫層陰力小,化學(xué)性能穩(wěn)定,易再生。適用于高純度的生活飲用水、工業(yè)用水和廢水處理的深度凈化脫氯、脫色、除臭和黃金提煉等方面。
常用規(guī)格:1-2mm、2-4mm、4-8mm、8-16、16-32、20-40、40-80等,其它規(guī)格可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行加工生產(chǎn)。 技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目 測試數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 測試數(shù)據(jù)
粒徑 0.4 3mm 真比重 2 2.2g/cm3
苯粉吸附率 ≥450mg/g 堆比重 0.45 0.55g/cm3
強(qiáng)度 ≥80 95% 總孔容積 0.7 1cm3/g
碘值 900 1100mg/g 比表面積 900 1100m2/g
亞甲蘭值 100 150mg/g PH值 8 10
半脫氯值 ≤5cm 灰份 ≤8 12%
水份 ≤3% 比熱 1.00J/g.℃
具體用途:
主要用于食品、飲料、純凈水過濾、電廠鍋爐廢水處理、生活用水和工業(yè)用水的除氯、除異味及液體過濾、環(huán)保活性炭,能有效水中酚、汞、鉛、、重金屬等有害物質(zhì)。
注意事項(xiàng):
1、果殼活性炭在運(yùn)輸過程中,防止與堅(jiān)硬物質(zhì)混狀,不可踩、踏,以防炭粒破碎,影響質(zhì)量。
2、果殼活性炭屬于多孔型吸附劑,所以在運(yùn)輸儲(chǔ)存和使用過程中,都要防止水浸,因水浸后,大量水充滿活性空隙,使其失去作用。
3、防止焦油類物質(zhì)在使用過程中,應(yīng)禁止焦油類物質(zhì)帶入活性炭床,以免堵塞活性炭空隙,使其失去吸附作用。
4、防火活性炭在儲(chǔ)存或運(yùn)輸時(shí),防止與火源直接接觸,以防著火、活性炭再生時(shí)避免進(jìn)氧并再生,再生后用蒸汽冷卻降至80℃以下,否則溫度高(活性炭燃點(diǎn)500℃),遇氧,活性炭自燃。 包裝與儲(chǔ)存:
25kg/袋(編織袋包裝,內(nèi)襯聚乙烯塑料薄膜)。
儲(chǔ)存過程中注意,防潮、防曬、防水,盡量避免包裝破損,以免影響吸附效果。
活性炭可做劑使用
對(duì)于不小心或故意口服藥物、毒物或化學(xué)品的緊急處理,曾用嘔吐或洗胃辦法,但是有人認(rèn)為用吐根、硫酸銅或酒后酸銻鉀作嘔吐劑;認(rèn)為不安全,如果洗胃的話,也認(rèn)為不是太有效的辦法。近年普遍認(rèn)為活性炭是便宜、便利、、有效的口服劑,尤其當(dāng)不知何種毒物中毒時(shí),應(yīng)用活性炭作劑是任何藥品不能替代的。
活性炭在元素組成方面,80%-90%以上由碳組成,這也是活性炭為疏水性吸附劑的原因。活性炭中除I碳元素外,還包含布兩類摻和物:一類是化學(xué)結(jié)合的元素,主要是氧和氫,這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中,或者在活化過程中,外來的非碳元素與活性炭表面化學(xué)結(jié)合,如用水蒸氣活化時(shí),
活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化;另一類摻和物是灰分,它是活性炭的無機(jī)部分,幾種活性炭的元素組成 。活性炭行家可以看出,活性炭 還含有少量的氫和氧,氯化鋅法活性炭中含有少量的CI。下面我們來了解下為什么說活性炭可以做劑使用:活性炭能吸附道里的許多植物性毒物、無機(jī)毒物和藥物,例如水楊酸鹽、和三環(huán)抗抑郁藥等。
但是需要注意的是:活性炭對(duì)于處理強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或-些腐蝕性物引起的中毒是無效的。活性炭對(duì)于鐵鹽、、鋰鹽、、和一些甲醇、等的吸附率也很低。