摘要：本文基于工作實(shí)踐，分析了活性炭的物理化學(xué)特性，并著重介紹了活性炭技術(shù)在處理制藥廢水，去處制藥的化學(xué)反應(yīng)中的熱原以及凈化制藥用水中的運(yùn)用原理。希望有關(guān)人員加以借鑒和參考，能夠更加深入了解活性炭技術(shù)在化學(xué)制藥中的運(yùn)用原理和作用，從而完善化學(xué)制藥中的活性炭技術(shù)。
一、活性炭的物理化學(xué)特性
1 活性炭的吸附性
吸附性是活性炭的主要性質(zhì)。活性炭是由不規(guī)則的石墨晶粒排列組成的，因此在活性炭活化過程中，那些微粒晶體之間產(chǎn)生了大小不一、形狀不同的孔隙。這些活性炭的孔隙容積一般在0.25~0.9Ml/g，孔隙的數(shù)量大致為1020個(gè)/g。全部孔隙的表面積為500~1500m2/g。活性炭大約95%的表面積都在這些微粒孔隙之中。這樣的情況下就使得一些大分子的物質(zhì)無法進(jìn)入，但是一些小分子，比如說，氣態(tài)或者液態(tài)的物質(zhì)能夠輕松地進(jìn)入，這樣就形成了活性炭的吸附性。因此，活性炭的吸附特性在日常生活和工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。例如，一些家用冰箱因?yàn)榉胖酶鞣N各樣的食物而導(dǎo)致冰箱里出現(xiàn)一些異味，但是反復(fù)清洗以后還有異味殘余，通常這個(gè)情況下，人們只需要買點(diǎn)活性炭放置在冰箱里面，就能夠取得很好的去除異味的效果。活性炭是很細(xì)小的炭粒，由于其特殊的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，使得它具有很大的表面積，同時(shí)炭粒中還具有更加微小的孔隙，這樣就使得活性炭由于其巨大的表面積能夠與氣體或液體充分接觸，從而吸附這些氣體或液體，從而起到凈化作用。活性炭的這一特性也被用在了化學(xué)制藥中，通過活性炭技術(shù)的運(yùn)用來處理一些化學(xué)制藥過程中的雜質(zhì)。
1 活性炭的脫色性
化學(xué)物質(zhì)顯示出顏色的原理是化學(xué)物質(zhì)中的分子存在著躍遷的行為，通常這個(gè)行為伴隨著能量的變化，在這個(gè)變化過程中能量以一定的波長(zhǎng)發(fā)射出來來顯示顏色的。根據(jù)其波長(zhǎng)大小的不同從而呈現(xiàn)出不同的顏色。活性炭就是利用自己的吸附性質(zhì)，將這些存在能量變化的物質(zhì)吸附到內(nèi)部的小空隙之中，從而起到了脫色的效果。活性炭的脫色性在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。一些服裝制造、工業(yè)原料的生產(chǎn)以及食品加工中都用到了活性炭。例如，在白砂糖的制造過程中，通常要多蔗糖進(jìn)行脫色處理。具體就是通過活性炭的吸附作用，來吸附蔗糖中的有色雜質(zhì)，這樣就形成了白色的白砂糖。在化學(xué)制藥中，活性炭的脫色性也得到了重要的應(yīng)用。例如，在化學(xué)制藥過程中對(duì)乙二醛的脫色處理，就很好地運(yùn)用到了活性炭的脫色特性。
二、活性炭技術(shù)在化學(xué)制藥中的運(yùn)用原理
1 活性炭處理制藥廢水的原理
制藥廢水中的有機(jī)化合物的成分含量較高，并且生物降解性差，如果單純地運(yùn)用生物處理的方法是無法得到很好效果的，這樣就導(dǎo)致出水的COD常常達(dá)不到排放的標(biāo)準(zhǔn)要求。目前在處理化學(xué)制藥廢水過程中經(jīng)常采用的是鐵屑-活性炭微電解法。化學(xué)制藥廢水中通常含有大量的六價(jià)的水溶性鉻離子，它的毒性很強(qiáng)，而且極容易被人體腸道和植物吸收，最后在生物體內(nèi)造成富集，對(duì)人的健康和農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)起到了嚴(yán)重的影響。鐵屑- 活性炭微電解法能夠起到有效處理鉻離子廢水的作用。鐵屑和活性炭中的羰基成分分別組成了微電池的陽極和陰極，在含有鉻離子的制藥廢水中會(huì)發(fā)生一下的反應(yīng)：
陽極（Fe）：Fe-2e=Fe2+；E=-0.44V
陰極（C）：O2+2H2O+4e=4OH-；E=+0.44V
新生的鐵離子擁有較強(qiáng)的化學(xué)活性，能夠使得六價(jià)的鉻離子出現(xiàn)還原反應(yīng)，隨著還原反應(yīng)的不斷進(jìn)行，消耗了水中的大量氫元素，而氫氧根離子在不斷增加，從而導(dǎo)致廢水的PH值不斷增高，進(jìn)而形成Fe(OH)3或者Fe(OH)2等絮狀沉淀。這些絮狀沉淀和活性炭一樣具有較強(qiáng)的化學(xué)吸附特性，能夠吸附制藥廢水中的六價(jià)鉻離子，然后通過過濾器的處理就能夠分理處六價(jià)鉻離子，避免其排放后對(duì)人體和植物造成影響。鐵屑-活性炭微電解法在處理化學(xué)制藥廢水中的運(yùn)用是活性炭技術(shù)在化學(xué)制藥中的一項(xiàng)重大運(yùn)用，了解它的運(yùn)用原理能夠幫助我們?cè)诮窈蟾油晟频靥幚碇扑帍U水問題。
2 活性炭在制藥過程中去除熱原的原理
活性炭由于其具有巨大的表面積、內(nèi)部發(fā)達(dá)的毛細(xì)孔隙結(jié)構(gòu)、極強(qiáng)的吸附特性以及優(yōu)良的穩(wěn)定性等特點(diǎn)，使其在化學(xué)制藥過程中常常被用來吸附原料的熱源以及一些脫色、除雜、幫助過濾等，是化學(xué)制藥過程中不可或缺的生產(chǎn)輔料。目前藥物制備時(shí)如何有效去除熱原一直是當(dāng)今化學(xué)制藥技術(shù)中的一個(gè)難題，在藥物制造和生產(chǎn)過程中避免熱原污染藥物產(chǎn)品以及去除熱原的措施一直是化學(xué)制藥工作中的關(guān)鍵。為了在不影響化學(xué)制藥過程中藥品的生物活性以及質(zhì)量，同時(shí)有效地去除熱原，采用活性炭來去除藥物的熱原取得了很好的效果。活性炭因?yàn)槠渚哂休^強(qiáng)的吸附能力，當(dāng)生產(chǎn)過程中一些藥物制品在反應(yīng)中釋放熱量的時(shí)候，活性炭由于其發(fā)達(dá)的內(nèi)部毛細(xì)孔隙和表面積能夠充分吸收掉這些熱原，進(jìn)而能夠在制藥過程中有效地去除藥品的熱原，避免損害藥物的生活活性和收率。另外，由于活性炭穩(wěn)定的物理特性和其具有的催化特性，使得在運(yùn)用活性炭去除熱原的過程中，起到了操作便捷、迅速并且重復(fù)使用效果強(qiáng)的作用。比如說，活性炭對(duì)人參皂苷R具有很強(qiáng)的吸附作用，且溫度升高時(shí)，活性炭的吸附作用會(huì)不斷增強(qiáng)。在提取精制的人參皂苷R時(shí)，將活性炭注入到人參莖葉的提取液中，讓其含量達(dá)到1%，同時(shí)加熱回流半個(gè)小時(shí)，對(duì)這些提取液能夠起到很好的脫色除雜效果；在藥物成品的制作過程中，注入2%左右的活性炭，同時(shí)加熱回流到20分鐘左右，對(duì)該注射液能夠起到去除熱原的良好效果。
3 活性炭在制藥用水中起凈化作用的原理
制藥用水是藥品質(zhì)量保障的關(guān)鍵點(diǎn)，為了讓制藥用水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，就需要運(yùn)用活性炭技術(shù)來凈化制藥用水。其中運(yùn)用生物活性炭來凈化制藥用水的效果好。生物活性炭能夠有效地降低水中的有機(jī)化合物濃度，同時(shí)起到很好的后續(xù)消毒作用，此外，生物活性炭還能夠去除水中一些微量持久的有機(jī)物、改善相關(guān)的感官指標(biāo)等作用。生物活性炭能夠迅速吸附溶解在水中的有機(jī)物，并且將一些水中的微生物富集，避免這些有機(jī)物和微生物對(duì)后續(xù)的化學(xué)制藥進(jìn)程產(chǎn)生影響。生物活性炭所吸附的有機(jī)物能夠?yàn)樗w內(nèi)的微生物提供充足的養(yǎng)分，這樣就會(huì)出現(xiàn)微生物聚集在活性炭上的情況，然后再通過過濾手段，將水中的活性炭分離出來，就能夠保障制藥水體能夠得到真正地凈化效果。微生物的活動(dòng)能夠?qū)ι锘钚蕴慨a(chǎn)生一定的影響，由于附著在生物活性炭上的微生物能夠抵制一些難以降解的有機(jī)物的侵害和自身所具有的快速的內(nèi)源呼吸功能，使得生物活性炭在凈化制藥用水時(shí)還具有再生的功能，這樣就提升了生物活性炭對(duì)制藥用水的凈化能力。
三、結(jié)語
綜上所述，活性炭由于其具有的特殊物理和化學(xué)特性，在化學(xué)制藥行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。分析活性炭在化學(xué)制藥過程中處理制藥廢水，去除反應(yīng)熱原并且凈化制藥用水的原理，能夠幫助我們更加科學(xué)地認(rèn)識(shí)到活性炭的作用，推廣活性炭技術(shù)在化學(xué)制藥工藝中的運(yùn)用。