摘要：活性炭因其特殊的結(jié)構(gòu)而具有無可比擬的吸附性能，活性炭在催化劑的制備中成為了除納米碳管、納米碳薄片以及各種各樣的金屬氧化物、非金屬氧化物等之外的常見鉑、鈀貴金屬載體。充分利用活性炭的物理和化學(xué)的兩種吸附特性可以在化學(xué)制藥的產(chǎn)品廢水處理環(huán)節(jié)、凈化制藥用水環(huán)節(jié)、除熱降溫環(huán)節(jié)、催化反應(yīng)加快反應(yīng)速率環(huán)節(jié)取得良好的效果。

化學(xué)制藥產(chǎn)業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)往往與實驗室化學(xué)反應(yīng)制備產(chǎn)物不同，具有工藝復(fù)雜、原材料純度要求高、廢水廢氣和固廢物嚴禁直接排放的特點。活性炭因其特殊的結(jié)構(gòu)而具有無可比擬的吸附性能，而在化學(xué)制藥產(chǎn)業(yè)的多個環(huán)節(jié)得到了應(yīng)用，例如廢水中銘離子的去除、生產(chǎn)用水的凈化以及去熱降熱等。本文將在介紹活性炭良好的吸附性能和脫色性能的基礎(chǔ)上對活性炭在各個環(huán)節(jié)的應(yīng)用進行探討。

1 活性炭吸附性能和脫色性能

1.1 活性炭的特殊結(jié)構(gòu)決定其優(yōu)良的吸附性能

物理微觀結(jié)構(gòu)上，不規(guī)則的石墨碳原子晶粒排列而成活性炭。活化后的活性炭孔隙的容積可以高達0.15~0.9，電鏡觀察活性炭的微觀結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)1g活性炭的孔隙的數(shù)量在一千個左右，甚至高達1500個。高空隙率決定了高表面積，優(yōu)良的活性炭的孔隙全部表面積有500~1500m²/g。而且，90%的表面積是在活性炭內(nèi)部的空隙中而非是活性炭的外層，這樣的特殊結(jié)構(gòu)使得實際應(yīng)用中相對較大的分子只能在活性炭外部而相對的小分子則可以進入活性炭的空隙中，小分子包括氣態(tài)和液態(tài)的分子。這種只允許小分子進入而將大分子阻擋在活性炭外部的功能就是活性炭優(yōu)良的物理吸附性。這種吸附特性廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代家庭的日常生活和各種工業(yè)制藥業(yè)中。

1.2 活性炭優(yōu)良的脫色性能

活性炭的脫色吸附性能在于能夠?qū)⒋嬖谥�躍遷行為能量變化的分子吸附到小空隙結(jié)構(gòu)中。分子的躍遷行為導(dǎo)致分子的電子層的能量發(fā)生變化，能量變化又以波長的形式釋放出來，不同波長的能量從宏觀上就表現(xiàn)為不同顏色。活性炭將這些活躍的分子吸附到小空隙后，分子電子層躍遷行為消失，從而限制了電子層波方式的能量釋放，達到了脫色效果。活性炭優(yōu)良的脫色性能廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代家庭的日常生活和和包括了服裝紡織業(yè)、造紙業(yè)、工業(yè)原料生產(chǎn)各種工業(yè)制藥業(yè)中。甘蔗是生產(chǎn)制造白砂糖的主要原料，在這一過程中對點糖的脫色就是通過活性炭進行的，利用活性炭將生長出來的蔗糖的各種有色雜志進行吸附脫色，就可以得到干凈純白的點糖。在化學(xué)制藥領(lǐng)域，活性炭優(yōu)良脫色性能同樣應(yīng)用廣泛，對原材料、中間產(chǎn)物、附加產(chǎn)物及廢水廢料的脫色等，均可以看到活性炭應(yīng)用的身影。

2 化學(xué)制藥各環(huán)節(jié)中對活性炭的應(yīng)用

2.1 活性炭處理制藥廢水處理中應(yīng)用活性炭去除鉻離子

因生產(chǎn)工藝的需求，化學(xué)制藥過程產(chǎn)生的廢水中，常存在高濃度毒性很強的鉻離子，鉻離子如果不經(jīng)處理直接排到自然界中，容易被動植物吸收，通過新陳代謝通過食物鏈在人體內(nèi)富集網(wǎng)。實踐中化學(xué)制藥工廠常利用鐵屑與活性炭相結(jié)合的電解方法處理廢水中的鉻離子，效果明顯，效率較高。鐵屑與活性炭產(chǎn)生的鐵離子溶于水中作為一種強還原劑與工業(yè)廢水中的鉻離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)又消耗了水中的氫原子，剩余大量氫氧根，氫氧根又與鐵離子進一步反應(yīng)形成三氫氧化鐵或者二氫氧化鐵，這兩種產(chǎn)物都是絮狀物且微溶于水，絮狀物在水中同樣有良好的化學(xué)吸附性能，與活性炭相輔相成，進一步提高了鉻離子的吸附凈化效率，將鉻離子氧化還原并吸附過濾后，化學(xué)制藥產(chǎn)生的廢水中不再存在鉻污染物，將有效減少對自然環(huán)境和生存環(huán)境的影響。

2.2 化學(xué)制藥生產(chǎn)用水中活性炭凈化吸附功能的應(yīng)用

化學(xué)制藥工藝中，制藥生產(chǎn)用水的潔凈無污染程度直接決定了后期產(chǎn)品的合格程度和藥品產(chǎn)品質(zhì)量。為化學(xué)制藥生產(chǎn)用水中活性炭凈化吸附功能的應(yīng)用，有效的保證了生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)用水的潔凈要求。有報道顯示，在各種活性炭產(chǎn)品中，生物活性炭在化學(xué)制藥生產(chǎn)用水的凈化領(lǐng)域應(yīng)用效果為優(yōu)良。生物活性炭在這一環(huán)節(jié)中主要有以下幾種作用：活性炭憑借其特有的表面結(jié)構(gòu)為水中雜質(zhì)提供了很好的“棲息場所”,使其不僅有很強的吸附性能，同時具有氧化還原性能，對溶解度小，親水性差的有機苯類化合物具有較強的吸附能力。同時，實現(xiàn)了平均孔徑相對固定的條件下對活性炭中孔率在較大范圍內(nèi)進行有序調(diào)控，以達到考察活性炭孔隙結(jié)構(gòu)對重金屬離子吸附影響的目的。

3 結(jié)語及展望

活性炭制備技術(shù)成熟，活性炭產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能良好，應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大。從1970年代僅限于制糖。制藥工業(yè)到1980年代的污水處理等環(huán)保行業(yè)，再到1990年代的化工溶劑回收再利用、黃金提取。多孔陶瓷催化劑載體等等。21 世紀初又新發(fā)展處了二氧化碳吸附捕獲，隨著人類社會的進步和對環(huán)境的日益重視，活性炭在這個水資源緊缺、污染嚴重的當下市場錢景必定愈發(fā)廣闊。

活性炭的優(yōu)良的多空隙和高表面積的物理結(jié)構(gòu)特性，決定了活性炭具有良好的物理和化學(xué)吸附性能，在化學(xué)制藥行業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)用廣泛。活性炭與鐵屑在廢水中鉻離子的去除以及生物活性炭在生產(chǎn)用水的凈化方面都較好的體現(xiàn)了活性炭在化學(xué)制藥過程中的應(yīng)用，更加科學(xué)地認識到活性炭的結(jié)構(gòu)特點和作用領(lǐng)域，推廣活性炭技術(shù)在化學(xué)制藥工藝中的運用，能夠提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，減少環(huán)境污染、發(fā)展綠色化學(xué)。