中大孔球状活性炭的制备及其医用性能研究

• 作 者: 吕春祥
• 机 构: 中国科学院山西煤炭化学研究所
• 出 处: 中国科学院山西煤炭化学研究所
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 球状活性

球状活性炭具有特殊的结构和优异的性能，是一种理想的吸附材料，尤其在血液净化领域，具有其它材料无以伦比的优越性。但目前所制得的球状活性炭中大孔比例偏低，在血液净化中对类似于VB12的中型毒性分子的净化效果较差。因此制备中大孔型球状活性炭成为炭材料领域研究的热点。　　
本文在研究沥青基球状活性炭制备工艺的基础上，采用酚醛树脂共混改性，考察了酚醛树脂改性沥青对球状活性炭制备工艺和孔结构的影响；研究了以球形吸附树脂为原料，制备中大孔发达的树脂基球状活性炭的工艺；探索了球状活性炭对硝苯地平的吸附和缓释行为，为其在药物缓释方面的应用提供依据；在探索球状活性炭涂层工艺的基础上，进行血液净化性能评价，为其应用提供参考依据。　　
本论文主要结论如下：　　
1、煤沥青、石油沥青皆可制备性能优良的球状活性炭，但孔隙结构仍以微孔结构为主。沥青球的氧化过程是决定球状活性炭表面和孔隙的关键。沥青球的化学结构、软化点和直径对其氧化稳定化具有重要的影响；芳香改性剂萘对沥青球的制备、氧化、活化和孔径控制具有重要的作用，降低了成球温度，促进了氧化双扩散，有利于活化过程中孔隙的形成和发展并保持球形和表面光滑；溶剂浸渍处理促进了沥青球的氧化稳定化。炭化活化工艺是控制球状活性炭的最终步骤，沥青基球状活性炭经过二次水蒸汽活化后，比表面积增加，总孔容和中孔孔容增大，中孔率提高。酚醛树脂共混改性沥青一定程度上有利于球状活性炭的中大孔的形成。其机理是：酚醛树脂相规则镶嵌于沥青相中，酚醛树脂模板炭化分解形成孔隙；沥青相和树脂相炭化分解融合形成圆形孔洞，两相镶嵌球化，两相分步炭化活化形成发达孔隙。　　
2、大孔球形吸附树脂可以制备中孔型球状活性炭，而凝胶型离子交换树脂易制得微孔型球状活性炭。溶胀、磺化处理大孔球形吸附树脂促进了球状活性炭中孔的形成和发展。与沥青基球状活性炭相比，树脂基球状活性炭中孔发达，对中型分子VB12吸附能力较强，微孔不发达，对碘、肌酐、四氯化碳和亚甲基蓝的吸附能力较弱，具有一定的选择吸附性。　　
3、孔径分布在2.5-4.5nm之间的球状活性炭对硝苯地平的吸附能力较强，缓释效果良好，释放动力学符合Higuchi模型，药物基本以恒定速率主动释放，符合长效制剂要求。　　
4、球状活性炭合适的涂层材料为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇缩丁醛-丙烯酰胺共聚物。涂层使球状活性炭比表面积、孔容、微孔孔容和中孔孔容降低，对吸附质的吸附能力下降。　　
5、本工艺制备的球状活性炭球形度好，强度高，具有良好的吸附性能，重金属含量低，对血液中典型的中、小毒性分子吸附能力强，溶血率低，微粒释放量少，无热源、无菌，血液灌流临床试验效果满意，可以作为人工炭肾的吸附剂。