活性炭超細過濾技術(shù)克服兩大難題

目前國內(nèi)外的制藥、生物、化工、食品等工業(yè)生產(chǎn)，均要求對液體物料進行脫色操作，粉末活性炭是普遍公認的又難于被其他技術(shù)所取代的脫色吸附劑（除非個別液體可被某種特定吸附劑取代）。在今后很長一段時期，粉末活性炭仍將是業(yè)界普遍采用的液體物料脫色吸附劑。由于制藥工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對粉末活性炭顆粒的要求愈來愈細、比表面積愈來愈大、吸附效率與吸附速度也更高，以盡量減少使用量，使洗脫與再生重用效率更高，活性炭盡可能被不斷重復循環(huán)使用。由于傳統(tǒng)過濾技術(shù)的精度多在1~10微米，這就帶來一個不可回避的問題：如何在脫色后將直徑1微米以內(nèi)的粉末活性炭顆粒高效快速地從脫色液中分離出來。近期我國科研人員研制出一項活性碳超細過濾技術(shù)，將為解決這一問題提供幫助。

前不久，浙江省溫州市東甌微孔過濾有限公司的研發(fā)人員經(jīng)過10年時間的反復實驗與研究，成功開發(fā)出新型PGH系列活性炭精密過濾機。作為一種從濾材到機體結(jié)構(gòu)完全自主創(chuàng)新的新型高效超細粉末過濾機，該機型目前已在國內(nèi)多家化工與制藥企業(yè)的生產(chǎn)工藝中使用。

改良濾材提高過濾精度

傳統(tǒng)過濾方法（包括以濾布為過濾介質(zhì)的板框壓濾機、離心機和以濾網(wǎng)、濾紙為濾材的真空加壓過濾機）的過濾精度多為10微米左右，都存在漏炭弊病，即使進行循環(huán)過濾也難以保證不漏炭，以致經(jīng)常返工重濾，導致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，收率不高，成本增加，造成大量能源浪費，并導致環(huán)境污染與生產(chǎn)環(huán)境惡化。近年國內(nèi)對活性碳過濾機中的濾材技術(shù)開始有所改進，但仍然存在許多技術(shù)缺陷。

例如以濾布或金屬絲網(wǎng)作濾材、再用絨毛纖維布袋作終端復濾，但仍難保證1微米的活性炭微粒不穿漏；采用二層濾布夾濾紙雖然方法簡單，但濾紙難安裝，過濾面積有限，有機溶劑易揮發(fā)，很難適用于工業(yè)化大生產(chǎn)。

金屬燒結(jié)過濾管（如鈦燒結(jié)管、鎳燒結(jié)管等）雖可用于某些粉末炭的精細過濾，但因為價格太貴，耐酸性能不高，大面積的安裝相當困難，這種濾材只適宜小規(guī)?；蛏贁?shù)特殊應用領(lǐng)域（如非酸性物料、高溫條件下等）。

陶瓷燒結(jié)過濾管可以使炭微粒不穿漏，但其性脆抗拉強度差，不耐高壓氣體反吹，因而易堵塞，且陶瓷不耐堿，粉體又易脫落，影響產(chǎn)品質(zhì)量；再則陶瓷很重，安裝檢修也極不方便。

國外普遍使用的三級串聯(lián)過濾技術(shù)，其最小過濾精度也僅為1微米。目前國際上最新的現(xiàn)代微孔膜過濾技術(shù)（以多管濾芯的微孔膜為終端復濾，精度可達0.5微米）雖然可防止最細粉末炭粒不穿漏，但是該技術(shù)只可用于炭微粒含量極少的液體澄清過濾，無法進行因炭微粒含量相對較多而形成的活性炭濾餅過濾。此外微孔膜不能反吹再生，使用壽命較短。

新型PGH系列活性炭精密過濾機解決了高效率過濾并將物料一次全部濾完的問題，該新機型濾材的核心技術(shù)為微孔過濾介質(zhì)的研制——即1微米以下過濾精度的微孔過濾管。該過濾管系利用聚乙烯粉制取的高分子燒結(jié)微孔過濾介質(zhì)，具有以下特性：1、過濾活性炭顆粒精度達0.3微米，過濾后濾液用0.22微米的膜檢測無炭粒；2、可耐攝氏110℃高溫，并能耐酸、堿及大部分有機溶劑；3、采用壓縮氣體對過濾管外的濾餅進行反吹卸，同時對過濾管進行再生，可使過濾管的使用壽命達一年以上。

機體改造避免物料“混批”

所有精密過濾機的結(jié)構(gòu)基本都是垂直安裝的立式管狀過濾機，這種過濾機的最大致命傷是機內(nèi)的剩料濾不完全，在卸濾餅之前必須將機體內(nèi)部的剩料壓回到原來的物料儲罐中，與下批未濾物料混合，再進行下一輪過濾。這樣將會使上下兩批物料產(chǎn)生“混批”，而制藥、食品等對產(chǎn)品質(zhì)量要求嚴格的精細化工生產(chǎn)是不允許“混批”的。因為如果某一時段產(chǎn)品質(zhì)量不合格，勢必要上下兩批大量的產(chǎn)品都要返工，損失非常大。

至今國內(nèi)外還沒有將管式過濾機內(nèi)剩料全部壓完、使剩料不回流的任何措施。瑞士的DIM公司曾推出專利技術(shù)即將機內(nèi)剩料用壓力壓回到過濾機內(nèi)的頂部，通過氣流噴咀形成細的液滴，再利用氣體的壓力將本來的液固過濾變成氣、液、固的三相過濾。但這項專利技術(shù)較難推廣，其原因一是氣流噴咀很容易被固相物料堵塞；二是過濾機的機體內(nèi)壁很容易沾上干固體微粒，較難清洗。

諸多制藥企業(yè)一直希望能有效解決過濾機內(nèi)無剩料回流、避免上下批物料混批問題，針對這一難題該公司技術(shù)人員首先在傳統(tǒng)過濾機的底蓋上安裝一系列垂直朝上的短微孔過濾管，開發(fā)出無剩料回流的PGH精密微孔活性炭過濾機，該機在山東新華制藥廠的咖啡因活性炭脫色液的過濾中試應用基本成功。隨后他們又將開發(fā)成功的0.3微米鋼性微孔管與PGH型結(jié)構(gòu)相結(jié)合。

改造后的機體結(jié)構(gòu)可將每批物料在本機內(nèi)全部濾完，無剩料回流，且在機內(nèi)可對炭濾餅進行洗滌和吹干（干度達50%）；由于運用了氣動或液動底蓋快開裝置，使開啟鎖閉底蓋非常方便且使用安全，大大提高了勞動效率；對結(jié)晶物料濾機外可加保溫夾套，對酸性物料濾機內(nèi)可襯防腐塑料，整機為密閉容器，無氣味外溢，改善了勞動環(huán)境。

“過濾精度達到0.5微米與0.3微米的鋼性雙層微孔管的制造配方與制造工藝”和“使管式微孔過濾機無剩料回流，機內(nèi)每批物料全部濾完，避免上下批‘混批’的過濾機結(jié)構(gòu)”是本項目的創(chuàng)新點，這些技術(shù)國內(nèi)外均未見報導，目前已申請專利。實踐證明，這些技術(shù)確實能解決制藥工業(yè)生產(chǎn)中長期存在的粉末活性炭過濾精度不高、易漏炭以及與下一批料液“混批”等兩大難題，經(jīng)浙江方圓檢測集團股份有限公司檢測，各項技術(shù)性能指標符合Q/WDL01-2000《PG系列微孔精密過濾機》企業(yè)標準的要求。