活性炭超細(xì)過(guò)濾技術(shù)克服兩大難題

目前國(guó)內(nèi)外的制藥、生物、化工、食品等工業(yè)生產(chǎn)，均要求對(duì)液體物料進(jìn)行脫色操作，粉末活性炭是普遍公認(rèn)的又難于被其他技術(shù)所取代的脫色吸附劑（除非個(gè)別液體可被某種特定吸附劑取代）。在今后很長(zhǎng)一段時(shí)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(duì)粉末活性炭顆粒的要求愈來(lái)愈細(xì)、比表面積愈來(lái)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(fù)循環(huán)使用。由于傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)的精度多在1~10微米，這就帶來(lái)一個(gè)不可回避的問(wèn)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(lái)。近期我國(guó)科研人員研制出一項(xiàng)活性碳超細(xì)過(guò)濾技術(shù)，將為解決這一問(wèn)題提供幫助。

前不久，浙江省溫州市東甌微孔過(guò)濾有限公司的研發(fā)人員經(jīng)過(guò)10年時(shí)間的反復(fù)實(shí)驗(yàn)與研究，成功開(kāi)發(fā)出新型PGH系列活性炭精密過(guò)濾機(jī)。作為一種從濾材到機(jī)體結(jié)構(gòu)完全自主創(chuàng)新的新型高效超細(xì)粉末過(guò)濾機(jī)，該機(jī)型目前已在國(guó)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(guò)濾精度

傳統(tǒng)過(guò)濾方法（包括以濾布為過(guò)濾介質(zhì)的板框壓濾機(jī)、離心機(jī)和以濾網(wǎng)、濾紙為濾材的真空加壓過(guò)濾機(jī)）的過(guò)濾精度多為10微米左右，都存在漏炭弊病，即使進(jìn)行循環(huán)過(guò)濾也難以保證不漏炭，以致經(jīng)常返工重濾，導(dǎo)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(fèi)，并導(dǎo)致環(huán)境污染與生產(chǎn)環(huán)境惡化。近年國(guó)內(nèi)對(duì)活性碳過(guò)濾機(jī)中的濾材技術(shù)開(kāi)始有所改進(jìn)，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(fù)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(jiǎn)單，但濾紙難安裝，過(guò)濾面積有限，有機(jī)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(guò)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(xì)過(guò)濾，但因?yàn)閮r(jià)格太貴，耐酸性能不高，大面積的安裝相當(dāng)困難，這種濾材只適宜小規(guī)?；蛏贁?shù)特殊應(yīng)用領(lǐng)域（如非酸性物料、高溫條件下等）。

陶瓷燒結(jié)過(guò)濾管可以使炭微粒不穿漏，但其性脆抗拉強(qiáng)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(guó)外普遍使用的三級(jí)串聯(lián)過(guò)濾技術(shù)，其最小過(guò)濾精度也僅為1微米。目前國(guó)際上最新的現(xiàn)代微孔膜過(guò)濾技術(shù)（以多管濾芯的微孔膜為終端復(fù)濾，精度可達(dá)0.5微米）雖然可防止最細(xì)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(guò)濾，無(wú)法進(jìn)行因炭微粒含量相對(duì)較多而形成的活性炭濾餅過(guò)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(guò)濾機(jī)解決了高效率過(guò)濾并將物料一次全部濾完的問(wèn)題，該新機(jī)型濾材的核心技術(shù)為微孔過(guò)濾介質(zhì)的研制——即1微米以下過(guò)濾精度的微孔過(guò)濾管。該過(guò)濾管系利用聚乙烯粉制取的高分子燒結(jié)微孔過(guò)濾介質(zhì)，具有以下特性：1、過(guò)濾活性炭顆粒精度達(dá)0.3微米，過(guò)濾后濾液用0.22微米的膜檢測(cè)無(wú)炭粒；2、可耐攝氏110℃高溫，并能耐酸、堿及大部分有機(jī)溶劑；3、采用壓縮氣體對(duì)過(guò)濾管外的濾餅進(jìn)行反吹卸，同時(shí)對(duì)過(guò)濾管進(jìn)行再生，可使過(guò)濾管的使用壽命達(dá)一年以上。

機(jī)體改造避免物料“混批”

所有精密過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)基本都是垂直安裝的立式管狀過(guò)濾機(jī)，這種過(guò)濾機(jī)的最大致命傷是機(jī)內(nèi)的剩料濾不完全，在卸濾餅之前必須將機(jī)體內(nèi)部的剩料壓回到原來(lái)的物料儲(chǔ)罐中，與下批未濾物料混合，再進(jìn)行下一輪過(guò)濾。這樣將會(huì)使上下兩批物料產(chǎn)生“混批”，而制藥、食品等對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求嚴(yán)格的精細(xì)化工生產(chǎn)是不允許“混批”的。因?yàn)槿绻骋粫r(shí)段產(chǎn)品質(zhì)量不合格，勢(shì)必要上下兩批大量的產(chǎn)品都要返工，損失非常大。

至今國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有將管式過(guò)濾機(jī)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(jī)內(nèi)剩料用壓力壓回到過(guò)濾機(jī)內(nèi)的頂部，通過(guò)氣流噴咀形成細(xì)的液滴，再利用氣體的壓力將本來(lái)的液固過(guò)濾變成氣、液、固的三相過(guò)濾。但這項(xiàng)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(guò)濾機(jī)的機(jī)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(guò)濾機(jī)內(nèi)無(wú)剩料回流、避免上下批物料混批問(wèn)題，針對(duì)這一難題該公司技術(shù)人員首先在傳統(tǒng)過(guò)濾機(jī)的底蓋上安裝一系列垂直朝上的短微孔過(guò)濾管，開(kāi)發(fā)出無(wú)剩料回流的PGH精密微孔活性炭過(guò)濾機(jī)，該機(jī)在山東新華制藥廠的咖啡因活性炭脫色液的過(guò)濾中試應(yīng)用基本成功。隨后他們又將開(kāi)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(jī)體結(jié)構(gòu)可將每批物料在本機(jī)內(nèi)全部濾完，無(wú)剩料回流，且在機(jī)內(nèi)可對(duì)炭濾餅進(jìn)行洗滌和吹干（干度達(dá)50%）；由于運(yùn)用了氣動(dòng)或液動(dòng)底蓋快開(kāi)裝置，使開(kāi)啟鎖閉底蓋非常方便且使用安全，大大提高了勞動(dòng)效率；對(duì)結(jié)晶物料濾機(jī)外可加保溫夾套，對(duì)酸性物料濾機(jī)內(nèi)可襯防腐塑料，整機(jī)為密閉容器，無(wú)氣味外溢，改善了勞動(dòng)環(huán)境。

“過(guò)濾精度達(dá)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(guò)濾機(jī)無(wú)剩料回流，機(jī)內(nèi)每批物料全部濾完，避免上下批‘混批’的過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)”是本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)，這些技術(shù)國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，目前已申請(qǐng)專利。實(shí)踐證明，這些技術(shù)確實(shí)能解決制藥工業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期存在的粉末活性炭過(guò)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(cè)集團(tuán)股份有限公司檢測(cè)，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)符合Q/WDL01-2000《PG系列微孔精密過(guò)濾機(jī)》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。