Способ получения сферического углеродного биоадсорбента

Способ получения сферического углеродного биоадсорбента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

союз сонктсних социдлистичесних

РеспуБлин

ГосудАРстБенный номитет сссР по дкллм изоБРктений и отнрцтий (21) 2723052/23-26 (22) 06.02.79 (31) 53-12140 (32) 06 .02.78 (33) Япония (46) 23.04.84. Бюл. 9 15 (72) Куниаки Хино, Йсуо Уехара, Ясуси Нисимура, Казухиро Ватанабе и Ецио Окада (Япония ) ,(71) Куреха Кагаку Когио Кабусики

Кайся (Япония), ° (53) 661.183.2(088.8) (56) 1. Патент СИЛ 9 3983053, кл. 252-430, 28.09.76.

2.. Патент Японии Р 148291, кл. С 01 В 31/16, 1976 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИ

ЧЕСКОГО УГЛЕРОДНОГО БИОАДСОРБЕНТР „ включающий формирование шариков путем диспергирования расплавленной смеси пека и ароматического растворителя в водный раствор, карбонизацию и активацию зкстрагированных шариков с последующим нанесением на

„„&3„„1О88649 А

Э(511 В >1 > 20 22 ° С 01 в 31 16 шар KH биологически совместимого покрытия О. т л .и ч cR ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения прочности биоадсорбента„ диспергирование ведут в присутствии полимера, содер-жащего углеводородные цепи, взятого в количестве 0,1-7,0% от массы смеси пека и ароматического растворителя.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и и с.я тем, что используют пек с температурой размягчения 201-225 С, содержанием углерода 94-95 мас.Ъ, атомным соотношением водород/углерод

0,54-0,61 и содержанием нерастворимой в нитробензоле фракции 2137 мас.Ъ.

3.. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве .ароматического растворителя берут бензол и нафталин.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что полимер выбирают из группы, содержащей полиэтилен, полипропилен, полибутадиен, полнстирол, этиленвинилацетатный сополимер.

1088649

Изобретение относится к способу получения сферического углеродного биоадсорбента и может быть использовано B медицинской промышленности, например в искусственных почках и печени, и т.д., а также в пищевой 5 промышленности.

Известен способ получения углеродного адсорбента для гемодиализа, включающий обработку гранул адсорбента, в том числе активированного 10 угля раствором сополимера, содержащего карбоксильную и аминогруппы, в растворителе, например диметилформамиде. На адсорбент с полимерным покрытием дополнительно наносят плаз-)5 му протеина (1 3.

Недостатком способа является то, что полимерное покрытие снижает адсорбционную способность полученного биоадсорбента, что не дает возможности использовать его в клинической практике для искусственных органов — печени и почек.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигае- 15 мому результату является способ получения сферического биоадсорбента, включающий формование шариков из расплавленной смолы — пека и ароматического растворителя путем диспергирования в водном растворе, отверждение и активацию полученных шариков, промывку, с целью удаления пыли, и нанесение на них биосовместимого полцмерного покрытия из альбумнна 23.

Недостатком известного способа является то, что полученный адеорбент не обладает достаточной прочностью, вследствие чего адсорбент при эксплуатации выделяет угольную пыль, что ограничивает использование 40 его в .искусственных органах.

Целью изобретения является повышение прочности биоадсорбента.

Поставленная цель достигается тем,45 что сбгласно способу получения сферического углеродного биоадсорбента, включающему формование шариков путем диспергирования смеси пека и ароматического растворителя в водный раствор, карбонизацию и активации экстра5 гированных шариков и нанесение на них биологически совместимого покрытия, диспергирование ведут в присутствии полимера, содержащего углеводородные цепи, взятого в количестве 0,1-7,0% от массы смеси пека и ароматического растворителя.

При этом используют пек с температурой размягчения 201-225 С, содержанием углерода 94-953, атомным отноше-60 нием водород/углерод 0,54-0,61 и содержанием нерастворимой в нитробензоле фракции 21-37 мас.Ф.

Причем в качестве ароматического растворителя берут бензол и нафталин. 65

Кроме того, полимер выбирают из группы содержащей полиэтилен, полипропилен„ полибутадиен, полистирол и этиленвинилацетатный сополимер.

Способ осуществляют следующим образом.

Смолу с точкой размягчения в диапазоне от 201 до 225 С смешивают с совместимым ароматическим соединением в качестве растворителя и после их расплавления и смешения друг с другом при температурах в диапазоне от 150 до 250 С с ними смешивают разветвленный углеводородный полимер, обладающий низкой способностью к разложению и молекулярным весом менее 500000 для лучшего смешения со смесью в диапазоне температур смешения, в количестве от 0,1 до 7Ъ от массы смеси, с последующим выливанием расплавленной смолистой смеси в воду, содержащую суспендирующее вещество и поддерживаемую при температуре в диапазоне от 50 до 200 С, при необходимости в автоклаве, и диспергированием смеси в виде сферических частиц (шариков . После этого шарики подвергают обработке для удаления ароматического соединения, использованного в качестве органического растворителя в процессе формования„ путем экстрагирования раст-. ворителем, в котором смола и полимерный материал растворяются недостаточно„ но который проявляет хорошую смешиваемость с добавленным ограническим растворителем, подвержен отверждению, карбонизации, активированию и отмывке обычным способом.

Отверждающую обработку проводят

«а воздухе, постепенно нагревая продукт от комнатной температуры, и за" вершают при температуре ниже 400 С.

Отвержденную сферическую смолу затем нагревают и карбонизируют в атмосфере И или паре и активируют при 9001000 С. Б результате этого получается сферический, мало пылящий активированный уголь высокой прочности.

В предпочтительном варианте используемая в качестве одного из компонентов исходного материала смола имеет точку размягчения ?01-225 С, содержание углерода 94-95 мас.Ъ,, атомное отношение водород/углерод

;0,54-0,61 и содержание нитробензола

,нерастворимого вещества 21-37 мас.Ъ.

Используемый термин"точка размягчения" предн= çíà÷åí для обозначения температуры, при которой пистон прибора типа "испытатель текучести

КОКА", заполненный 1 г образца, приходит к первой остановке в период уменьшения движения, которое происходит после нагрева образца при температуре, увеличивающейся со скоростью 6 С/мин, под нагрузкой

10 кг/см .Под термином "содержание

1088649 нитробензолнерастворимого вещества" понимается отношение в массовых процентах нерастворимого вещества, остающегося после добавления 1 г порошка смолы, к 100 мл нитробензола и растворения при 40 С. 5

Обычно с равным успехом применяют любую смолу, как полученную от крекинга нефти, так и полученную из ка-. менного угля.

Полученные таким образом шарики адсорбента являются истинными сферами со следующими физическими сфойствамиг диаметр частицы от 0,1 до

1,5 мм плотность частицы от 0,5 до 1,5 r/мл; удельная поверхность 35 от 800 до 1600 м /г; не менее 0,3мл/г объема пор имеет по измерениям радиус пор 100 Х и менее 0,5 мл/г объема пор имеет по измерению радиус пор в диапазоне от 100 до 100000 Х. Содержание эолы н адсорбенте составляет менее 0,5 мас.%.

Ьдсорбцию биосовместимого вещества шариками адсорбента осуществляют путем погружения их в водный раствор биологического вещества (компонента крови), например альбумина или гепарина, удаления влажных шариков из раствора и их сушки. При использовании углеродного адсорбента, на который нанесен биологический компонент,,в качестве адсорбента в искусственном органе кровь заставляют течь через адсорбент, при этом кровь и биологический компонент отлагаются на адсорбенте и удержинаются в равновесном состоянии вблизи поверхности шариков.

Пример .1. Исходный пек получают путем распыления сырой нефти месторождения Ceria в водяной пар при 2000С С со временем контактирова- 40 ния 0,005 с с последующим термическим крекингом сырой нефти, быстрым охлаждением подвергнутой таким образом крекингу нефти, ректификацией полученного таким путем смолоподобного веще- 45 ства и сбором Фракций, отгоняющихся при температуре ниже 430 С, которые при обычной температуре затвердевают в виде пека. Полученный таким путем пек характеризуется температурой раз- о мягчения 201 С, содержанием. 37%-ного нерастворимого в нитробензоле вешества, содержанием углерода 95 мас.% и атомным отношением водород/углерод, равным 0,54, и его используют для получения активированного угля.

В автоклаве на 1 л смешивают

300 r полученного таким путем пека, 100 r нафталина и полимерные матерна лы, например полиэтилен, полипропилен, полибутадиен, полистирол, эти- 6Î ленвинилацетатный сополимер в количестве от 0,1 до 7% по массе пека, и смесь расплавляют или ожижают при перемешивании и нагревании при 180 С в течение 2 ч. 65

Расплавленную смесь выливают н горячую воду, содержащую 0,5 мас.% полининилоного спирта при 160 С и другом антоклане при перемешинлнни, и диспергируют н растворе путс:и джинейшего перемешннания при 1200 об/мин в течение 20 мин для превращения н сферические частицы, после чего систему охлаждают с образованием твердых сферических частиц пеконой смеси.

После сбора частиц фильтрованием и дегидрации частиц нафталин из частиц удаляют экстракцией н -гексаном. 06работанные таким путем частицы переводят в псендоожих<енное состояние при одновременном нагревании их от комнатной температуры до 300 С со скорсстью нагрева 30 С/ч для получения несплавляющихся частиц. После этого неспланляющиеся частицы нагревают до 900 С н газовой смеси, состоящей из 50 об.% азота, 47 об.% водяного пара при 900 С и 3 об.% кислорода для преобразования в сферические частицы активированного угля (н дальнейшем именуют активиронанным углем).

В 500 мл дистиллированной воды диспергируют 100 г полученных шариков. Диспергиронанные шарики промывают в ультразвуковом промывателе с помощью ультразвуковых колебаний в течение 30 мин, затем помещают на сетку из нержавеющей стали и промывают проточной водой.. Промытые подушки диспергируют в 200 мл этанол-водяной смеси (80-20),содержащей

0,1 мас.% полигидроксиэтилметакрилата. К дисперсии осторожно добавляют

800 мл дистиллированной воды для изолирования полигидроксиэтилметакрилата в качестве независимой фазы для осуществления первого покрытия шариков полигидроксизтилметакрилатом. Покрытые шарики помещают на сетки из нержавеющей стали, промывают дистиллированной водой для удаления избытка материала покрытия и сушат для получения несодержащих пыли шариков, покрытых полигндроксизтилметакрилатом.

Пример 2. Путем ректификации кубового остатка получения этилена для удаления фракций, кипящих ниже 540 С, получают остаточный продукт с температурой размягчения 225 С,содержанием нерастворимого в нитробензоле вещества 21 мас.%, содержанием углерода 94 мас.% и атомным отношением водород/углерод 0,61, и этот продукт используют н качестве исходного пека.

В автоклане на 1 л смешинают 300г полученного таким путем пека, 100 r бенэола и 9 г (30 по весу пека полиэтилена, и все это нагревают при

170 С в течение 2 ч при перемешивании для получения расплавленной или ожиженной смеси. Эту смесь выливают

s .горячую воду, содержащую 0,5 мас.%

1088649 поливинилового спирта при 170 С в другом автоклаве при перемешивании, и диспергируют в раствор при непрерь|вном перемешивании в течение 20мин на 1?00 Об/мин для превращения в

<-.ферические частицы, с последующим

Охлаждением системы для получения твердых сферических частиц смеси.

После сбора частиц фильтрацией и дегидратации собранных частиц бенэол

В частицах удаляют зкстракцией н-гек-!ц саном. Полученные таким путем частицы переводят В псевдоожиженное состояние при Одновременном нагревании их от комнатной температуры до 300 С со скоростью нагрева 30 С в час для )5 получения Hpñïëàâëÿþùèxcÿ частиц.

После этого несплавляющиеся частицы обрабатывают по примеру 1 для превращения в сферические частицы активированного угля. 2О

В 500 мл дистиллированной воды диспергируют 100 r шариков, получен-. ных в примере 2. Затем диспергированные шарики промывают с помощью ультразвуковых волн в течение 30 мин в ультразвуковом промывателе,,исполь зуемом в примере 1. Их помещают на .сетку иэ нержавеющей стали и промыва.— ют проточной водой.

Этот продукт погружают в водный

153-ный раствор альбумина и выдерживают в течение примерно 2 ч для адсорбирования альбумина. Шарики отделяют путем слива водного раствора альбумина, а затем высушивают и получают обработанные альбумином 35 несодержащие пыли шарики.

Пример 3 (сравнительный ), К 500 мл дистиллированной воды добавляют 100 шариков из активировакного угля, полученных по известному noco-go бу. 1!)арики в воде промывают в ультразвуковом промывателе в течение 30мин и отделяют от промывочной жидкости.

Затем их вновь помещают в 500 мл свежей дистиллированной воды и подвергают той же процедуре промывки.

Затем подвергают третьей промывке.

После удаления третьей промывочной жидкости чистые шарики иэ активированного угля промывают в проточной воде. Очищенные таким образом шарики были еще не полностью свободны от угольной пыли и в дальнейшем покрывались пленкой полигицроксиэтилметакрилата способом, указанньпч в примере

СпОсОбность пОлученнОГО ацсОрбсн та к Выделению пыли определялась следующим образом: а) 10 г Образца и 50 мл дистилли;.кованной воды помещают в стеклянный с суд диамеTpoM 60 мм и вы той 80мм и вэб лтывают с амплитудой 40 мм при 250 Об/мин в течение 30 мин.

Полученную суспензию пропускают (для фильтрации через сетчатый фильтр

100 меш. и промывают свежей дистил-!!ироьакнай Водой. Фильтрат выпаривают досуха, госле чего измеряют количество полученного тонкого порошка; б ) 5 г образца пол1ещают B 200 мл колбу Эрле <ейра и добавляют В нее

50 мл дистиллированной воды. После дегазации колбу герметично эакупopHВают и B çáàëòûíàþò таким же образом, как в случае

"разу же после вэбалтывания отбирают пробу всплывшей жицкости для измерения .Коэффициента пропуокания света при гомо.!и спектрофотомера с использованием длины волны 660 нм.

Прочность адсорбента. определяют по стандарту Э/5 -К-1474.

Результаты испытаний способности к образованию пыли, прочности и других характеристик адсорбекта по предложенному и известным способам приведены в таблице.

Как следует нз представлекннх дак ньж, адсорбент по предложенному способу превосходит известн=.е по прочности и характеризуется отсутствием пылеобраэования, не теряя при этом своих адсорбционных характеристик.

Испытания полученного адсорбекта на адсорбцию различных веществ с разными молекулярными весами мочевина, мочевая кислота, креатанин, витмин В.!, инсулин показали, ч»o нанесение ка шарики биосовместимого покрытия приводит лишь к небольшому уменьшению адсорбционкой способности шариков.

При пропускакии полученного биоадсорбента крови кролика, содержащей пять единиц гепарина, было обнаружеВо что отсутствует адгеэия к шарикам кровяных тоомбоцитОВ и кОрпускуль

1088649

Сферический адсорбент

Г23

Свойства

1080

980

1030

0,56

0,45

0 р 53!

950

1150 150

Способность к образованию пыли

Не обнаружена

4,7

0,18

95. Прочность

84,1

99,0

Составитель В.Виноградова

Редактор A.Øèøêèíà Техред М.Надь- Корректор И.ЭРдейи

Заказ 2695/54 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комите:а СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб... д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная„ 4

Адсорбция йода, мг/г

Обесцвечивание карамели

Кажущаяся плотность, к/см

Удельная поверхность, и /r

Лдсорбент по предло i;GH EiOMó способу

Коммерческий активированный уголь P1)