活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　使用活性炭作为酒石黄的吸附剂。吸附研究在pH和温度的控制条件下进行。发现pH在吸附过程中起到的作用。酒石黄(E102或FD&C黄5)是最常用的食品添加剂之一。在以下食品中可以找到：软饮料，速食布丁，风味薯片，奶油冻粉，汤，调味汁，冰淇淋，糖果，口香糖，果酱，果冻，果酱，芥末，酸奶和其他方便食品。其他非营养性产品如维生素，抗酸剂也可以含有酒石黄。对于人类来说，酒石黄被认为是一种有毒物质，可以导致多动症和其他行为问题中起催化剂的作用。

　　酒石黄也可能导致哮喘，湿疹，甲状腺癌和狼疮等。酒石黄似乎引起所有偶氮染料的最过敏反应。其他有害反应可包括偏头痛，视力模糊和瘙痒。酒石敏感性主要表现为荨麻疹。它具有很高的水溶性，最大限度地发挥其有害作用。这期我们使用活性炭研究了酒石黄的吸附。最常见的工业吸附剂是活性炭。它是已知的最老的吸附剂，通常使用两种基本活化方法中的一种来制备。物理和化学。活性炭(AC)吸附被广泛用来去除颜色和有机污染物，由于其延伸表面区域，孔隙结构，高的吸附容量和高程度的表面的反应性。活性炭由于其强大的吸附性能可以有效地与一些有害物质结合。活性炭可以将毒素吸收或保持在其表面，并阻止其在消化道中的吸收。它也可以用于药物过量的治疗。但是，中毒时使用的活性炭通常以粉末形式或悬浮于液体中。

　　本研究旨在探讨口服食品级活性炭在模拟肠胃内条件下吸附去除毒性酒石黄食用色素的能力。该研究已经在不同的变量下进行，如pH，温度，吸附剂剂量和染料浓度。在37℃的强酸性溶液中检查了盐度和通常存在于胃中的一些添加剂如单糖和二糖，糖精和阿斯巴甜以及一些表面活性剂的影响。

　　试验开始材料准备活性炭1.2两种，柠檬黄(图1)，5-羟基-1-(4-磺酸基苯基)-4-(4-磺酰基苯基偶氮)-β-吡唑-3-羧酸三钠是偶氮染料(CI编号= 19140，EEC编号= E- 102)，分子式C 16 H 9 N 4 Na 3 O 9 S 2，分子量534.4。所有其他试剂均为AR级。

　　活性炭吸附酒石黄

　　通过将所需量的染料溶解在去离子水中制备500mg L -1储备溶液。通过连续稀释获得所需浓度的工作溶液。使用双光束分光光度计在428nm处对比去离子水作为空白对吸附前后的染料浓度进行分析。以5000rpm 离心后，测定上清液中酒石黄的浓度，每次测定取平均值两次。

　　间歇吸附实验在温度(37℃±1)下进行。吸附剂材料的已知重量加入到50ml染料溶液，用50至300毫克的L的初始浓度-1。彻底使用具有100 rpm的速度磁力搅拌器添加吸附剂的所需剂量(4-20克L-之后将内容物搅拌-1)为接触时间(5-120分钟)的特定时间段。通过加入1M HCl或1M NaOH溶液将测试溶液的pH调节至所需值。平衡后，确定最终浓度(C e)，并使用以下关系计算染料的百分比去除率：

　　其中C 0和C e分别是染料的初始和最终(在平衡时)浓度(mg L -1)

　　活性炭剂量的影响

　　吸附剂用量对平衡吸收的影响见表2。取所述吸附剂的剂量2-10 GL之间-1在50 MGL的初始染料浓度-1。随着活性炭剂量的增加，吸附量增加。增加吸附剂剂量可归因于增加的吸附剂表面积和更多吸附位点的可用性。染料qe的平衡浓度值随着吸附剂用量的增加而减小。解释这个结果的因素是吸附位点在吸附反应过程中保持不饱和状态，而吸附剂位点可用位点的数量增加。

表1：活性炭剂量对平衡时去除百分比的影响。

　　初始pH值对活性炭吸附的影响

　　考察了溶液酸度对活性炭对柠檬黄吸附的影响，初始pH范围为1.5〜11.0，见图1。吸附研究在37℃进行。染料的典型pH值与百分比的去除在较高的pH值下显示出染料百分比的显着降低。观察到pH值高于6.0的染料吸收的减少，此后观察到吸附量没有变化。对于AC1和AC2，在pH1.5分别达到染料的最大摄取(43.4和56.2%)。因此，选择pH 1.5作为进行后续研究的最佳值。该pH值也是人类胃的近似pH值。得到的结果表示因质子化而增加中和吸附剂表面上的负电荷，这有利于扩散并提供吸附剂的更多活性表面，由此在其表面处产生更大的吸附。溶液的pH控制吸附剂和被吸附物之间的静电相互作用。随着pH的增加，去除百分比的降低可能是由于去质子化，这阻碍了吸附剂和山梨酸之间的静电力，导致吸附能力降低。pH对AC吸附容量的影响与以前水溶液中吸收酒石黄的结果是一致的。

　　图1：在37℃，C 0 100mg L -1和活性炭剂量4g L -1下，pH对平衡地向酒石酸活性炭1和活性炭2平衡去除百分数的影响。

　　初始染料浓度的影响

　　初始染料浓度在50〜300 mg L -1柠檬黄对AC1和AC2吸附效率的影响，结果如图2所示。从图中可以看出，随着酒石黄初始浓度的增加，酒石黄脱除百分比降低。虽然吸附百分比随初始染料浓度的增加而降低，但每单位质量吸附剂吸附染料的实际量随着试验溶液中染料浓度的增加而增加。为AC1的单元吸附从10.85增加MGG -1至35.70 MGG -1作为供试品溶液的酒石黄浓度从50 MGL增加-1至300 MGL -1。类似大号 Y，对AC2单元吸附从14.05增加MGG -1至50.1 MGG -1作为染料浓度从50 MGL增加-1至300 MGL -1。

　　图2：初始染料浓度对温度37℃和交流剂量4 g L -1平衡时去除百分比的影响。

　　本研究进行了检查活性炭吸附水溶液人造色素酒石黄的能力。活性炭片似乎是一种很有前途的吸附剂，用于在模拟肠胃环境下从水溶液中除去酒石黄像条件。去除过程的最佳pH约为1.5。染料去除的程度随着染料初始浓度的降低而增加，并且随着接触时间和活性炭剂量的增加而增加。在两种类型的活性炭上吸附酒石黄在短时间内发生并且在两种类型的片剂中在约90分钟内达到平衡。在相同的条件下，活性炭2比活性炭1具有更高的吸附容量。吸附过程被发现是放热的。活性炭1的吸附过程是放热和非自发的，活性炭2是自发的。熵变的值提示有利吸附的可能性。

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