автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Разработка непрерывного процесса получения геля гидроксида алюминия и его аппаратурное оформление

Ангарский государственный технологический институт

На правах рукописи

БЫСТРИЦКИЙ Леонид Дмитриевич ^ ^ ^ ^

" 3 ЩР £000

РАЗРАБОТКА НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ГЕЛЯ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ И ЕГО АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ

05.17.08. — Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степеш! кандидата технических наук

Ангарск 2000

Работа выполнена на кафедре общей химической технологии Томского политехнического университета.

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Косинцев В.И. Консультант -

кандидат технических наук Коробочкин В.В. Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Корчевин H.A. кандидат технических наук, доцент Сечин А.И.

Ведущее предприятие:

Государственное унитарное предприятие «Производственное объединение «Прогресс» (г.Кемерово)

Защита диссертации состоится 10 марта 2000г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К.064.51.01 при Ангарском государственном технологическом институте по адресу: 665835, г.Ангарск, ул.Чайковского.60, ауд. 305.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ангарского технологического института

Автореферат разослан Q, 0 Z . 2000г.

Л Ъ.Г)

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Гидроксид алюминия, в силу своих уникальных свойств, является одним из наиболее востребованных в различных отраслях народного хозяйства реагентов. Одной из стадий является получение геля гидроксида алюминия, который применяется в медицинской промышленности как самостоятельное вещество в качестве универсального и широко используемого сорбента, а также служит основой создания комплексных препаратов для ассоциированной вакцинации.

В настоящее время в медицинской промышленности, в частности в производстве иммунобиологических препаратов, реализуется периодический метод синтеза геля гидроксида алюминия, который характеризуется непрерывным изменением физико-химических условий протекания процесса, что приводит к нестабильности свойств готового продукта. Основной недостаток данной технологии - низкое значение сорбционной активности геля и слабая воспроизводимость данного показателя от партии к партии. Кроме того, отечественная промышленность не выпускает сульфат алюминия соответствующей квалификации, который можно использовать для производства геля методом осаждения, и его вынуждены закупать за рубежом.

В связи с этим была поставлена задача - разработать процесс синтеза геля гидроксида алюминия, удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к сорбентам, на основе более дешевого отечественного сырья. Наиболее перспективным решением представляется использование электрохимического метода с применением переменного тока. Основное преимущество данного способа - возможность получения чистых продуктов и формирование активной пористой структуры геля в условиях, далеких от состояния равновесия.

В «Бюллетене ВАК СССР» № 1, 1985г. опубликованы актуальные научные направления для докторских и кандидатских диссертаций по специальности 05.17.08.

В том числе:

♦ Электрохимические процессы.

♦ Исследование влияния физических полей на интенсивность протекания различных процессов, в том числе и на межфазной границе.

Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Вакцинопрофилактика на 1999-2000 г.г. и на период до 2005г. (Постановление Правительства Российской Федерации от 30 октября 1998г. № 1260, г.Москва), программой Р.Р.200 «Вузовская наука -регионам» («Прогресс и регион»).

Целью работы является совершенствование существующей технологии и разработка нового процесса электрохимического синтеза геля гидроксида алюминия, обладающего высокой сорбционной активностью и стабильными свойствами.

В связи с этим, необходимо было решить следующие задачи:

- изучить возможность применения непрерывного способа осаждения геля гидроксида алюминия, используемого в качестве сорбента иммунобиологических препаратов и установить технологические параметры, позволяющие получить гель, удовлетворяющий требованиям фармакопейной статьи;

- разработать технологическую схему и регламент опытно-промышленных испытаний, провести монтаж полупромышленной установки и провести промышленную апробацию непрерывного способа осаждения геля гидроксида алюминия;

- показать возможность получения геля гидроксида алюминия из металлического алюминия электролизом на переменном токе и определить факторы, влияющие на процесс,

-разработать математическую модель процесса и методику расчета основных размеров аппарата и параметров электрохимического окисления металлического алюминия на переменном токе;

- исследовать фазовый состав и параметры пористой структуры гидроксида алюминия, полученного методом электросинтеза.

Научная новизна. Впервые разработан процесс электрохимического синтеза геля гидроксида алюминия из металлического алюминия с использованием переменного тока промышленной частоты. Экспериментально установлены закономерности протекания электрохимического окисления металлического алюминия при различной плотности тока, температуре, концентрации электролита и разработана математическая модель процесса. Разработана методика расчета основных параметров процесса электрохимического синтеза геля гидроксида алюминия на переменном токе. Выявлены причины формирования пористой структуры гидроксида алюминия с высокой удельной поверхностью и возможности ее сохранения при термообработке геля. Впервые показана возможность применения геля гидроксида алюминия, полученного в режиме непрерывного осаждения и характеризующегося стабильными при стерилизации и хранении свойствами, в качестве сорбента вакцины клещевого энцефалита.

Практическая ценность работы. Переход на непрерывную технологию позволил сократить длительность процесса приготовления геля гидроксида алюминия за счет уменьшения времени проведения стадий осаждения и промывки готового продукта; значительно (в 4-6 раз) снизить объем промывных вод при одновременном сокращении количественного содержания примесей относительно регламентируемого показателя в 8-10

раз. Повышение сорбционкой активности в 1,5+1,7 раза позволяет пропорционально уменьшать объем геля, вводимого в вакцины в качестве депонирующего вещества. Результаты моделирования процесса электрохимического синтеза могут быть использованы для расчета основной аппаратуры производства геля гидроксида алюминия.

Реализация результатов работы. По итогам исследований разработана технологическая схема и регламент опытно-промышленных испытаний. Смонтирована полупромышленная установка получения геля гидроксида алюминия непрерывным способом осаждения на ГП «НПО ВИРИОН» (г.Томск) и проведена промышленная апробация.

г

Результаты работы нашли практическое применение в изготовлении вакцины клещевого энцефалита, что подтверждено соответствующим актом.

Экономический эффект от внедрения результатов работы на ГП «НПО ВИРИОН» (г.Томск) составил 467,9 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на технических совещаниях предприятия ГП «НПО ВИРИОН», на П-й Международной конференции «Современная вакцинология», посвященной 100-летию НПО «Биомед» (Пермь, 1998г.), региональной научно-практической конференции «Химическая и химико-фармацевтическая промышленность в современных условиях (Новосибирск, 1999г.).

Публикации. Основные результаты опубликованы в 6 статьях, получен 1 патент РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 201 наименование. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 37 рисунков, 15 таблиц и приложения на 15 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, и формулируется цель исследований.

В первой главе анализируются имеющиеся на настоящее время способы получения геля гидроксида алюминия и основные направления совершенствования существующей технологии. Показано, что для улучшения технико-экономических показателей процесса необходимо максимально сократить длительность стадий осаждения и отмывки продукта, что возможно только в условиях непрерывной технологии. Обоснованы требования к параметрам проведения процесса осаждения геля гидроксида алюминия, таким как температура, рН среды, порядок и скорость сливания реагентов. Отмечено, что в периодическом и непрерывном режимах осаждения формируется принципиально отличная структура геля гидроксида алюминия, т.е. для решения части поставленных в работе задач необходимо рассмотреть возмож-

ность перевода производства геля гидроксида алюминия на непрерывную технологию. Это, по литературным данным, должно привести к улучшению качественных показателей геля гидроксида алюминия, регламентируемых фармакопейной статьей.

Анализ литературных данных показал, что кроме способа осаждения, гель гидрлксяпэ алюминия может быть с успехом получен электрохимическим способом. Установлено, что для эффективного устранения пассивности электродов можно воспользоваться наложением на систему переменного тока промышленной частоты. Существенным преимуществом использования переменного тока является синтез оксидов металлов с развитой пористой структурой.

На основании анализа литературных источников обоснована постановка задач исследований.

Во второй главе приведено описание экспериментальных установок, методик исследований и аналитических методов, применяемых в работе.

Третья глава посвящена разработке непрерывного процесса получения геля гидроксида алюминия.

На основании анализа патентной и научно-технической литературы проведены поисковые исследования непрерывной технологии геля гидроксида алюминия. Обработка результатов (см. табл.1) показала принципиальную возможность получения геля гидроксида алюминия, обладающего физико-химическими характеристиками, удовлетворяющими требованиям фармакопейной статьи для промышленных образцов.

Таблица 1

Условия приготовления и результаты исследований поисковых серий образцов

№ серии Условия осаждения Объем промывных вод, л/л Результаты анализов

Т, °С рн Содержание, мг/мл Дисперсность отн. Оседаемость, % Сорбцнонная активность,мг/мг

БО.,2' А1

1 16,0 7,0 89,0 0,0350 4,57 0,90 28,0 1,35

2 18,0 7,0 60,0 0,0500 6,64 0,80 26,0 1,37

3 20,0 7,0 28,0 0,0030 3,90 0,83 27,0 1,68

5 20,0 7,5 11,0 0,0025 2,72 0,85 33,0 1,05

б 20,0 8,0 35,0 0,0025 3,20 0,89 34,0 1,56

7 20,0 8,3 11,0 0,0020 2,72 0,93 38,0 1,25

10 30,0 7,8 11,0 0,0015 1,62 0,90 20,0 1,48

И 30,0 8,0 30,0 0,0030 3,80 1,06 26,0 1,61

Установлены преимущества непрерывной технологии, заключающиеся в следующем. Для геля гидроксида алюминия, получаемого промышленным способом на ПП «НПО

ВИРИОН», объем промывных вод, до отрицательной реакции на анион БО.»2 , составляет 125 литров на 1 литр геля, тогда как аналогичный показатель для экспериментальных серий №№ 5,7,10 составил 11 л/л.

Таким образом, непрерывный способ осаждения способствует снижению данного показателя более, чем в 10 раз. При этом следует обратить внимание на количественное содержание аннона - в соответствии с фармакопейной статьей данная величина должна составлять не более 0,2 мг/мл. Для всех исследованных серий образцов она значительно ниже: величины 0,0015 мг/'мл (№10), 0,0020 (№7), 0,0025 (№5, №6) являются, так называемыми "следами", т.е. анион БО^' практически отсутствует.

Величина показателя сорбционной активности, регламентируемая фармакопейной статьей, должна составлять не менее 1 мг красителя конго-рот на 1 мг алюминия, входящего в состав геля. Проработка литературных источников показала, что максимальная величина данного показателя для геля, полученного при оптимальных условиях периодическим способом, составляет 1,3 мг/мг. Из табл. 1 следует, что все серии обладают сорбционной активностью, превышающей регламентируемую величину, а образцы №№3,6,11 превышают ее более, чем в 1,5 раза (соответственно 1,68; 1,56; 1,61 мг/мг).

Следующим этапом работы являлось уточнение технологических параметров процесса осаждения геля гидроксида алюминия. С этой целью были наработаны 36 образцов в различных режимах осаждения. Интервалы изменения рН и температуры были выбраны на основе литературных данных и результатов предварительных исследований. Обработка свидетельствует, что все регламентируемые показатели находятся в полном соответствии с фармакопейной статьей. Обнаруженный ранее эффект повышения сорбционной активности подтвержден практически для всех исследованных образцов (см. рис. 1 и 2). При этом образцы № 1 и № 2 показали величину 1,77мг/мг, что более, чем в 1,7 раза превосходит соответствующий показатель для промышленных партий ГП «НПО ВИРИОН».

Для промывки образцов геля расходовалось от 20 до 30 литров промывной воды на 1 литр геля, что в 4-6 раз ниже аналогичного показателя для промышленных партий. Эффект снижения количества примесей и объема промывных вод для достижения данного результата свидетельствует о повышении степени гидролиза исходных реагентов при соосаждении в непрерывном режиме.

Представлены результаты испытаний 10 экспериментальных серий геля гидроксида алюминия, наработанных при оптимальных, с нашей точки зрения, параметрах - температуре 20°С и рН 6,5. Определение физико-химических показателей качества геля проведено в ОБТК ГП «НПО ВИРИОН». Одна из серий использована для приготовления экспериментальной вакцины клещевого энцефалита и испытана я условиях и по методикам ГП «НПО ВИРИОН».

6,5 7 7,5 рН осаждения

7 7,5 рН осаждения

6,5 7 7,5 8 рН осаждения

6,5 7 7,5 8 рН осаждения

Рис. 1. Гистограммы сорбционной активности образцов при различных рН Температура: А-20°С; Б-40°С; В-60°С; Г-70°С

30 40 50 60 Температура, °С

30 40 50 60 70 Температура, °С

В

1,6 /

1,4 / §

5 г и 1,2 1 / Й

5 А /

о я п Й 0,8 щ

ю о. 3 0,6 /

и Е 0,4 ||

я 0,2 щ

0 20

30 40 50 60 Температура, °С

Температура, С

Рис. 2. Гистограммы сорбционной активности образцов при различных температурах Температура: А-рНб.0; Б-рН6,5; В-рН7,5; Г-рН8,5

Отмечена полная воспроизводимость результатов и стабильность свойств образцов геля гид-роксида алюминия после стерилизации.

Далее в главе приведен критический анализ существующей технологии геля гидрокси-да алюминия ГП \<НГЮ ВИРИОН», на основании которого рекомендована модернизация технологической схемы и аппаратурного оформления стадии осаждения с целью ее реализации в непрерывном режиме. На рис. 3 представлена разработанная технологическая схема приготовления геля гидроксида алюминия в непрерывном режиме. Сделано заключение о необходимости проведения опытно-промышленных испытаний с последующим промышленным внедрением предлагаемой технологии.

В четвертой главе приводятся экспериментальные исследования факторов, влияющих на процесс электрохимического синтеза геля гидроксида алюминия под действием переменного тока промышленной частоты, математическое описание процесса, анализ состава и характеристики пористой структуры гидроксида алюминия.

Важную роль в процессе окисления металлов электролизом на переменном токе играет электролит, правильный выбор которого является одним из определяющих факторов. На основании сформулированных требований, изучив термодинамические возможности и химические свойства реагентов, предложено использовать в качестве электролита раствор хлорида аммония. Экспериментально выявлена оптимальная концентрация электролета, при которой скорость разрушения алюминия под действием переменного тока максимальна. Полученные зависимости представлены на рис.4.

я. гЛсм^чэс)

0.4

0.3

Рис.4. Зависимости скорости разрушения алюминия от концентрации электролита при Т = 80°С (плотность тока: 1-1,73, 2-1,00; 3-0,75; 4-0,50 А/см2)

02

0,1 -

Концентрация N4,0, Ч масс.

Скорость разрушения (ц) определялась из выражения: Дт

где Д ш - потеря массы электродами, г; Б - рабочая поверхность электродов, см2; т. - время электролиза, ч.

Из приведенных кривых видно, что зависимости носят экстремальный характер и максимальная скорость разрушения постигается при. концентрации хлорида аммония, рав. ной 13,0 % масс. С увеличением плотности тока скорость процесса возрастает.

Влияние температуры и плотности тока, при вы-

ц гДшЧас)

бранной оптимальной концентрации электролита, иллюстрируют зависимости, приведенные на рис.5.

Рис.5. Зависимости скорости разрушения алюминия от плотности тока при различных температурах (1-60; 2-70; 3-80; 4-90; 5-100 °С).

о 0.5 то и го

Плотность ш. ^Ъ«2

Ход кривых отчетливо показывает, что влияние температуры на процесс значительно меньше, чем плотности переменного тока. Кривые, соответствующие температурам с 10-ти градусным интервалом от 60 до 100 °С, близки друг к другу. Самой низкой скоростью характеризуется процесс при 60 °С, в интервале 70-100 °С она имеет незначительную тенденцию к снижению с повышением температуры. С ростом плотности тока скорость постоянно возрастает при всех указанных температурах, и максимум ее приходится на Т=70°С.

Опираясь на проведенные исследования, можно констатировать, что скорость разрушения алюминия в интервале исследуемых параметров достигает значений 3,0-3,7 кг/м2-ч. При этом скорость образования гидроксида алюминия, без учета потерь на технологических стадиях, может составить 9,5-10,6 кг/м2-ч.

Математическая модель процесса электросинтеза геля гидроксида алюминия построена на основе экспериментальных исследований. В ней были учтены такие факторы, как изменение электропроводности и рН растворов электролита различной концентрации; рассчитаны равновесные электродные потенциалы для наиболее вероятных реакций, приводящих к образованию А1(ОН)д. При разработке математической модели использована следующая совокупность реакций:

в анодный полупериод

2А1 + бОН" = 2А1(ОН)3 + бе, (2)

в катодный полупериод

6Н20 + 6е = ЗН2+60Н\ (3)

Далее, А1(ОН)з дегидратирует по реакции

2Л1(ОН)3 = А12Оз • Н20 + 2Н20. (4)

Суммарная реакция процесса

2А1 + 4Н20 = А120з ■ Н20 + ЗН2. • (5)

В кинетической модели процесса было учтено, что реакции 2 и 3, в условиях наложения переменного тока, протекают одновременно на двух электродах. Модель позволяет рассчитывать скорости превращения всех веществ - участников реакций 2-5 и представляет собой систему дифференциальных уравнений первого порядка:

= -21У1; (6)

ат

^ = (7)

ат

<*тн2о dx

dm„

= -Щ-Щ; (8)

dr

- = 3(F, + 3fV2; (9)

dmAh(h.Hl0 ■

dx

dmAhoy¡uo dx

где W| и W2 скорости разрушения 1-го и 2-го алюминиевых электродов, соответственно.

В предложенной кинетической модели скорости реакций рассчитывают по уравнениям вида

W¡=k0-C"> .exp(^i^); (12)

1 0 oír RT

tV2 = k0 ■ C"2 • ехр(",T1;F), (13)

2 0 oír RT

где Wi, W2 - скорости реакций, моль/см2, с; ко - предэкспоненциальный множитель; а - кажущийся коэффициент переноса; r|i, г|2 - деполяризация на электродах, В; F - постоянная Фарадея; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(мольК); Т - температура. К; Сои- - концентрация ионов гидроксила в растворе хлорида аммония, моль/л; П], п2- эмперические коэффициенты, определяемые по экспериментальным данным.

Представленные выражения позволили построить математическую модель процесса электрохимического синтеза геля гидроксида алюминия, которая описывает скорость разру-

шения электродов в зависимости от изменений температуры, плотности тока и концентрации электролита. Система дифференциальных уравнений 6-11 решена численным методом Рун-ге-Кутта четвертого порядка. Анализ работоспособности модели, на основании оценки по критерию Фишера, показал, что она адекватно описывает процесс.

Любое промышленное производство характеризуется производительностью аппаратов и устройств, применяющихся в нем. В настоящей главе приведена методика расчета основных размеров аппарата и параметров процесса электрохимического окисления металлического алюминия на переменном токе.

Общая поверхность электродов, необходимая для обеспечения производства заданного количества гидроксида алюминия (П), выражается следующим образом

5 =-^-. (14)

2,89 • ^ • т 4 '

Рассчитать общее количество электродов, при известной рабочей поверхности одного из них (5к), позволяет выражение

"=,,„ " +'• (15)

2,89-д-т-^

На основании размеров электродов, выбранных по сортаменту, и приведенных выражений 14 и 15 рассчитываются длина, ширина и высота аппарата, т.е. основные размеры.

Для поддержания стабильного режима электролиза необходимо сохранять постоянную концентрацию электролита, соответствующую оптимальному значению. Если учесть, что при образовании I моля А1(ОН)3 в процессе электросинтеза расходуется 3 моля НгО, то в электролизер, для сохранения ионного состава, необходимо добавлять воду в количестве, рассчитанном по выражению

=1,88 (16)

В этом же разделе главы приведен расчет статей расхода электрической энергии, потребляемой установкой в стационарном режиме:

Ш = + \Ущо + ШН2 + Шпог , (17)

где Шт, \У1Х, \Vh2o, \Vii2, \\гг, \У„от - энергия, расходуемая на выделение тепла, электрохимические реакции, на нагрев воды, поступающей в электролизер, на потери с отходящим водородом, на нагрев электролита, с удаляемым гелем гидроксида алюминия, на потери в окружающую среду, соответственно.

На основании расчета энергетического баланса 17 определено количество тепла, которое необходимо отводить в непрерывном режиме работы для поддержания оптимальной температуры процесса. Получена формула для определения расхода охлаждающей воды, выраженного через параметры процесса:

0,95^.(1-^^) __1М

с,;л (/»-/.)

5-Ю-4 ■Ч^\[С1^0(Топт -Тн)-4,79Ср2 ■Тппт] + 1ДСггТ„пт - Сэр(2Топт-Тн )]}

С™(1к -/„)

(18)

Четвертый раздел главы посвящен исследованию состава и характеристик пористой структуры, влияющих на сорбционную емкость продукта электросинтеза. Отмытый от электролита и высушенный продукт подвергался рентгенофазовому анализу на приборе ДРОН-ЗМ. Расшифровка рентгенограмм показала, что продукт обладает аморфной структурой -рентгенографические максимумы имеют вид сильно размытых уширенных пиков, которые по своему положению указывают на наличие псевдобемитной структуры. С увеличением температуры прокаливания происходит упорядочение структуры. При 400 °С появляются более четкие максимумы, соответствующие наиболее интенсивным пикам, относящимся к бемиту.

В целом, при дегидратации прослеживается переход гидроксида алюминия в а-форму по схеме:

Псевдобемит —> окристаллизованный бемит —> у-А12Оз -> О-АЬОз -> а-А1203. Это подтверждается дифференциально-термическим и термогравиметрическим анализами.

Исследования дисперсности сухого гидроксида алюминия показали, что средний размер частиц составляет 7,22 мкм. С помощью ЭМА удалось установить, что продукт представляет собой агрегаты, состоящие из более мелких частиц. Это хорошо согласуется с литературными данными.

Подробную и достоверную информацию о пористой структуре позволили получить результаты измерений адсорбции азота на поверхности твердого тела. Комплексные исследования образцов, прокаленных при различных температурах, проведены в лабораториях Института катализа (г.Новосибирск). Результаты определений параметров пористой структуры с использованием метода БЭТ приведены в табл. 2.

Как видно из табл.2, максимальной удельной поверхностью обладает образец, высушенный при температуре 200 °С, средний диаметр пор которого составляет 99,5 Л. Объем пор, в подавляющем большинстве, обеспечен наличием мезопор, диаметры которых распределены в диапазоне 37,7-928,4 А. Образовавшуюся структуру можно охарактеризовать как разнороднопористую. Максимум распределения объема пор приходится на диаметр - 43 А.

Таблица 2

Значения параметров пористой структуры образцов гидроксида алюминия, полученных электросинтезом на переменном токе

Температура термообработки, °С Удельная поверхность, м2/г Суммарный объем пор, см3/г Объем микро-пор, см'/г Средний диаметр пор, А

200 371,6 0,9241 0,0093 99,5

400 321,7 0,9512 0,0008 118,3

600 268,6 0,8646 0,0016 128,7

800 234,7 0,8586 0,0045 146,3

Представленные данные согласуются с результатами большинства работ, полученных с применением метода непрерывного осаждения, а параметры пористой структуры во многом превосходят показатели, приводимые в отечественной и зарубежной литературе. В итоге подтверждается факт формирования активной пористой структуры гидроксида алюминия в условиях, далеких от состояния равновесия.

Подтверждением сказанному следует считать хорошую коррелируемость основных показателей гелей гидроксида алюминия, определяемых согласно фармакопейной статьи, полученных электросинтезом и осаждением.

На основании всего изложенного можно констатировать: решение ряда научных и практических задач позволило в конечном итоге достичь поставленной цели. В результате проделанной работы предложена гибкая аппаратурно-технологическая схема производства геля гидроксида алюминия. Основным взаимозаменяемым модулем схемы является реакторный узел ТО-1-5, в котором, в зависимости от используемого сырья, осуществляется собственно процесс синтеза геля гидроксида алюминия либо методом непрерывного осаждения из сульфата алюминия содой, либо методом электрохимического окисления металлического алюминия с использованием переменного тока промышленной частоты. В том и другом случаях гарантируется высокое качество получаемого продукта со стабильными характеристиками, удовлетворяющими требованиям фармакопейной статьи.

Предлагаемая модернизация схемы позволяет в меньшей степени зависеть от конькж-туры сырьевого рынка, мобильно реагируя на изменение цены на реагенты.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ВЫВОДЫ

1. Разработан процесс получения геля гидроксида алюминия из металлического алюминия электролизом на переменном токе промышленной частоты. Экспериментально определены факторы, влияющие на процесс окисления алюминия при поляризации переменным током. Установлено, что наряду с составом электролита, на скорость окисления алюминия оказывают влияние плотность переменного тока, концентрация электролита и температура.

2. Установлено влияние технологических параметров стадии осаждения на физико-химические свойства геля гидроксида алюминия, определены параметры, позволяющие получить гель, обладающий характеристиками, удовлетворяющими требованиям фармакопейной статьи, а по основному показателю - сорбционной активности - превышающий аналогичный для промышленных образцов в 1,5-1,7 раза.

3. Получены исходные данные, на основании которых разработана технологическая схема и регламент непрерывного процесса получения геля гидроксида алюминия, которые внедрены на ГП «НПО ВИРИОН». Установлено, что наряду с повышением качества получаемого сорбента, наблюдается значительное (в 4-6 раз) снижение объема промывных вод при одновременном уменьшении количественного содержания примесей.

4. Разработана математическая модель электрохимического синтеза геля гидроксида алюминия, адекватно описывающая процесс в широком интервале варьирования технологических параметров.

5. Разработана методика расчета, позволяющая на основании полученных экспериментальных зависимостей и кинетических закономерностей определить основные размеры аппарата, а также материальные и энергетические затраты на процесс.

6. С помощью рентгенофазного анализа установлено, что продукт электросинтеза обладает аморфной структурой. Адсорбционными методами изучены параметры пористой структуры сухого и прокаленного при различных температурах гидроксида алюминия, полученного методом электрохимического синтеза. Установлено, что продукт, образующийся в условиях, далеких от состояния равновесия, т.е. с использованием процесса электролиза на переменном токе, обладает высокими значениями удельной поверхности (до 370 м2/г), объема поро-вого пространства (до 0,95 см3/г) и дисперсности.

7. Изготовлена вакцина клещевого энцефалита, сорбированная на опытно-промышленном образце геля гидроксида алюминия; определены физико-химические характеристики вакцины по методикам и в условиях ГП «НПО ВИРИОН»; установлено, что экспериментальная вакцина полностью соответствует требованиям фармакопейной статьи.

Результаты работы внедрены на ГП «НПО ВИРИОН» (г.Томск), экономический эффект от внедрения составил 467,9 тыс. руб.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях

1. Быстрицкий Л.Д., Швалев Ю.Б., Медведев М.Д., Долженко H.H., Косинцев В.И., Коро-бочкии В.В., Ковалевский Е.П. Непрерывная технология получения геля гидроксида алюминия для вакцины клещевого энцефалита. //Тезисы докл. II Международной конференции, посвященной 100-летию Пермского НПО «Биомед», -Пермь: 1998.-С.83.

2. Быстрицкий Л.Д., Коробочкин В.В., Косинцев В.И., Долженко H.H., Ковалевский Е.П., Медведев М.Д., Швалев Ю.Б. Технология получения чистого гидроксида алюминия в виде геля или ультрадисперсного порошка. // Тезисы докл. II Международной конференции, посвященной 100-летию Пермского НПО «Биомед», -Пермь: 1998. -С.84.

3. Патент № 2135411 РФ. Электрохимический способ получения оксида алюминия /В.И.Косинцев, В.В.Коробочкин, Е.П.Ковалевский, Л.Д.Быстрицкий. Опубл.27.08.99, Б.И. № 24

4. Швалев Ю.Б., Быстрицкий Л.Д., Медведев М.Д., Шарыгин Д.Е.. Разработка непрерывной технологии геля гидроксида алюминия, применяемого в качестве сорбента иммунобиологических препаратов. // Тезисы докл. Региональной научно-практ. конф. «Химия и химико-фармацевтическая промышленность в современных условиях». - Новосибирск: 1999. -С.81.

5. Коробочкин В.В., Быстрицкий Л.Д., Ковалевский Е.П., Ханова Е.А. Получение геля гидроксида алюминия электрохимическим способом. И Тезисы докл. Региональной научно-практ. конф. «Химия и химико-фармацевтическая промышленность в современных условиях». -Новосибирск: 1999. -С.82.

6. Коробочкин В.В., Косинцев В.И., Быстрицкий Л.Д., Швалев Ю.Б., Ханова Е.А., Коновалов Д.В. Электрохимический синтез геля гидроксида алюминия с помощью переменного тока//Сибирский медицинский журнал, 1999, Т. 15, Кч 3-4. - С.37-38.

7. Швалев Ю.Б., Быстрицкий Л.Д., Косинцев В.И., Медведев М.Д., Коробочкин В В., Шарыгин Д.Е. Исследование непрерывной технологии геля алюминия гидроксида, применяемого в фармацевтической промышленности //Сибирский медицинский жупи^п, 2000, Т.16, №1.-С.28-31. ^

Подписано к печати 07.02.2000. /rv ЛУ/

Тираж 100 экз. Бумага офсетная.

ИПФ ТПУ. Лицензия ЛТ№ 1 от 18.07.94. М/

Типография ТПУ. 634034 Томск, пр. Ленина, 30. //>