Введение к работе
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 гадроксида алюминия, обладающего высокой сорбционной активностью и стабильными свойствами.
В связи с этим, необходимо было решить следующие задачи:
изучить возможность применения непрерывного способа осаждения геля гидрокснда 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 гндроксида 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 гидрокснда 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 гидрокснда 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 гадроксида 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-Ю
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 опьпно-промышленных испытаний. Смонтирована полупромышленная установка получения геля гидроксида алюминия непрерывным способом осаждения на ГП «НПО ВИРИОН» (г.Томск) и проведена промышленная апробация. 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.