本發(fā)明涉及血液凈化領(lǐng)域，特別是涉及一種透析液的再生方法及血液凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：血液凈化治療能夠清除體內(nèi)的毒素和廢物，控制電解質(zhì)和酸堿度平衡，移除體內(nèi)過量的體液，是治療器官功能衰竭、喪失或替代的有效療法。在傳統(tǒng)的血液凈化治療過程中，透析液都是一次性地與血液或體液交換，透析過程中需要連續(xù)的清潔水源，為了達(dá)到徹底清除毒素的效果，一次治療需要耗水60～200l左右，治療中會產(chǎn)生大量的廢棄液。通過對透析液進(jìn)行再生處理，透析液循環(huán)使用，能節(jié)約大量用水和成本，降低透析機的體積，實現(xiàn)便攜式或穿戴式治療?，F(xiàn)有技術(shù)中的透析液再生方案采用活性炭為吸附材料，能有效的清除透析液中的肌酐、尿酸等有毒分子，但是不能清除尿素。為了清除尿素，需要另外采用脲酶或電化學(xué)氧化的方式分解尿素。redy系統(tǒng)是一種常用透析液再生方案，利用脲酶將尿素分解為碳酸銨，再利用磷酸鋯陽離子交換樹脂吸附銨離子，間接達(dá)到清除尿素的目的。此方案存在著至少三種缺陷：1)脲酶和銨離子都是高危害物質(zhì)，進(jìn)入體內(nèi)會造成嚴(yán)重的后果；2)脲酶易分解失活，材料制備、保存和使用條件苛刻；3)磷酸鋯吸附陽離子會釋放出鈉離子和氫離子，導(dǎo)致透析液的酸堿和離子不平衡，需要附加調(diào)控系統(tǒng)，將酸堿和離子濃度調(diào)節(jié)到符合生理的范圍，導(dǎo)致整個系統(tǒng)復(fù)雜，不便于操控。雖然經(jīng)過幾十年的優(yōu)化和發(fā)展，仍然未實現(xiàn)商品化。利用電氧化分解尿素為氣體，結(jié)構(gòu)簡單，但是在氧化過程中，難以避免各種副產(chǎn)物的出現(xiàn)，安全風(fēng)險大。透析液再生循環(huán)是減小透析設(shè)備尺寸和重量，實現(xiàn)便攜式透析或穿戴式透析的關(guān)鍵因素之一。在透析液再生過程中，除了尿素外，其它毒素都能通過活性炭得到很有效地清除。尿素是透析液中量最大的物質(zhì)，通?；颊呙咳阵w內(nèi)產(chǎn)生的尿素量在20g左右，由于至今未能尋找到有效吸附尿素的材料，因此雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，尿素的清除仍然是困擾透析液再生的主要問題。目前清除尿素最主要的方式是通過脲酶將尿素轉(zhuǎn)化為碳酸銨，然后利用磷酸鋯吸附銨離子，進(jìn)行清除。磷酸鋯對銨離子的交換效率通常為0.6～0.8mmol/g，因而清除20g尿素通常需要1000～1300g磷酸鋯，例如商品化的sorb+tm為1300g。然而在使用過程中還存在銨離子滲出的風(fēng)險，同時脲酶也是高毒性物質(zhì)，這些都造成治療存在潛在風(fēng)險。另一方面，磷酸鋯吸附銨離子同時會釋放出鈉離子和氫離子，導(dǎo)致透析液的酸堿和離子平衡失衡，需要復(fù)雜的調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行糾正。因而該技術(shù)存在較大的缺陷。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決目前透析液再生系統(tǒng)存在的問題，本發(fā)明提供一種透析液再生方案，利用多孔材料直接吸附尿素和各種有毒分子，避免清除毒素分子過程中引入其它危害物質(zhì)，同時也避免對透析液的酸堿和離子平衡造成影響，能極大地簡化操作和控制系統(tǒng),設(shè)備體積，實現(xiàn)便攜式或穿戴式治療。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種透析液的再生方法，包括利用多孔吸附材料進(jìn)行吸附處理，以吸附去除尿素等各種有毒分子；所述多孔吸附材料的比表面積大于等于800m2/g，孔容為0.05-5cm3/g，微孔孔容大于等于0.3cm3/g，平均孔徑小于等于5nm。優(yōu)選地，所述多孔吸附材料的比表面積：1000-3000m2/g，微孔孔容：0.3-2.0cm3/g，平均孔徑：小于等于2.5nm。在本發(fā)明一種具體實施方式中，一種典型多孔吸附材料(活性炭)bet比表面積1000m2/g，微孔孔容：0.43cm3/g，平均孔徑：1.9nm。在本發(fā)明一種具體實施方式中，一種典型多孔吸附材料(活性炭)bet比表面積1700m2/g，微孔孔容：0.8cm3/g，平均孔徑：1.9nm。在本發(fā)明一種具體實施方式中，一種典型多孔吸附材料(活性炭)bet比表面積2300m2/g，微孔孔容：1.35cm3/g，平均孔徑：2.7nm。在本發(fā)明一種具體實施方式中，一種典型多孔吸附材料(活性炭)bet比表面積：1500m2/g，微孔孔容：0.69cm3/g，平均孔徑：1.8nm。本發(fā)明所述多孔吸附材料包括不溶于水且在水中穩(wěn)定的無機材料、高分子材料、無機-有機雜化材料等中的一種或幾種。在本發(fā)明一種具體實施方式中，所述多孔吸附材料為多孔碳材料，包括活性炭、碳纖維、碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯等中的一種或幾種，優(yōu)選為活性炭。進(jìn)一步地，上述透析液的再生方法，所述吸附處理時溫度為0-50℃，優(yōu)選為5-15℃。研究發(fā)現(xiàn)，在該溫度范圍內(nèi)具有更好地吸附效果。通過控制透析液的溫度，提高了多孔吸附材料尤其是活性炭的吸附能力，清除或降低透析液中包括尿素、尿酸、肌酐等毒素分子，達(dá)到透析液再生、循環(huán)使用的目的。進(jìn)一步地，上述透析液的再生方法，還包括將透析液利用離子交換材料進(jìn)行處理，以去除清除透析液中過量的鉀離子、鈣離子、鎂離子、銨離子或磷酸根離子等。所述離子交換材料包括陽離子交換材料(包括磷酸鋯、聚苯乙烯磺酸鈉樹脂、聚丙烯酸鈉樹脂、沸石等中的一種或幾種)、陰離子交換材料(包括水合氧化鋯、碳酸鋯鈉、水合氧化鐵、司維拉姆等高分子陰離子交換樹脂中的一種或幾種)等中的一種或幾種)等中的一種或幾種。進(jìn)一步地，上述透析液的再生方法，還包括對所述多孔吸附材料進(jìn)行再生處理，例如可通過高溫水溶液進(jìn)行再生處理。本發(fā)明還提供上述透析液的再生方法在血液凈化中的應(yīng)用。基于上述透析液的再生方法，本發(fā)明還提供一種血液凈化系統(tǒng)，如圖2所示，包括透析器108和吸附柱109；透析液在透析器108與血液交換后，在動力泵101的作用下進(jìn)入吸附柱109中，利用吸附柱109中的多孔吸附材料吸附清除毒素；再生的透析液進(jìn)入透析器108中與血液再次交換。超濾液通過超濾泵102排出，通過稱重反饋，可以精確的控制超濾量，用于控制患者體內(nèi)的水平衡。本發(fā)明所述再生的透析液指經(jīng)吸附柱109中的多孔吸附材料吸附清除毒素后的透析液。上述血液凈化系統(tǒng)中，吸附柱109可設(shè)置為串聯(lián)或并聯(lián)的兩只或多只；該血液凈化系統(tǒng)運行時，多只吸附柱109即可以同時工作也可以定時切換。當(dāng)定時切換時，其中一只或多只可通過高溫水溶液進(jìn)行再生處理。上述血液凈化系統(tǒng)利用多孔吸附材料，通過物理吸附的方法清除透析液中的各種毒素，可以避免對透析液的酸堿和離子濃度造成影響，因而透析液再生的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。進(jìn)一步地，上述血液凈化系統(tǒng)還包括補液泵103，用于補充經(jīng)吸附柱109吸附處理后的透析液中的鈣、鎂等無機離子。基于上述多孔吸附材料吸附的特點，采用低溫吸附的方式，可以提高多孔吸附材料的吸附容量。因而在一種改進(jìn)的方案中，上述血液凈化系統(tǒng)還包括溫度調(diào)控系統(tǒng)，用于將透析液調(diào)控至適當(dāng)溫度后再進(jìn)入吸附柱109中、和/或用于將再生的透析液調(diào)控至適當(dāng)溫度后再進(jìn)入透析器108中。具體地，如圖3、圖4所示，上述血液凈化系統(tǒng)中所述溫度調(diào)控系統(tǒng)還包括第一熱交換器201，用于將透析液溫度降至合理范圍，例如0-40℃(優(yōu)選在5-15℃，過低的溫度會引起透析液結(jié)冰或析出部分固體)，降溫后的透析液再進(jìn)入吸附柱109進(jìn)行吸附處理；上述血液凈化系統(tǒng)還包括第二熱交換器201，用于將透析液溫度升至合理范圍，例如30-45℃(優(yōu)選35-40℃，更優(yōu)選37℃左右)，升溫后的透析液再進(jìn)入透析器108中與血液進(jìn)行交換。上述血液凈化系統(tǒng)中，所述第一熱交換器201和第二熱交換器201即可以為被獨立的溫控系統(tǒng)(制冷或加熱系統(tǒng)，如圖3所示)，利用制冷泵401可以對第一熱交換器201進(jìn)行制冷，利用加熱泵402可以對第二熱交換器201進(jìn)行加熱。也可以為同一個溫控系統(tǒng)，利用熱泵301將熱量在第一熱交換器201和第二熱交換器201間循環(huán)轉(zhuǎn)移(如圖4所示)。利用熱泵301可以有效地降低系統(tǒng)的能耗，熱泵可以是壓縮制冷系統(tǒng)，也可以為半導(dǎo)體制冷裝置。在血液凈化過程中，不僅需要清除體內(nèi)的各種毒素，有時還需要降低患者體內(nèi)的鉀離子、銨離子和磷酸根等離子濃度。因而在一種改進(jìn)的方案中，如圖5和圖6所示，上述血液凈化系統(tǒng)還包括離子交換裝置110，用于清除透析液中的無機離子(鉀離子、銨離子、磷酸根等離子)；所述離子交換裝置110既可以設(shè)置于所述吸附柱之前(即透析液先經(jīng)離子交換裝置110處理后再進(jìn)入吸附柱109，如圖6所示)；所述離子交換裝置110頁可以設(shè)置于所述吸附柱之后(即透析液先經(jīng)吸附柱109處理后再進(jìn)入離子交換裝置110，如圖5所示)。離子交換裝置裝填有常用的離子交換材料或離子交換樹脂，如上文所述。在另一種具體實施方式中，上述血液凈化系統(tǒng)也可不采用離子交換裝置110，而是將離子交換材料或離子交換樹脂與所述多孔吸附材料一起裝填于所述吸附柱109中。利用離子交換樹脂清除透析液中的鉀離子、銨離子和磷酸根等離子的同時，也會清除透析液中部分鈣離子和鎂離子，導(dǎo)致體內(nèi)的鈣離子、鎂離子濃度偏低?；颊呖梢酝ㄟ^口服鈣離子、鎂離子的方式補充；也可以通過上述血液凈化系統(tǒng)進(jìn)行補充，例如上述血液凈化系統(tǒng)還包括補液泵103，用于補充經(jīng)吸附柱109吸附處理后的透析液中的成分(例如鈣、鎂等無機離子)。該補液泵103也可以補充其它礦物質(zhì)、維生素等營養(yǎng)元素。還可以通過對離子交換樹脂進(jìn)行預(yù)平衡處理，降低對鈣、鎂離子的吸附。本發(fā)明所述血液凈化系統(tǒng)各組成部分可按本領(lǐng)域常規(guī)方式連接。尿素為中性分子，本身的毒性較低，通過材料直接吸附，將能最低限度的影響透析液的有效組份，避免對透析液的酸堿和離子濃度造成影響，同時也可以避免產(chǎn)生有毒害的化合物，是解決透析液再生的最理想的方式。多孔材料是一類孔徑發(fā)達(dá)的材料，比表面積高，具有強的吸附能力，常用于一些化合物的吸附清理中。材料的吸附容量和能力與材料的比表面積及孔徑大小密切相關(guān)。通過調(diào)整孔徑大小和分布，可以有效調(diào)節(jié)多孔材料的吸附性能。本發(fā)明公開了一類有效吸附尿素的多孔材料，這類材料均具有高的比表面積和微/介孔結(jié)構(gòu)，能夠通過物理吸附的方式吸附尿素。同時公開了一種基于多孔吸附材料的透析液再生處理方案，并將其應(yīng)用于血液凈化中。本發(fā)明所述透析液是指血液凈化領(lǐng)域所用透析液，一般為含有鈉離子、鉀離子、鎂離子、鈣離子、氯離子、碳酸氫根離子、醋酸根離子等的水溶液。其中一種典型的透析液其各組分如下表所示：離子濃度mmol/l離子濃度mmol/lna+140cl-110k+2.0hco3-34ca2+1.75ch3coo-3mg2+0.75本發(fā)明所述血液凈化包括腹膜透析、血液濾過、血液透析、血液透析濾過、血漿置換等。有益效果：本發(fā)明提供一種新的透析液再生方案，利用多孔材料直接吸附清除毒素分子，避免毒素清除過程中對透析液離子濃度和酸堿平衡的影響，降低治療的風(fēng)險，簡化操作和控制系統(tǒng)使得，不僅能實現(xiàn)透析液的循環(huán)利用，而且極大地降低了透析過程中的費用，且裝置體積緊湊，方便攜帶，有很高的實用性。本發(fā)明透析液的再生方法，由于對透析液的組份影響小，避免了復(fù)雜的酸堿和離子調(diào)控系統(tǒng)，再生的透析液可以循環(huán)用于血液透析或腹膜透析等血液凈化中，實現(xiàn)各種血液凈化方式。由于技術(shù)案簡單，極大地減小了透析設(shè)備的整體體積和重量，可實現(xiàn)穿戴式或便攜式治療。附圖說明圖1:表示一種典型活性炭對尿素的吸附容量與溫度和尿素濃度的關(guān)系。圖2:表示一種血液凈化系統(tǒng)。圖3:表示一種血液凈化系統(tǒng)。圖4:表示一種血液凈化系統(tǒng)。圖5:表示一種血液凈化系統(tǒng)。圖6:表示一種血液凈化系統(tǒng)。圖7：表示實施例1中模擬液和透析液進(jìn)口、出口各組分濃度變化。圖8：表示實施例2中模擬液和透析液進(jìn)口、出口各組分濃度變化。圖9：表示實驗例2中流出液尿素濃度變化。圖2-圖6中，101:動力泵；102：超濾泵；103:補液泵；108：透析器；109：吸附柱；110：離子交換裝置；201：第一熱交換器；202：第二熱交換器；301:熱泵；401:制冷泵；402:加熱泵。具體實施方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件，或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可通過正規(guī)渠道商購買得到的常規(guī)產(chǎn)品。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。本發(fā)明所述微孔孔容、孔徑、比表面積均采用本領(lǐng)域常規(guī)方法測定。實施例1一種血液凈化系統(tǒng)，如圖3所示，包括依次串聯(lián)的透析器108、超濾泵102、動力泵101、第一熱交換器201、吸附柱109、第二熱交換器201、補液泵103；補液泵103另一端與透析器108連接，使透析液經(jīng)補液泵103后再進(jìn)入透析器108進(jìn)行交換處理；第一熱交換器201和第二熱交換器201分別連接有制冷泵401和加熱泵402；吸附柱109可設(shè)置為串聯(lián)或并聯(lián)的兩只或多只；該血液凈化系統(tǒng)運行時，多只吸附柱109即可以同時工作也可以定時切換。多個吸附柱定時切換時，其中一只或多只可以通過熱的水溶液沖洗再生。該血液凈化系統(tǒng)工作流程：透析液在透析器108與血液交換后，在動力泵101的作用下首先進(jìn)入第一熱交換器201，經(jīng)制冷處理后(降至適當(dāng)溫度)再進(jìn)入吸附柱109中，利用吸附柱109中的多孔吸附材料吸附清除毒素；再生的透析液進(jìn)入第二熱交換器201，經(jīng)升溫處理后(升至適當(dāng)溫度)，再通過補液泵103，補充經(jīng)吸附柱109吸附處理后的透析液中的鈣、鎂等無機離子后，進(jìn)入透析器108中與血液再次交換；超濾液通過超濾泵102排出，通過稱重反饋，可以精確的控制超濾量，用于控制患者體內(nèi)的水平衡。利用該血液凈化系統(tǒng)進(jìn)行血液凈化處理，模擬液至于血端，流速為100ml/min。透析液，流速為100ml/min。透析液與模擬液交換后，經(jīng)動力泵101進(jìn)入再生系統(tǒng)(即吸附柱109)中。透析液首先進(jìn)入制冷交換器201，溫度由37℃降至8±0.5℃，進(jìn)入吸附柱109中吸附，透析液再經(jīng)過第二熱交換器201后，溫度從8℃加熱至37±0.5℃，回到透析器中再與血液進(jìn)行交換。其中301為熱泵，將熱量從交換器201轉(zhuǎn)移到202中，可以減少系統(tǒng)的能量損耗。每20min分別取模擬液、透析液進(jìn)口和出口樣品，各組分濃度變化，結(jié)果見表1和圖7。本實施例中，吸附柱109為并聯(lián)的兩只，每只裝填微/介孔活性炭500g；100min后更換吸附柱；該微/介孔活性炭相關(guān)參數(shù)：bet比表面積1500m2/g，微孔孔容：0.69cm3/g，平均孔徑：1.8nm。表1采用模擬液實驗(3l)結(jié)果實施例2一種血液凈化系統(tǒng)，與實施例1相同。利用該血液凈化系統(tǒng)進(jìn)行血液凈化處理，牛血至于血端，流速為100ml/min。透析液，流速為100ml/min。透析液與模擬液交換后，經(jīng)動力泵101進(jìn)入再生系統(tǒng)中。透析液首先進(jìn)入制冷交換器201，溫度由37℃降至8±0.5℃，進(jìn)入吸附柱中109，透析液再經(jīng)過第二熱交換器201后，溫度從8℃加熱至37±0.5℃，回到透析器中再與血液進(jìn)行交換。分別取血液、透析液進(jìn)口和出口樣品，檢測各組分濃度變化，結(jié)果見表2和圖8。本實施例中，吸附柱109為并聯(lián)的兩只，每只裝填微/介孔活性炭500g；100min后更換吸附柱；該微/介孔活性炭相關(guān)參數(shù)：bet比表面積1700m2/g，微孔孔容：0.8cm3/g，平均孔徑：1.9nm。表2采用模擬液實驗(3l)結(jié)果透析前透析后清除率尿素58mmol/l6.1mmol/l90％肌酐400umol/l22umol/l95％尿酸400umol/l48umol/l88％實施例3配置好1l透析液，溫度保持25℃，用蠕動泵流過吸附柱(其中裝填100g活性炭和10g聚苯乙烯磺酸鈉)，檢測流出液中各組分濃度變化，結(jié)果見表3。該活性炭相關(guān)參數(shù)：bet比表面積2300m2/g，微孔孔容：1.35cm3/g，平均孔徑：2.7nm。表3采用模擬液實驗(3l)結(jié)果實驗例1基于微/介孔的活性炭多孔吸附材料活性炭是一類常用的多孔材料，在透析液再生中得到應(yīng)用，主要用于清除肌酐、尿酸、β2-微球蛋白等毒素分子，但是對尿素的吸附能力非常弱。目前報道的各種活性炭材料對尿素的吸附容量通常為5mg/g左右，不具有實用性?；钚蕴繉衔锏奈饺萘颗c活性炭的孔徑和孔容量相關(guān)。本發(fā)明通過大量的實驗工作，制備了一系列具有不同結(jié)構(gòu)性質(zhì)的活性炭，并測試了這些活性炭在尿素溶液中的吸附能力，測試結(jié)果列入表4中。表4活性炭對2g/l尿素溶液的吸附結(jié)果通過不同工藝條件及原料制備的活性炭對尿素的吸附能力具有明顯差異?；钚蕴縜c-1對尿素的吸附能力最低，僅為5.5mg/g，而活性炭ac-11對尿素對吸附能力是ac-1的三倍左右，達(dá)到16.8mg/g。對比活性炭的結(jié)構(gòu)參數(shù)與尿素的吸附能力，可以發(fā)現(xiàn)活性炭的微孔孔容和平均孔徑是決定活性炭對尿素吸附的關(guān)鍵因素。ac-3和ac-4的比表面積和微孔孔容均大于ac-5，但是ac-5具有更小的平均孔徑和更高的尿素吸附容量。ac-8到ac-11均具有大的孔容體積和較小的孔徑，平均孔徑<2.5nm，這些活性炭都具有高的尿素吸附容量，>12mg/g。ac-11的平均孔徑最小，僅為1.8nm，其尿素的吸附容量最高，達(dá)到16.8mg/g?；诖丝梢酝扑愠銮宄?0g尿素，需要1200g活性炭，重量僅為redy系統(tǒng)中sorb+tm(～2500g)的一半，但卻避免了離子和酸堿失衡但問題，因而采用活性炭直接吸附尿素的方案更優(yōu)。活性碳對尿素的吸附容量不僅與自身結(jié)構(gòu)特點相關(guān)外，還受測試條件的影響。圖1列出了一種典型活性炭(bet比表面積：1000m2/g，微孔孔容：0.43cm3/g，平均孔徑：1.9nm)吸附對尿素的吸附容量與溫度和尿素濃度(單位g/l)的關(guān)系。活性炭對尿素的吸附容量與尿素濃度及測試溶液的溫度均具有好的線性關(guān)系，尿素濃度越高，活性炭的吸附容量越大。測試的溫度越低，活性炭的吸附容量越大。實驗例2活性炭吸附材料的再生用蠕動泵(50ml/min)將50℃的生理鹽水溶液流過尿素吸附飽和的吸附柱(100g)，檢測流出液中尿素濃度。圖9中列出流出液尿素濃度變化。從圖中可以看出，隨著熱水的流過后，吸附柱中的尿素逐漸被淋洗出來，最后流出液中尿素的濃度幾乎為0.表明采用熱的水溶液可以使吸附柱再生。該活性炭相關(guān)參數(shù)：bet比表面積1000m2/g，微孔孔容：0.43cm3/g，平均孔徑：1.9nm。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。當(dāng)前第1頁12