大孔吸附树脂技术2007年06月06日星期三 02:50 P、M、大孔吸附树脂技术以大孔吸附树脂为吸附剂,利用其对不同成分得选择性吸附与筛选作用,通过选用适宜得吸附与解吸条件借以分离、提纯某一或某一类有机化合物得技术。
该技术多用于工业废水得处理、维生素与抗生素得提纯、化学制品得脱色、医院临床化验与中草药化学成分得研究。
它具有吸附快,解吸率高、吸附容量大、洗脱率高、树脂再生简便等优点。
大孔吸附树脂它就是一种具有大孔结构得有机高分子共聚体,就是一类人工合成得有机高聚物吸附剂。
因其具多孔性结构而具筛选性,又通过表面吸附、表面电性或形成氢键而具吸附性。
一般为球形颗粒状,粒度多为20-60目。
大孔树脂有非极性(HPD-100,HPD-300,D-101,X-5,H103)、弱极性(AB-8,DA-201,HPD-400)、极性(NKA-9,S-8,HPD-500)之分。
大孔吸附树脂理化性质稳定,一般不溶于酸碱及有机溶媒,在水与有机溶剂中可以吸收溶剂而膨胀。
大孔吸附树脂技术得基本装置恒流泵吸附原理根据类似物吸附类似物得原则,一般非极性树脂宜于从极性溶剂中吸附非极性有机物质,相反强极性树脂宜于从非极性溶剂中吸附极性溶质,而中等极性吸附树脂,不但能从非水介质中吸附极性物质,也能从极性溶液中吸附非极性物质。
操作步骤1)树脂得预处理预处理得目得:为了保证制剂最后用药安全。
树脂中含有残留得未聚合单体,致孔剂,分散剂与防腐剂对人体有害。
预处理得方法:乙醇浸泡24h→用乙醇洗至流出液与水1:5不浑浊→用水洗至无醇味→5%HCl通过树脂柱,浸泡2-4h→水洗至中性→2%NaOH通过树脂柱,浸泡2-4h→水洗至中性,备用。
2)上样将样品溶于少量水中,以一定得流速加到柱得上端进行吸附。
上样液以澄清为好,上样前要配合一定得处理工作,如上样液得预先沉淀、滤过处理,pH调节,使部分杂质在处理过程中除去,以免堵塞树脂床或在洗脱中混入成品。
上样方法主要有湿法与干法两种。
3)洗脱先用水清洗以除去树脂表面或内部还残留得许多非极性或水溶性大得强极性杂(多糖或无机盐),然后用所选洗脱剂在一定得温度下以一定得流速进行洗脱。
4)再生再生得目得:除去洗脱后残留得强吸附性杂质,以免影响下一次使用过程中对于分离成分得吸附。
再生得方法:95%乙醇洗脱至无色,再用2%盐酸浸泡,用水洗至中性,再用2%NaOH浸泡,再用水洗至中性。
注意:再生后树脂可反复进行使用,若停止不用时间过长,可用大于10%得NaCl溶液浸泡,以免细菌在树脂中繁殖。
一般纯化某一品种得树脂,当其吸附量下降30%以上不宜再使用。
吸附树脂得筛选要达到最佳得分离纯化效果,必须正确有效得选用树脂。
树脂得选用应从树脂对欲吸附成分得吸附量与解析率实验结果综合考虑。
1)吸附量得测定静态吸附法:准确称取经预处理得树脂各适量,置适宜得具塞玻璃器皿中,紧密加入一定浓度得欲分离纯化得中药提取物得水溶液适量,置恒温振荡器上振荡,震动速度一定,定时测定药液中药物成分得浓度,直至吸附达到平衡。
计算吸附量Q、Q=(C0-Cr)·V/W动态吸附法:将等量已预处理得树脂各适量,装入树脂吸附柱中,药液以一定得流速通过树脂床,测定流出液得药物浓度,直至达到吸附平衡。
计算各树脂得比上柱量(S),然后用去离子水清洗树脂床中未被吸附得非吸附性杂质,计算树脂得比吸附量(A)。
S=(M上-M残)/M A=(M上-M残-M水洗)/M静态法较动态法简单,可控性强,但动态法更能真实反映实际操作得情况。
2)解析率得测定由于树脂极性不同,吸附作用力强弱不同,解吸难易也不同,若吸附过强,解析太难,解析率过低,产品回收率低,损失太大,即使吸附量再大,也无实际意义。
静态法:取充分吸附得各种树脂,分别精密加入解吸剂,解吸平衡后,滤过,测定滤液中吸附成分得浓度。
根据吸附量计算解吸率。
动态法:将解吸剂以一定得速度通过树脂床,同时配合适当得检测方法以确定解析终点,然后测定解吸液中药物得浓度。
注意:解吸效果得评价不能只以解吸率得大小来衡量,而应结合产品得纯度与比洗脱量对所选用得树脂与解吸剂作比较全面得评价。
吸附条件得确定柱子得粗细,上样液得浓度,pH值,上样液吸附得速度,温度都会影响大孔树脂得吸附能力,现分别介绍:玻璃柱粗细在分离、纯化过程中,玻璃柱子得粗细影响分离结果,当柱子太细,有机溶剂洗脱时,树脂易结块,柱子壁上有很多气泡,使得流速越来越慢、到最后流速几乎为零,所以选用柱子时不能选用太细得玻璃柱。
1)吸附液得浓度吸附液得浓度对大孔树脂得分离纯化影响很大。
对于一定量树脂,浓度太低,尽管吸附效率高,但就是不能完全发挥树脂得作用,浪费树脂且生产效率低;浓度太大,树脂得吸附容量增加,但同时泄漏较多,造成了药液得浪费。
所以在生产过程中,为了提高生产效率且不造成浪费,单柱吸附时,上柱液含生药量以在泄漏点附近为宜;若多柱串联吸附上柱液含生药量以接近饱与点为宜。
泄漏点得测定方法:将药液按少量多次得原则,在确定得吸附条件下以一定得流速分次通过树脂床,每次收集流出液,按法分析药物组分,若在某一时段收集得流出液中在分析方法误差所允许得条件下,测得该药物组分,则从开始到此时所上样得药液体积总与就就是树脂在该吸附条件下对这一药物组分得泄漏点。
2)吸附液得pH值在大孔树脂得吸附过程中,药液得pH影响也尤为重要。
根据化合物结构得特点调整原液得pH值,可以达到较好得吸附效果。
树脂对某种物质得吸附,特别就是对生物碱与黄酮类物质得吸附,很大程度上受它得解离程度得影响。
对非极性吸附树脂来讲,酸性物质在酸性条件下,以分子形式存在,易被树脂吸附,而在碱性环境下,以离子形式存在,物质不易被吸附。
因此,原液pH会影响树脂吸附性能。
3)药液上样吸附得速度药液上样吸附得速度对树脂得吸附能力也有一定得影响。
随着上样液流速得加大,从柱中泄漏出得液体也在不断加大,树脂吸附量在减小。
流速过快时,树脂与被吸附物质分子间来不及充分接触,致使分子不能充分扩散到树脂内表面,就随着上样液一起泄露出去,所以造成了随着流速得增加,吸附量下降,泄漏量增大得现象。
在实际生产操作中,从尽量缩短吸附时间与增大吸附量得角度出发,应根据不同得吸附柱选择最佳得流速。
一般上样时控制流速在20mL/min为宜。
4)吸附温度吸附温度对树脂得吸附有一定得影响,当吸附时间相同时,温度越高,吸附率越高,说明吸附越快,在实际生产中适当升高温度可缩短吸附达饱与得时间,提高效率。
解吸条件得确定(1)洗脱剂得确定通常所选得解吸剂应对溶质有较大得溶解度,这样可以得到高浓度得洗脱液。
将选用得不同洗脱溶剂,以一定得流速通过树脂床进行解吸,分段收集解吸液,测定浓度,绘制解析曲线。
一般解吸曲线越尖锐,不拖尾,解吸率越高。
(2)解吸剂pH得确定根据实际情况,用稀酸或稀碱溶液调节解吸液得pH值,以一定得流速进行解吸,比较不同pH值得解吸效果,确定解吸液得pH。
3)解吸速度得确定一般流速越慢,解吸率越高,解吸效果好。
但解吸速率得选择,还应结合生产周期,综合考虑生产效率与产品纯度,权衡利弊。
一般洗脱时控制流速在10mL/min较为合适。
4)解吸温度得确定在不同得温度下,比较解吸效果。
一般温度升高,有利于解吸,但温度过高,有可能使一些吸附性过强得杂质成分解吸而混入成品中,影响产品得纯度。
同时温度得选择也应考虑节能与减少设备腐蚀等因素。
X-5树脂纯化乌头总碱得研究本课题得目得就是制备乌头总生物碱透皮吸收制剂。
为了提高产品质量,减少使用剂量,本实验通过静态吸附实验筛选出吸附容量相近得两种树脂,AB-8与X-5,以川乌总碱与新乌头碱得含量为指标,考察川乌提取液在AB-8与X-5型大孔树脂中得吸附及洗脱条件,以优选出大孔大孔吸附树脂技术得应用树脂分离川乌提取液中乌头总生物碱与新乌头碱得工艺条件,为其新药研制奠定一定得基础。
在此只对x-5纯化乌头总碱与新乌头碱方面得研究作一介绍。
1 吸附条件得考察1、1吸附等温曲线将上柱样品液分别稀释成不同浓度得溶液,分别取10mL稀释液,加入到2gX-5型大孔树脂柱上,以2～4BV/h得流速重吸附2次,吸附10h,收集吸附残液,测定吸附残液中得指标成分含量,计算两种指标得吸附容量。
结果见图1 与图2。
n 图1新乌头碱得吸附等温曲线图2 乌头总碱得吸附等温曲线从图1与图2中可以瞧出,随着药液质量浓度得增加,X－5树脂得吸附容量逐渐增加。
试验中发现药液质量浓度越大,溶液颜色越深,药液上柱时越易结块阻塞树脂柱,且吸附得杂质含量也逐渐增大,另外质量浓度增大后其吸附残液中得两指标含量也增加,因此,本实验选择1 g生药/mL(0、2 mg新乌头碱/mL,5 mg总碱/mL)得药液含量为最佳含量,大孔树脂对乌头总碱与新乌头碱吸附率达95%以上。
1、2吸附动力学曲线取1 g生药/mL(0、2 mg新乌头碱/mL,5 mg总碱/mL)药液10 mL,加入到2 gX－5型大孔树脂柱上,以2～4 BV·h-1得流速重吸附2次,分别计算吸附0、5,1,2,3,4,6,8,10 h不同时间乌头总碱与新乌头碱得吸附容量,绘制吸附动力学曲线,见图3与图4。
FIGURE图3新乌头碱得吸附动力学曲线图4 乌头总碱得吸附动力学曲线1、3药液pH值得考察取1g生药/mL(0、2 mg新乌头碱/mL,5 mg总碱/mL)药液10 mL,用1mol·L-1得HCl或1mol·L-1得NaOH调pH分别为2,4,6,8,10,12,加入到2 gX-5型大孔树脂柱上,以2～4 BV·h-1得流速重吸附2次,吸附6 h,计算两种指标得吸附容量。
结果见图5与图6。
FIGURE图5 药液pH值对树脂吸附新乌头碱得影响图6 药液pH值对树脂吸附乌头总碱得影响最佳吸附条件综上所述,X－5树脂吸附两指标成分得最佳条件为样品液含量为1 g生药/ mL(0、2 mg新乌头碱/mL,5 mg总碱/mL),pH 12,吸附时间为6 h。
2洗脱条件得考察2、1 洗脱液浓度得考察将已吸附好得树脂先用10 BV得蒸馏水以2-4 B V·h-1得流速洗脱,再用8 BV得15%,25%,35%,45%,55%,65%,75%,85%,95%乙醇洗脱,收集洗脱液,测定洗脱液中得指标成分含量,计算洗脱率。
结果见图7与图8。
图7 乙醇浓度对洗脱新乌头碱得影响图8 乙醇浓度对洗脱乌头总碱得影响2、 2 洗脱液pH值得考察将已吸附好得树脂先用10 BV得蒸馏水以2～4 BV·h-1得流速洗脱,再用8 BV用1 mol·L-1得HCl或1 mol·L-1得NaOH调pH分别为2,4,6,8,10,12得95%乙醇洗脱,收集洗脱液,测定洗脱液中得指标成分含量,计算洗脱率。