大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)

1、大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)2007年06月06日 星期三 02:50 P.M.大孔吸附樹(shù)脂技術(shù) 以大孔吸附樹(shù)脂為吸附劑，利用其對(duì)不同成分的選擇性吸附和篩選作用，通過(guò)選用適宜的吸附和解吸條件借以分離、提純某一或某一類有機(jī)化合物的技術(shù)。該技術(shù)多用于工業(yè)廢水的處理、維生素和抗生素的提純、化學(xué)制品的脫色、醫(yī)院臨床化驗(yàn)和中草藥化學(xué)成分的研究。它具有吸附快，解吸率高、吸附容量大、洗脫率高、樹(shù)脂再生簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。 大孔吸附樹(shù)脂 它是一種具有大孔結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子共聚體，是一類人工合成的有機(jī)高聚物吸附劑。因其具多孔性結(jié)構(gòu)而具篩選性，又通過(guò)表面吸附、表面電性或形成氫鍵而具吸附性。一般為球形顆粒狀，粒度多為20-60目。大孔樹(shù)

2、脂有非極性（HPD-100,HPD-300,D-101,X-5,H103）、弱極性（AB-8，DA-201,HPD-400）、極性（NKA-9,S-8,HPD-500）之分。大孔吸附樹(shù)脂理化性質(zhì)穩(wěn)定，一般不溶于酸堿及有機(jī)溶媒，在水和有機(jī)溶劑中可以吸收溶劑而膨脹。大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)的基本裝置恒流泵吸附原理 根據(jù)類似物吸附類似物的原則，一般非極性樹(shù)脂宜于從極性溶劑中吸附非極性有機(jī)物質(zhì)，相反強(qiáng)極性樹(shù)脂宜于從非極性溶劑中吸附極性溶質(zhì)，而中等極性吸附樹(shù)脂，不但能從非水介質(zhì)中吸附極性物質(zhì)，也能從極性溶液中吸附非極性物質(zhì)。 操作步驟1）樹(shù)脂的預(yù)處理預(yù)處理的目的：為了保證制劑最后用藥安全。樹(shù)脂中含有殘留的未聚合

3、單體，致孔劑，分散劑和防腐劑對(duì)人體有害。預(yù)處理的方法：乙醇浸泡24h用乙醇洗至流出液與水1：5不渾濁用水洗至無(wú)醇味5%HCl通過(guò)樹(shù)脂柱，浸泡2-4h水洗至中性2%NaOH通過(guò)樹(shù)脂柱，浸泡2-4h水洗至中性，備用。 2）上樣 將樣品溶于少量水中，以一定的流速加到柱的上端進(jìn)行吸附。上樣液以澄清為好，上樣前要配合一定的處理工作，如上樣液的預(yù)先沉淀、濾過(guò)處理，pH調(diào)節(jié)，使部分雜質(zhì)在處理過(guò)程中除去，以免堵塞樹(shù)脂床或在洗脫中混入成品。上樣方法主要有濕法和干法兩種。 推薦精選3）洗脫 先用水清洗以除去樹(shù)脂表面或內(nèi)部還殘留的許多非極性或水溶性大的強(qiáng)極性雜（多糖或無(wú)機(jī)鹽），然后用所選洗脫劑在一定的溫度下以一定的

4、流速進(jìn)行洗脫。4）再生 再生的目的：除去洗脫后殘留的強(qiáng)吸附性雜質(zhì)，以免影響下一次使用過(guò)程中對(duì)于分離成分的吸附。再生的方法：95%乙醇洗脫至無(wú)色，再用2%鹽酸浸泡，用水洗至中性，再用2%NaOH浸泡，再用水洗至中性。注意：再生后樹(shù)脂可反復(fù)進(jìn)行使用，若停止不用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可用大于10%的NaCl溶液浸泡，以免細(xì)菌在樹(shù)脂中繁殖。一般純化某一品種的樹(shù)脂，當(dāng)其吸附量下降30%以上不宜再使用。吸附樹(shù)脂的篩選      要達(dá)到最佳的分離純化效果，必須正確有效的選用樹(shù)脂。樹(shù)脂的選用應(yīng)從樹(shù)脂對(duì)欲吸附成分的吸附量和解析率實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合考慮。 1）吸附量的測(cè)定 靜態(tài)吸附法:準(zhǔn)確稱

5、取經(jīng)預(yù)處理的樹(shù)脂各適量，置適宜的具塞玻璃器皿中，緊密加入一定濃度的欲分離純化的中藥提取物的水溶液適量，置恒溫振蕩器上振蕩，震動(dòng)速度一定，定時(shí)測(cè)定藥液中藥物成分的濃度，直至吸附達(dá)到平衡。計(jì)算吸附量Q.                            Q=(C0-Cr)·V/W動(dòng)態(tài)吸附法：將等量已預(yù)處理的樹(shù)脂各適量，

6、裝入樹(shù)脂吸附柱中，藥液以一定的流速通過(guò)樹(shù)脂床，測(cè)定流出液的藥物濃度，直至達(dá)到吸附平衡。計(jì)算各樹(shù)脂的比上柱量(S)，然后用去離子水清洗樹(shù)脂床中未被吸附的非吸附性雜質(zhì)，計(jì)算樹(shù)脂的比吸附量(A)。        S=(M上-M殘)/M           A=(M上-M殘-M水洗)/M靜態(tài)法較動(dòng)態(tài)法簡(jiǎn)單，可控性強(qiáng)，但動(dòng)態(tài)法更能真實(shí)反映實(shí)際操作的情況。 推薦精選2）解析率的測(cè)定 由于樹(shù)脂極性不同，吸附作用力強(qiáng)弱不同，解吸難易也不同，若

7、吸附過(guò)強(qiáng)，解析太難，解析率過(guò)低，產(chǎn)品回收率低，損失太大，即使吸附量再大，也無(wú)實(shí)際意義。 靜態(tài)法:取充分吸附的各種樹(shù)脂，分別精密加入解吸劑，解吸平衡后，濾過(guò)，測(cè)定濾液中吸附成分的濃度。根據(jù)吸附量計(jì)算解吸率。動(dòng)態(tài)法：將解吸劑以一定的速度通過(guò)樹(shù)脂床，同時(shí)配合適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法以確定解析終點(diǎn)，然后測(cè)定解吸液中藥物的濃度。注意：解吸效果的評(píng)價(jià)不能只以解吸率的大小來(lái)衡量，而應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的純度和比洗脫量對(duì)所選用的樹(shù)脂和解吸劑作比較全面的評(píng)價(jià)。  吸附條件的確定 柱子的粗細(xì)，上樣液的濃度，pH值，上樣液吸附的速度，溫度都會(huì)影響大孔樹(shù)脂的吸附能力，現(xiàn)分別介紹：玻璃柱粗細(xì)在分離、純化過(guò)程中，玻璃柱子

8、的粗細(xì)影響分離結(jié)果，當(dāng)柱子太細(xì)，有機(jī)溶劑洗脫時(shí)，樹(shù)脂易結(jié)塊，柱子壁上有很多氣泡，使得流速越來(lái)越慢、到最后流速幾乎為零，所以選用柱子時(shí)不能選用太細(xì)的玻璃柱。 1）吸附液的濃度 吸附液的濃度對(duì)大孔樹(shù)脂的分離純化影響很大。對(duì)于一定量樹(shù)脂，濃度太低，盡管吸附效率高，但是不能完全發(fā)揮樹(shù)脂的作用，浪費(fèi)樹(shù)脂且生產(chǎn)效率低；濃度太大，樹(shù)脂的吸附容量增加，但同時(shí)泄漏較多，造成了藥液的浪費(fèi)。所以在生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高生產(chǎn)效率且不造成浪費(fèi)，單柱吸附時(shí)，上柱液含生藥量以在泄漏點(diǎn)附近為宜；若多柱串聯(lián)吸附上柱液含生藥量以接近飽和點(diǎn)為宜。泄漏點(diǎn)的測(cè)定方法： 將藥液按少量多次的原則，在確定的吸附條件下以一定的流速分次通過(guò)樹(shù)脂床

9、，每次收集流出液，按法分析藥物組分，若在某一時(shí)段收集的流出液中在分析方法誤差所允許的條件下，測(cè)得該藥物組分，則從開(kāi)始到此時(shí)所上樣的藥液體積總和就是樹(shù)脂在該吸附條件下對(duì)這一藥物組分的泄漏點(diǎn)。 2）吸附液的pH值 在大孔樹(shù)脂的吸附過(guò)程中，藥液的pH影響也尤為重要。根據(jù)化合物結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)調(diào)整原液的pH值，可以達(dá)到較好的吸附效果。樹(shù)脂對(duì)某種物質(zhì)的吸附，特別是對(duì)生物堿和黃酮類物質(zhì)的吸附，很大程度上受它的解離程度的影響。對(duì)非極性吸附樹(shù)脂來(lái)講，酸性物質(zhì)在酸性條件下，以分子形式存在，易被樹(shù)脂吸附，而在堿性環(huán)境下，以離子形式存在，物質(zhì)不易被吸附。因此，原液pH會(huì)影響樹(shù)脂吸附性能。 推薦精選3）藥液上樣吸附的速度

10、藥液上樣吸附的速度對(duì)樹(shù)脂的吸附能力也有一定的影響。隨著上樣液流速的加大，從柱中泄漏出的液體也在不斷加大，樹(shù)脂吸附量在減小。流速過(guò)快時(shí)，樹(shù)脂與被吸附物質(zhì)分子間來(lái)不及充分接觸，致使分子不能充分?jǐn)U散到樹(shù)脂內(nèi)表面，就隨著上樣液一起泄露出去，所以造成了隨著流速的增加，吸附量下降，泄漏量增大的現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)操作中，從盡量縮短吸附時(shí)間和增大吸附量的角度出發(fā)，應(yīng)根據(jù)不同的吸附柱選擇最佳的流速。一般上樣時(shí)控制流速在20mL/min為宜。4）吸附溫度 吸附溫度對(duì)樹(shù)脂的吸附有一定的影響，當(dāng)吸附時(shí)間相同時(shí)，溫度越高，吸附率越高，說(shuō)明吸附越快，在實(shí)際生產(chǎn)中適當(dāng)升高溫度可縮短吸附達(dá)飽和的時(shí)間，提高效率。解吸條件的確定

11、   （1）洗脫劑的確定通常所選的解吸劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度，這樣可以得到高濃度的洗脫液。將選用的不同洗脫溶劑，以一定的流速通過(guò)樹(shù)脂床進(jìn)行解吸，分段收集解吸液，測(cè)定濃度，繪制解析曲線。一般解吸曲線越尖銳，不拖尾，解吸率越高。 （2）解吸劑pH的確定 根據(jù)實(shí)際情況，用稀酸或稀堿溶液調(diào)節(jié)解吸液的pH值，以一定的流速進(jìn)行解吸，比較不同pH值的解吸效果，確定解吸液的pH。 3）解吸速度的確定 一般流速越慢，解吸率越高，解吸效果好。但解吸速率的選擇，還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)周期，綜合考慮生產(chǎn)效率和產(chǎn)品純度，權(quán)衡利弊。一般洗脫時(shí)控制流速在10mL/min較為合適。 4）解吸溫度的確定 在不同的溫

12、度下，比較解吸效果。一般溫度升高，有利于解吸，但溫度過(guò)高，有可能使一些吸附性過(guò)強(qiáng)的雜質(zhì)成分解吸而混入成品中，影響產(chǎn)品的純度。同時(shí)溫度的選擇也應(yīng)考慮節(jié)能和減少設(shè)備腐蝕等因素。 推薦精選X-5樹(shù)脂純化烏頭總堿的研究本課題的目的是制備烏頭總生物堿透皮吸收制劑。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少使用劑量，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)篩選出吸附容量相近的兩種樹(shù)脂，AB-8和X-5，以川烏總堿和新烏頭堿的含量為指標(biāo)，考察川烏提取液在AB-8和X-5型大孔樹(shù)脂中的吸附及洗脫條件，以優(yōu)選出大孔大孔吸附樹(shù)脂技術(shù)的應(yīng)用樹(shù)脂分離川烏提取液中烏頭總生物堿和新烏頭堿的工藝條件，為其新藥研制奠定一定的基礎(chǔ)。在此只對(duì)x-5純化烏頭總堿和新烏

13、頭堿方面的研究作一介紹 。1   吸附條件的考察1.1吸附等溫曲線     將上柱樣品液分別稀釋成不同濃度的溶液，分別取10mL稀釋液，加入到2gX-5型大孔樹(shù)脂柱上，以24BV/h的流速重吸附2次，吸附10h，收集吸附殘液，測(cè)定吸附殘液中的指標(biāo)成分含量，計(jì)算兩種指標(biāo)的吸附容量。結(jié)果見(jiàn)圖1 和圖2。 n 圖1新烏頭堿的吸附等溫曲線   圖2 烏頭總堿的吸附等溫曲線      從圖1和圖2中可以看出，隨著藥液質(zhì)量濃度的增加，X5樹(shù)脂的吸附容量逐漸增加。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)藥液質(zhì)

14、量濃度越大，溶液顏色越深，藥液上柱時(shí)越易結(jié)塊阻塞樹(shù)脂柱，且吸附的雜質(zhì)含量也逐漸增大，另外質(zhì)量濃度增大后其吸附殘液中的兩指標(biāo)含量也增加，因此，本實(shí)驗(yàn)選擇1 g生藥/mL（0.2 mg新烏頭堿/mL，5 mg總堿/mL）的藥液含量為最佳含量，大孔樹(shù)脂對(duì)烏頭總堿和新烏頭堿吸附率達(dá)95%以上。 1.2吸附動(dòng)力學(xué)曲線     取1 g生藥/mL（0.2 mg新烏頭堿/mL，5 mg總堿/mL）藥液10 mL，加入到2 gX5型大孔樹(shù)脂柱上，以24 BV·h-1的流速重吸附2次，分別計(jì)算吸附0.5，1，2，3，4，6，8，10 h不同時(shí)間烏頭總堿和新烏頭堿的吸附容量

15、，繪制吸附動(dòng)力學(xué)曲線，見(jiàn)圖3和圖4。 FIGURE圖3新烏頭堿的吸附動(dòng)力學(xué)曲線   圖4   烏頭總堿的吸附動(dòng)力學(xué)曲線推薦精選1.3藥液pH值的考察 取1g生藥/mL（0.2 mg新烏頭堿/mL，5 mg總堿/mL）藥液10 mL，用1mol·L-1的HCl或1mol·L-1的NaOH調(diào)pH分別為2，4，6，8，10，12，加入到2 gX-5型大孔樹(shù)脂柱上，以24 BV·h-1的流速重吸附2次，吸附6 h，計(jì)算兩種指標(biāo)的吸附容量。結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6。 FIGURE圖5   藥液pH值對(duì)樹(shù)脂吸附新烏頭堿的影響

16、   圖6   藥液pH值對(duì)樹(shù)脂吸附烏頭總堿的影響 最佳吸附條件     綜上所述，X5樹(shù)脂吸附兩指標(biāo)成分的最佳條件為樣品液含量為1 g生藥/ mL（0.2 mg新烏頭堿/mL，5 mg總堿/mL），pH 12，吸附時(shí)間為6 h。 2 洗脫條件的考察 2.1 洗脫液濃度的考察     將已吸附好的樹(shù)脂先用10 BV的蒸餾水以2-4 BV·h-1的流速洗脫，再用8 BV的15%，25%，35%，45%，55%，65%，75%，85%，95%乙醇洗脫，收集洗脫液，測(cè)定洗脫液中的指

17、標(biāo)成分含量，計(jì)算洗脫率。結(jié)果見(jiàn)圖7和圖8。圖7   乙醇濃度對(duì)洗脫新烏頭堿的影響   圖8   乙醇濃度對(duì)洗脫烏頭總堿的影響 2. 2 洗脫液pH值的考察    將已吸附好的樹(shù)脂先用10 BV的蒸餾水以24 BV·h-1的流速洗脫，再用8 BV用1 mol·L-1的HCl或1 mol·L-1的NaOH調(diào)pH分別為2，4，6，8，10，12的95%乙醇洗脫，收集洗脫液，測(cè)定洗脫液中的指標(biāo)成分含量，計(jì)算洗脫率。結(jié)果見(jiàn)圖9和圖10。 圖9 洗脫液pH對(duì)洗脫新烏頭堿的影響   圖10洗脫液pH對(duì)洗脫烏頭總堿的影響洗脫液體積的考察將已