大孔吸附樹脂

1、大孔吸附樹脂技術(shù)lishi 目錄n大孔吸附樹脂技術(shù)概述n大孔吸附樹脂n基本裝置n大孔吸附樹脂的吸附原理n大孔吸附樹脂分離純化的步驟n大孔吸附樹脂的篩選n大孔吸附樹脂吸附條件的確定n大孔吸附樹脂洗脫條件的確定n大孔吸附樹脂技術(shù)在本課題研究中的應(yīng)用大孔吸附樹脂技術(shù) n以大孔吸附樹脂為吸附劑，利用其對不同成分的選擇性吸附和篩選作用，通過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化合物的技術(shù)。n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、樹脂再生簡便等優(yōu)點。 返回 大孔吸附樹脂 n它是一

2、種具有大孔結(jié)構(gòu)的有機高分子共聚體，是一類人工合成的有機高聚物吸附劑。因其具多孔性結(jié)構(gòu)而具篩選性，又通過表面吸附、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。大孔吸附樹脂理化性質(zhì)穩(wěn)定，一般不溶于酸堿及有機溶媒，在水和有機溶劑中可以吸收溶劑而膨脹。大孔吸附樹脂技術(shù)的基本裝置n A 層洗柱 B 部份收集器恒流泵 A 前面 B 上面裝置的連接吸附原理 n根據(jù)類似物吸附類似物的原則，一般非極性樹脂宜于

3、從極性溶劑中吸附非極性有機物質(zhì)，相反強極性樹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。樹脂中含有殘留的未聚合單體，致孔劑，分散劑和防腐劑對人體有害。預(yù)處理的方法：乙醇浸泡24h用乙醇洗至流出液與水1：5不渾濁用水洗至無醇味5%HCl通過樹脂柱，浸泡2-4h水洗至中性2%NaOH通過樹脂柱，浸泡2-4h水洗至中性，備用。 2）上樣 n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

4、處理，pH調(diào)節(jié)，使部分雜質(zhì)在處理過程中除去，以免堵塞樹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。 3）洗脫 n先用水清洗以除去樹脂表面或內(nèi)部還殘留的許多非極性或水溶性大的強極性雜（多糖或無機鹽），然后用所選洗脫劑在一定的溫度下以一定的流速進(jìn)行洗脫。4）再生 n再生的目的：除去洗脫后殘留的強吸附性雜質(zhì)，以免影響下一次使用過程中對于分離成分的吸附。n再生的方法：95%乙醇洗脫至無色，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。n注意：再生后樹脂可反復(fù)進(jìn)行使用，若停止不用時間過長，可用大于10%的NaCl溶液浸泡，以免細(xì)菌在樹脂中繁殖。一般純化某一品種的樹脂，當(dāng)

5、其吸附量下降30%以上不宜再使用。n 吸附樹脂的篩選 要達(dá)到最佳的分離純化效果，必須正確有效的選用樹脂。樹脂的選用應(yīng)從樹脂對欲吸附成分的吸附量和解析率實驗結(jié)果綜合考慮。 1）吸附量的測定 n靜態(tài)吸附法:準(zhǔn)確稱取經(jīng)預(yù)處理的樹脂各適量，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，震動速度一定，定時測定藥液中藥物成分的濃度，直至吸附達(dá)到平衡。計算吸附量Q. Q=(C0-Cr)V/Wn動態(tài)吸附法：將等量已預(yù)處理的樹脂各適量，裝入樹脂吸附柱中，藥液以一定的流速通過樹脂床，測定流出液的藥物濃度，直至達(dá)到吸附平衡。計算各樹脂的比上柱量(S)，然后用去離子

6、水清洗樹脂床中未被吸附的非吸附性雜質(zhì)，計算樹脂的比吸附量(A)。 S=(M上-M殘)/M A=(M上-M殘-M水洗)/M 靜態(tài)法較動態(tài)法簡單，可控性強，但動態(tài)法更能真實反映實際操作的情況。 2）解析率的測定 n由于樹脂極性不同，吸附作用力強弱不同，解吸難易也不同，若吸附過強，解析太難，解析率過低，產(chǎn)品回收率低，損失太大，即使吸附量再大，也無實際意義。 n靜態(tài)法:取充分吸附的各種樹脂，分別精密加入解吸劑，解吸平衡后，濾過，測定濾液中吸附成分的濃度。根據(jù)吸附量計算解吸率。n動態(tài)法：將解吸劑以一定的速度通過樹脂床，同時配合適當(dāng)?shù)臋z測方法以確定解析終點，然后測定解吸液中藥物的濃度。n注意：解吸效果的評

7、價不能只以解吸率的大小來衡量，而應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的純度和比洗脫量對所選用的樹脂和解吸劑作比較全面的評價。 吸附條件的確定 n柱子的粗細(xì)，上樣液的濃度，pH值，上樣液吸附的速度，溫度都會影響大孔樹脂的吸附能力，現(xiàn)分別介紹：玻璃柱粗細(xì)n在分離、純化過程中，玻璃柱子的粗細(xì)影響分離結(jié)果，當(dāng)柱子太細(xì)，有機溶劑洗脫時，樹脂易結(jié)塊，柱子壁上有很多氣泡，使得流速越來越慢、到最后流速幾乎為零，所以選用柱子時不能選用太細(xì)的玻璃柱。 1）吸附液的濃度 n吸附液的濃度對大孔樹脂的分離純化影響很大。對于一定量樹脂，濃度太低，盡管吸附效率高，但是不能完全發(fā)揮樹脂的作用，浪費樹脂且生產(chǎn)效率低；濃度太大，樹脂的吸附容量增加，但同時

8、泄漏較多，造成了藥液的浪費。所以在生產(chǎn)過程中，為了提高生產(chǎn)效率且不造成浪費，單柱吸附時，上柱液含生藥量以在泄漏點附近為宜；若多柱串聯(lián)吸附上柱液含生藥量以接近飽和點為宜。n 泄漏點的測定方法： n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樹脂床，每次收集流出液，按法分析藥物組分，若在某一時段收集的流出液中在分析方法誤差所允許的條件下，測得該藥物組分，則從開始到此時所上樣的藥液體積總和就是樹脂在該吸附條件下對這一藥物組分的泄漏點。 2）吸附液的pH值 n在大孔樹脂的吸附過程中，藥液的pH影響也尤為重要。根據(jù)化合物結(jié)構(gòu)的特點調(diào)整原液的pH值，可以達(dá)到較好的吸附效果。樹脂對某種物質(zhì)

9、的吸附，特別是對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。對非極性吸附樹脂來講，酸性物質(zhì)在酸性條件下，以分子形式存在，易被樹脂吸附，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會影響樹脂吸附性能。 3）藥液上樣吸附的速度 n藥液上樣吸附的速度對樹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，樹脂吸附量在減小。流速過快時，樹脂與被吸附物質(zhì)分子間來不及充分接觸，致使分子不能充分?jǐn)U散到樹脂內(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。在實際生產(chǎn)操作中，從盡量縮短吸附時間和增大吸附量的角度

10、出發(fā)，應(yīng)根據(jù)不同的吸附柱選擇最佳的流速。一般上樣時控制流速在20mL/min為宜。n 4）吸附溫度 n吸附溫度對樹脂的吸附有一定的影響，當(dāng)吸附時間相同時，溫度越高，吸附率越高，說明吸附越快，在實際生產(chǎn)中適當(dāng)升高溫度可縮短吸附達(dá)飽和的時間，提高效率。解吸條件的確定 （1）洗脫劑的確定n通常所選的解吸劑應(yīng)對溶質(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，以一定的流速通過樹脂床進(jìn)行解吸，分段收集解吸液，測定濃度，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 n根據(jù)實際情況，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

11、的解吸效果，確定解吸液的pH。 3）解吸速度的確定 n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。一般洗脫時控制流速在10mL/min較為合適。 4）解吸溫度的確定 n在不同的溫度下，比較解吸效果。一般溫度升高，有利于解吸，但溫度過高，有可能使一些吸附性過強的雜質(zhì)成分解吸而混入成品中，影響產(chǎn)品的純度。同時溫度的選擇也應(yīng)考慮節(jié)能和減少設(shè)備腐蝕等因素。 n X-5樹脂純化烏頭總堿的研究n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，本實驗通過靜態(tài)吸附實驗篩選出吸附容量相近的兩種樹脂，AB-8和X-5，

12、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n脂中的吸附及洗脫條件，以優(yōu)選出大孔大孔吸附樹脂技術(shù)的應(yīng)用n樹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x-5純化烏頭總堿和新烏頭堿方面的研究作一介紹 。1 吸附條件的考察n1.1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型大孔樹脂柱上，以24BV/h的流速重吸附2次，吸附10h，收集吸附殘液，測定吸附殘液中的指標(biāo)成分含量，計算兩種指標(biāo)的吸附容量。結(jié)果見圖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

13、從圖1和圖2中可以看出，隨著藥液質(zhì)量濃度的增加，X5樹脂的吸附容量逐漸增加。試驗中發(fā)現(xiàn)藥液質(zhì)量濃度越大，溶液顏色越深，藥液上柱時越易結(jié)塊阻塞樹脂柱，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，本實驗選擇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，大孔樹脂對烏頭總堿和新烏頭堿吸附率達(dá)95%以上。 1.2吸附動力學(xué)曲線 n 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型大孔樹脂柱上，以24 BVh-1的流速重吸附2次，分別計算吸附0.5，1，2，3，4，6，8

14、，10 h不同時間烏頭總堿和新烏頭堿的吸附容量，繪制吸附動力學(xué)曲線，見圖3和圖4。 FIGURE圖3新烏頭堿的吸附動力學(xué)曲線 圖4 烏頭總堿的吸附動力學(xué)曲線1.3藥液pH值的考察 n取1g生藥/mL（0.2 mg新烏頭堿/mL，5 mg總堿/mL）藥液10 mL，用1molL-1的HCl或1molL-1的NaOH調(diào)pH分別為2，4，6，8，10，12，加入到2 gX-5型大孔樹脂柱上，以24 BVh-1的流速重吸附2次，吸附6 h，計算兩種指標(biāo)的吸附容量。結(jié)果見圖5和圖6。 FIGURE圖5 藥液pH值對樹脂吸附新烏頭堿的影響 圖6 藥液pH值對樹脂吸附烏頭總堿的影響 最佳吸附條件n 綜上所述

15、，X5樹脂吸附兩指標(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，吸附時間為6 h。 2 洗脫條件的考察 n2.1 洗脫液濃度的考察 n 將已吸附好的樹脂先用10 BV的蒸餾水以2-4 BVh-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，測定洗脫液中的指標(biāo)成分含量，計算洗脫率。結(jié)果見圖7和圖8。n FIGURE圖7 乙醇濃度對洗脫新烏頭堿的影響 圖8 乙醇濃度對洗脫烏頭總堿的影響 020406080100020406080 100乙醇體積分?jǐn)?shù)/%洗脫率/%

16、01020304050607080020406080 100乙 醇 體 積 分 數(shù) /%洗脫率/%2. 2 洗脫液pH值的考察 n 將已吸附好的樹脂先用10 BV的蒸餾水以24 BVh-1的流速洗脫，再用8 BV用1 molL-1的HCl或1 molL-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，測定洗脫液中的指標(biāo)成分含量，計算洗脫率。結(jié)果見圖9和圖10。 FIGURE圖9 洗脫液pH對洗脫新烏頭堿的影響 圖10洗脫液pH對洗脫烏頭總堿的影響 洗脫液體積的考察n 將已吸附好的樹脂先用10 BV的蒸餾水以24 BVh-1的流速洗脫，分別用4，5，6，7 ，8，9的pH 8的95%乙醇洗脫，收集洗脫液，測定洗脫液中的指標(biāo)成分含量。以洗脫液體積對洗脫液中新烏頭堿和烏頭總堿量作洗脫曲線，見圖11和圖12。 FIGUREn圖11 新烏頭堿的洗脫曲線 圖12 烏頭總堿的洗脫曲線 最佳純化工藝n n pH12 濃度為1 g生藥/mL的藥液，以樹