大孔吸附树脂关键技术.doc

大孔吸附树脂技术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，运用其对不同成分选取性吸附和筛选作用，通过选用适当吸附和解吸条件借以分离、提纯某一或某一类有机化合物技术。该技术多用于工业废水解决、维生素和抗生素提纯、化学制品脱色、医院临床化验和中草药化学成分研究。它具备吸附快，解吸率高、吸附容量大、洗脱率高、树脂再生简便等长处。 大孔吸附树脂 它是一种具备大孔构造有机高分子共聚体，是一类人工合成有机高聚物吸附剂。因其具多孔性构造而具筛选性，又通过表面吸附、表面电性或形成氢键而具吸附性。普通为球形颗粒状，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，普通不溶于酸碱及有机溶媒，在水和有机溶剂中可以吸取溶剂而膨胀。大孔吸附树脂技术基本装置恒流泵吸附原理 依照类似物吸附类似物原则，普通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，而中档极性吸附树脂，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。 操作环节1）树脂预解决预解决目：为了保证制剂最后用药安全。树脂中具有残留未聚合单体，致孔剂，分散剂和防腐剂对人体有害。预解决办法：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，以一定流速加到柱上端进行吸附。上样液以澄清为好，上样前要配合一定解决工作，如上样液预先沉淀、滤过解决，pH调节，使某些杂质在解决过程中除去，以免堵塞树脂床或在洗脱中混入成品。上样办法重要有湿法和干法两种。 3）洗脱 先用水清洗以除去树脂表面或内部还残留许多非极性或水溶性大强极性杂（多糖或无机盐），然后用所选洗脱剂在一定温度下以一定流速进行洗脱。4）再生 再生目：除去洗脱后残留强吸附性杂质，以免影响下一次使用过程中对于分离成分吸附。再生办法：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：再生后树脂可重复进行使用，若停止不用时间过长，可用不不大于10%NaCl溶液浸泡，以免细菌在树脂中繁殖。普通纯化某一品种树脂，当其吸附量下降30%以上不适当再使用。吸附树脂筛选 要达到最佳分离纯化效果，必要对的有效选用树脂。树脂选用应从树脂对欲吸附成分吸附量和解析率实验成果综合考虑。 1）吸附量测定 静态吸附法:精确称取经预解决树脂各适量，置适当具塞玻璃器皿中，紧密加入一定浓度欲分离纯化中药提取物水溶液适量，置恒温振荡器上振荡，震动速度一定，定期测定药液中药物成分浓度，直至吸附达到平衡。计算吸附量Q. Q=(C0-Cr)V/W动态吸附法：将等量已预解决树脂各适量，装入树脂吸附柱中，药液以一定流速通过树脂床，测定流出液药物浓度，直至达到吸附平衡。计算各树脂比上柱量(S)，然后用去离子水清洗树脂床中未被吸附非吸附性杂质，计算树脂比吸附量(A)。 S=(M上-M残)/M A=(M上-M残-M水洗)/M静态法较动态法简朴，可控性强，但动态法更能真实反映实际操作状况。 2）解析率测定 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，虽然吸附量再大，也无实际意义。 静态法:取充分吸附各种树脂，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浓度。依照吸附量计算解吸率。动态法：将解吸剂以一定速度通过树脂床，同步配合恰当检测办法以拟定解析终点，然后测定解吸液中药物浓度。注意：解吸效果评价不能只以解吸率大小来衡量，而应结合产品纯度和比洗脱量对所选用树脂和解吸剂作比较全面评价。吸附条件拟定 柱子粗细，上样液浓度，pH值，上样液吸附速度，温度都会影响大孔树脂吸附能力，现分别简介：玻璃柱粗细在分离、纯化过程中，玻璃柱子粗细影响分离成果，当柱子太细，有机溶剂洗脱时，树脂易结块，柱子壁上有诸多气泡，使得流速越来越慢、到最后流速几乎为零，因此选用柱子时不能选用太细玻璃柱。 1）吸附液浓度 吸附液浓度对大孔树脂分离纯化影响很大。对于一定量树脂，浓度太低，尽管吸附效率高，但是不能完全发挥树脂作用，挥霍树脂且生产效率低；浓度太大，树脂吸附容量增长，但同步泄漏较多，导致了药液挥霍。因此在生产过程中，为了提高生产效率且不导致挥霍，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和点为宜。泄漏点测定办法： 将药液按少量多次原则，在拟定吸附条件下以一定流速分次通过树脂床，每次收集流出液，按法分析药物组分，若在某一时段收集流出液中在分析办法误差所容许条件下，测得该药物组分，则从开始到此时所上样药液体积总和就是树脂在该吸附条件下对这一药物组分泄漏点。 2）吸附液pH值 在大孔树脂吸附过程中，药液pH影响也尤为重要。依照化合物构造特点调节原液pH值，可以达到较好吸附效果。树脂对某种物质吸附，特别是对生物碱和黄酮类物质吸附，很大限度上受它解离限度影响。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。因而，原液pH会影响树脂吸附性能。 3）药液上样吸附速度 药液上样吸附速度对树脂吸附能力也有一定影响。随着上样液流速加大，从柱中泄漏出液体也在不断加大，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，因此导致了随着流速增长，吸附量下降，泄漏量增大现象。在实际生产操作中，从尽量缩短吸附时间和增大吸附量角度出发，应依照不同吸附柱选取最佳流速。普通上样时控制流速在20mL/min为宜。4）吸附温度 吸附温度对树脂吸附有一定影响，当吸附时间相似时，温度越高，吸附率越高，阐明吸附越快，在实际生产中恰当升高温度可缩短吸附达饱和时间，提高效率。解吸条件拟定 （1）洗脱剂拟定普通所选解吸剂应对溶质有较大溶解度，这样可以得到高浓度洗脱液。将选用不同洗脱溶剂，以一定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。普通解吸曲线越尖锐，不拖尾，解吸率越高。 （2）解吸剂pH拟定 依照实际状况，用稀酸或稀碱溶液调节解吸液pH值，以一定流速进行解吸，比较不同pH值解吸效果，拟定解吸液pH。 3）解吸速度拟定 普通流速越慢，解吸率越高，解吸效果好。但解吸速率选取，还应结合生产周期，综合考虑生产效率和产品纯度，权衡利弊。普通洗脱时控制流速在10mL/min较为适当。 4）解吸温度拟定 在不同温度下，比较解吸效果。普通温度升高，有助于解吸，但温度过高，有也许使某些吸附性过强杂质成分解吸而混入成品中，影响产品纯度。同步温度选取也应考虑节能和减少设备腐蚀等因素。 X-5树脂纯化乌头总碱研究本课题目是制备乌头总生物碱透皮吸取制剂。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两种树脂，AB-8和X-5，以川乌总碱和新乌头碱含量为指标，考察川乌提取液在AB-8和X-5型大孔树脂中吸附及洗脱条件，以优选出大孔大孔吸附树脂技术应用树脂分离川乌提取液中乌头总生物碱和新乌头碱工艺条件，为其新药研制奠定一定基本。在此只对x-5纯化乌头总碱和新乌头碱方面研究作一简介 。1 吸附条件考察1.1吸附等温曲线 将上柱样品液分别稀释成不同浓度溶液，分别取10mL稀释液，加入到2gX-5型大孔树脂柱上，以24BV/h流速重吸附2次，吸附10h，收集吸附残液，测定吸附残液中指标成分含量，计算两种指标吸附容量。成果见图1 和图2。 n 图1新乌头碱吸附等温曲线 图2 乌头总碱吸附等温曲线 从图1和图2中可以看出，随着药液质量浓度增长，X5树脂吸附容量逐渐增长。实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，且吸附杂质含量也逐渐增大，此外质量浓度增大后其吸附残液中两指标含量也增长，因而，本实验选取1 g生药/mL（0.2 mg新乌头碱/mL，5 mg总碱/mL）药液含量为最佳含量，大孔树脂对乌头总碱和新乌头碱吸附率达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 gX5型大孔树脂柱上，以24 BVh-1流速重吸附2次，分别计算吸附0.5，1，2，3，4，6，8，10 h不同步间乌头总碱和新乌头碱吸附容量，绘制吸附动力学曲线，见图3和图4。 FIGURE图3新乌头碱吸附动力学曲线 图4 乌头总碱吸附动力学曲线1.3药液pH值考察 取1g生药/mL（0.2 mg新乌头碱/mL，5 mg总碱/mL）药液10 mL，用1molL-1HCl或1molL-1NaOH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24 BVh-1流速重吸附2次，吸附6 h，计算两种指标吸附容量。成果见图5和图6。 FIGURE图5 药液pH值对树脂吸附新乌头碱影响 图6 药液pH值对树脂吸附乌头总碱影响 最佳吸附条件 综上所述，X5树脂吸附两指标成分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 洗脱条件考察 2.1 洗脱液浓度考察 将已吸附好树脂先用10 BV蒸馏水以2-4 BVh-1流速洗脱，再用8 BV15%，25%，35%，45%，55%，65%，75%，85%，95%乙醇洗脱，收集洗脱液，测定洗脱液中指标成分含量，计算洗脱率。成果见图7和图8。图7 乙醇浓度对洗脱新乌头碱影响 图8 乙醇浓度对洗脱乌头总碱影响 2. 2 洗脱液pH值考察 将已吸附好树脂先用10 BV蒸馏水以24 BVh-1流速洗脱，再用8 BV用1 molL-1HCl或1 molL-1NaOH调pH分别为2，4，6，8，10，1295%乙醇洗脱，收集洗脱液，测定洗脱液中指标成分含量，计算洗脱率。成果见图9和图10。 图9 洗脱液pH对洗脱新乌头碱影响 图10洗脱液pH对洗脱乌头总碱影响洗脱液体积考察将已吸附好树脂先用10 BV蒸馏水以24 BVh-1流速洗脱，分别用4，5，6，7 ，8，9pH 895%乙醇洗脱，收集洗脱液，测定洗脱液中指标成分含量。以洗脱液体积对洗脱液中新乌头碱和乌头总碱量作洗脱曲线，见图11和图12。 最佳纯化工艺pH12 浓度为1 g生药/mL药液，以树脂重量与样品液体积比为1:4上柱，充分吸附6 h后，用7 BV pH=895乙醇洗脱。按此条件纯化，乌头总碱提取率可达80%左右，终产品总生物碱纯度可达30%以上。