大孔树脂分离技术
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大孔吸附树脂洗脱顺序大孔吸附树脂是一种常用的分离纯化技术,广泛应用于制药、化工、食品等领域。
在使用大孔吸附树脂进行洗脱时,有一定的顺序要求,下面将详细介绍这个顺序。
大孔吸附树脂的第一步洗脱顺序是预洗。
预洗的目的是去除树脂中的杂质,使树脂达到最佳的吸附状态。
预洗可以使用溶剂进行,比如乙醇、丙酮等。
将溶剂通过树脂床层,将杂质冲洗出去,同时也可以调整树脂的湿度。
接下来是等温洗脱。
等温洗脱是指在一定的温度条件下进行洗脱操作。
在这个步骤中,可以根据不同的需要选择不同的洗脱剂。
常见的洗脱剂有酸、碱、盐等。
洗脱剂的选择要根据被吸附物的特性来确定,以达到高效的分离纯化效果。
在等温洗脱的基础上,还可以进行逐渐升温洗脱。
逐渐升温洗脱是指在一定的时间内,逐渐提高洗脱的温度。
这种方法可以加强洗脱剂对被吸附物的溶解能力,从而提高洗脱效果。
逐渐升温洗脱还可以用于去除吸附树脂上的有机溶剂残留,使得树脂更加纯净。
另外一个洗脱步骤是逆向洗脱。
逆向洗脱是指使用与吸附过程相反的条件,将被吸附物从树脂上洗脱下来。
逆向洗脱可以使用洗脱剂进行,也可以使用其他方法,如改变pH值等。
逆向洗脱的目的是将吸附物完全洗脱,以得到高纯度的产物。
最后一个洗脱步骤是再生。
再生是指对已经洗脱的树脂进行恢复,使其具备再次使用的能力。
再生可以通过反洗、溶剂洗脱等方式进行。
在再生过程中,需要注意对树脂的保护,以避免树脂的损伤或失效。
大孔吸附树脂的洗脱顺序可以按照预洗、等温洗脱、逐渐升温洗脱、逆向洗脱和再生的顺序进行。
在实际操作中,根据具体的应用需求和被吸附物的特性,可以灵活调整和组合这些洗脱步骤,以达到最佳的分离纯化效果。
大孔吸附树脂的洗脱顺序的合理选择和操作技巧,对于提高工艺的效率和产品的质量具有重要意义。
实验二大孔树脂吸附分离实验一、实验目的1、了解大孔树脂的使用方法;2、掌握利用大孔树脂的静态和动态吸附分离操作;3、掌握大孔树脂的洗脱方法;4、学习吸附等温曲线、吸附动力学曲线和洗脱曲线的测定方法。
二、实验原理大孔树脂是一种具有大孔结构的有机高分子共聚体,是一类人工合成的有机高聚物吸附剂。
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,在水和有机溶剂中可以吸收溶剂而膨胀。
大孔树脂吸附技术以大孔吸附树脂为吸附剂,利用其对不同成分的选择性吸附和筛选作用,通过选用适宜的吸附和解吸条件借以分离、提纯某一或某一类有机化合物的技术。
吸附分离依据相似相容的原则,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。
大孔吸附树脂吸附技术广泛应用于制药及天然植物中活性成分如皂甙、黄酮、内脂、生物碱等大分子化合物的提取分离以及维生素和抗生素的提纯、化学制品的脱色、医院临床化验和中草药化学成分的研究等。
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。
大孔树脂吸附分离操作步骤:(1)树脂的预处理目的是为了保证制剂最后用药安全。
树脂中含有残留的未聚合单体,致孔剂,分散剂和防腐剂对人体有害。
预处理的方法: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,以一定的流速加到柱的上端进行吸附。
化工分离工程课程论文摘要大孔吸附树脂是20世纪60年代发展起来的继离子交换树脂后的分离新技术之一,已在环保、食品、医药等领域得到了广泛的应用。
通过参考国内外的一些关于大孔吸附树脂的文献和书籍,对大孔吸附树脂的分离原理,最新研究进展和应用情况以及影响因素进行了总结。
并且列举了一些在中药分离纯化中的应用,表现出了其优越性,有着广阔的应用前景。
关键词:大孔吸附树脂;柱层析;分离原理;工业应用大孔吸附树脂分离技术1.大孔吸附树脂分离技术简介1.1大孔吸附树脂的简介和基本产品大孔吸附树脂是一类不含交换基团且有大孔结构的高分子吸附树脂,是一种不溶于酸、碱及各种有机溶剂的有机高分子聚合物,具有良好的大孔网状结构和较大的比表面积,可以通过物理吸附从水溶液中有选择地吸附有机物。
是20世纪60年代发展起来的继离子交换树脂后的分离新技术之一,已在环保、食品、医药等领域得到了广泛的应用。
根据其骨架材料的不同可分为极性、中性和非极性3 种类型[1]美国的Kunin 教授发明了大孔网状聚合物吸附,并于1966 年研制成功了第一个大网格吸附剂,此后大孔吸附树脂材料成为一个崭新的技术领域,受到欧美及日本等国的高度重视,研制开发了一批类型不同的、性能良好的吸附树脂,并形成了商品供应。
目前,美、英、法、德及日本等国均有专业公司研究生产【1】。
我国在这方面也在逐步发展,也有很多性能优良的产品问世。
表1-1 常用国产大孔树脂的型号和主要特性【2】树脂极性结构粒径范围(mm) 比表面积(m2/g)平均孔径(nm)用途S-8 极性交联聚苯乙烯型0.3~1.25 100~120 28~30 有机物提取分离AB-8 弱极性0.3~1.25 480~520 13~14 有机物提取,甜菊糖、银杏叶黄铜提取X-5 非极性0.3~1.25 500~600 29~30 抗生素、中草药提取NKA-2 极性0.3~1.25 160~200 145~155 酚类、有机物去除NKA-9 极性0.3~1.25 250~290 15~16.5 胆红素去除,生物碱分离、黄酮类提取H103 非极性0.3~0.6 1000~85~95 抗生素提取分离,去除酚类,1100氯化物D-101非极性苯乙烯型0.3~1.25480~52013~14中草药中皂甙、黄酮、内酯、萜类及天然色素的提取HPD100 非极性 苯乙烯型 0.3~1.2 650 90 天然物提取分离,如人参皂苷、三七皂苷HPD400 中极性 苯乙烯型 0.3~1.2 550 83 中药复方提取、氨基酸、蛋白质提纯HPD600 极性 苯乙烯型 0.3~1.2 550 85 银杏黄酮、甜菊苷、茶多酚、黄芪苷ADS-5 非极性 500~600 20~25 分离天然产物中的苷类、生物碱、黄酮等ADS-7 强极性 含氨基 200 提取分离糖苷,对甜菊苷、人参皂苷、绞股蓝皂苷等具高选择性,去除色素ADS-8 中极性 450~550 25.0 分离生物碱,如喜树碱、苦参碱ADS-17 中极性 124 高选择分离银杏黄酮苷和银杏内酯表1-2 国外HP 、SP 系类大孔树脂的型号和主要特性【2】树脂极性结构粒径范围 (mm)比表面积 (m 2/g) 平均孔径 (nm)用途HP-20 非极性 聚苯乙烯 0.2~0.6 600 46 皂苷、黄酮、萜类、天然色素、蛋白质 (相对分子质量〉1000)HP-207 非极性 聚苯乙烯 0.2~0.6 630 10.5 HP2M G 中极性甲基丙烯酸酯 0.2~0.647017 SP825 非极性 聚苯乙烯 0.2~0.6 1000 5.7 生物碱、黄酮、内酯、酚性苷(相对分子质量〉1000)SP850 非极性 聚苯乙烯 0.2~0.6 1000 3.8 SP70非极性 聚苯乙烯0.2~0.68007.0SP700 非极性聚苯乙烯0.2~0.6 1200 9.3XAD-1 非极性苯乙烯100 20 分离甘草类黄酮、甘草酸、叶绿素XAD-2 非极性苯乙烯330 9 人参皂苷提取,去除色素XAD-4 非极性苯乙烯750 5 麻黄碱提取,除去小分子非极性物XAD-6 中极性丙烯酸酯498 6.3 分离麻黄碱XAD-9 极性亚砜250 8 挥发性香料成分分离XAD-11强极性氧化氮类170 21 提取分离合欢皂苷XAD-1 600 0.40 800 0.15 提取小分子抗生素和植物有效成分XAD-1 180 0.53 700 0.40 提取大分子抗生素、维生素、多肽XAD-7 HP 0.56 500 0.45 提取多肽和植物色素、多酚类物质1.1大孔吸附树脂的分类1.1.1按极性大小分类1. 非极性大孔吸附树脂如苯乙烯、二乙烯苯聚合物,也称为芳香族吸附剂。
大孔吸附树脂介绍及原理大孔吸附树脂技术以大孔吸附树脂为吸附剂,利用其对不同成分的选择性吸附和筛选作用,通过选用适宜的吸附和解吸条件借以分离、提纯某一或某一类有机化合物的技术。
该技术多用于工业废水的处理、维生素和抗生素的提纯、化学制品的脱色、医院临床化验和中草药化学成分的研究。
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。
大孔吸附树脂它是一种具有大孔结构的有机高分子共聚体,是一类人工合成的有机高聚物吸附剂。
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(D101,LX-60,LX-20)、弱极性(AB-8,LX-21,XDA-6)、极性(LX-38,LX-17)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,在水和有机溶剂中可以吸收溶剂而膨胀。
大孔吸附树脂技术的基本装置恒流泵吸附原理根据类似物吸附类似物的原则,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)树脂的预处理预处理的目的:为了保证制剂最后用药安全。
树脂中含有残留的未聚合单体,致孔剂,分散剂和防腐剂对人体有害。
预处理的方法: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,以一定的流速加到柱的上端进行吸附。
上样液以澄清为好,上样前要配合一定的处理工作,如上样液的预先沉淀、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的许多非极性或水溶性大的强极性杂(多糖或无机盐),然后用所选洗脱剂在一定的温度下以一定的流速进行洗脱。
大孔树脂分离纯化法1 大孔树脂分离纯化法的概述大孔树脂分离纯化法是一种常用的生物制品纯化方法,通常用于分离纯化较大的分子,如蛋白质的亚单位。
大孔树脂是指孔隙直径较大的树脂,具有较高的吸附能力和高速流动的性能。
它们的优点在于可以降低蛋白质在溶液中的浓度,通过淡化,从而使蛋白质更容易被分离纯化。
2 大孔树脂的种类大孔树脂分为两类:亲水性大孔树脂和疏水性大孔树脂。
分选的大孔树脂使用亲水性或疏水性,以达到分离纯化蛋白质的目的。
亲水性大孔树脂的凝胶通常由不同程度的交联聚乙烯醇或甲基纤维素制成。
3 大孔树脂的原理大孔树脂分离纯化的原理是分子分离剂析出的原理。
进入大孔中的分子的体积把凝胶分子打开,那么分子就不可能穿过凝胶分子的孔隙,它仅可以附着在孔壁上相应的树脂颗粒越大,其吸附位置越靠近液面上减小,从而减小了溶液中蛋白质的浓度。
通过这种方式,蛋白质就可以被准确地分离出来,并得到纯化。
4 大孔树脂分离技术的应用和限制大孔树脂分离技术具有许多应用程序,例如血液制品的分离,酶和蛋白质的纯化,病毒素的制备等。
然而,该技术也有一些局限性,分子分离种类必须是与凝胶相兼容的。
大孔树脂可能对分子的生理活性造成影响,因此应该在小规模试验中确定其可接受的影响。
不能直接使用悬浮负载大孔树脂进行层析,因为这会影响凝胶颗粒的物理状态和生理活性。
5 大孔树脂层析的步骤大孔树脂纯化的标准程序是由几个步骤组成的,每个步骤都要严格控制。
5.1 前处理和加载原料在介质中使用已准备好的样品,真正的前处理是通过对样品进行离心来去除大颗粒物,过滤残留物等。
5.2 细胞破碎和淀粉样品的制备涉及到高浓度样品的制备,通常在样品中加入盐并界定pH,然后通过超声处理或疏液机进行细胞压碎。
5.3 层析操作将大孔树脂充满柱子,在其上通过加载样品进行净化。
5.4 层析后的处理在层析完成后,确定分离的分母,并分离需要的组分。
6 大孔树脂分离纯化法的未来发展大孔树脂分离纯化法目前已成为生物制剂纯化的一种基础方法,其纯化效果和稳定性已得到广泛认可。
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大孔树脂分离技术是20世纪60年代末发展起来的继离子交换树脂后的分离技术,国外最早用于工业脱色、环境保护、药物分析、抗生素提取分离等领域。
近年来,大孔树脂广泛用于天然产物的分离,为分离有机化合物尤其是水溶性化合物的有效手段,在天然产物化学成分的提纯等方面显示了独特作用。
四川省中药研究所经过几十年的研究,应用于中药复方提取分离取得了较好的成绩,该技术被科技部确定为“九五重点推广项目”之一,主要特点是该技术能富集中药中的有效或主要成分,可使中药用药剂量缩小20~50倍。
虽然目前尚有一些技术问题有待解决,但仍具有较好的推广应用价值。
笔者试图结合自己的实验研究实例,对大孔树脂分离技术在中药制剂研究与生产中的应用作初浅探讨。
1 大孔树脂分离技术机理与特点
大孔吸附树脂为一类有机高聚吸附剂,一般为白色球形颗业剂,通常分为非极性(苯乙烯型)和中极性(2-甲基丙烯酸酯型)两类,理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂。
对有机物选择性较好,不受无机盐及强离子低分子化合物存在的影响。
大孔吸附树脂为吸附性和筛选性相结合的分离材料,它本身具有吸附性,是由于范德华力或产生氢键的结果。
筛选性原理是由于其本身多孔性结构所决定。
正是因为这些特性,使得有机化合物尤其是水溶性化合物的提纯得以大大简化。
大孔吸附树脂的分型主要根据其“孔径”(微观小球之间的平均距离)和“比表面积”(微观小球表面积的总和m2/g)。
应用大孔吸附树脂进行有机化合物的分离纯化,首先要知道化合物分子极性大小、体积及结构等。
极性较大的化合物一般适于在中极性的树脂上分离,而极性小的化合物适于在非极性树脂上分离。
在一定条件下,同一树脂对化合物体积大的吸附力强,如果树脂与化合物分子之间能发生氢键,吸附作用也将加强。
大孔吸附树脂洗脱溶媒可使用甲醇、乙醇、丙酮等。
对非极性树脂,洗脱剂极性越小,洗脱能力越强。
对于中极性树脂和极性较大的化合物来说,则用极性较大的溶剂较为合适。
2 研究应用概况
1979年,专家首先试用大孔树脂对糖、生物碱、黄酮进行吸附,并在此基础上用于天麻、赤芍、灵芝等中药的提取分离。
从实验结果看,大孔树脂是分离中药中水溶性成分的一种有效方法。
应用DA201型大孔树脂分离白芍总苷取得较好效果。
探讨了LD605型大孔吸附树脂纯化具有不同母核结构有效部位的特性,以含生物碱、黄酮、水溶性酚性化合物和无机矿物质4种中药有效部位的单味药材(黄连、葛根、丹参、石膏)提取液为样本,在LD605型树脂上进行动态吸附研究,以蒸馏水、50%乙醇、95%乙醇梯度洗脱,比较比上柱量(saturation ratio)、比吸附量(adsorption ratio)、比洗脱量(elution ratio)等吸附特性参数。
结果表明,无机矿物类药物不能在树脂上吸附,其它几种均可不同程度地被吸附,强弱规律为生物碱>黄酮>酚性成分。
实验中关于比洗脱量的结果说明乙醇是一种很好的洗脱溶剂,50%的乙醇能将所试样本中已吸附的生物碱、酚性成分完全洗脱,黄酮大部分洗脱(约85%)。
应用D101型大孔吸附树脂提纯人参,应用D101型大孔吸附树脂胆取三七总皂苷,应用大孔吸附树脂法测定三七及其制剂冠心宁总皂苷,方亮等测定梅花参芪精中人参总皂苷的含量。
四川泰华制药厂应用大孔树脂分离技术,成功的改造了六味地黄胶囊和藿香正气软胶囊。
3 影响因素及注意事项
1、树脂种类的选择:在详细了解药用树脂的规格和标准的基础上,根据所分离纯化化合物的结构特征和理化性质等,进行预试验或通过查找文献资料获得所应选用树脂的型号,预测树脂纯化工艺的可行性、可靠性与合理性。
2、树脂的预处理:市集树脂一般含有未聚合的单体、致孔剂、分散剂和防腐剂等,使用前应进行预处理。
一般以甲醇或丙酮浸泡或回流数日,再以甲醇洗脱即可。
3、药液的上柱吸附分离:这一过程主要分为上柱吸附和洗脱分离。
上柱吸附时应进行树脂用量与上柱药液量考察的试验,建立树脂吸附达饱和和终点的判定方法。
需要注意的是上样药液沉淀
去除等预处理过程不可少。
药液的澄清度较好时,能提高被分离成分的纯化率,亦能提高树脂的使用寿命。
洗脱分离时,通过洗脱曲线与比洗脱量的测定以及总固物与精制度的考察,筛选最佳洗脱溶媒和洗脱用量。
4、树脂的再生:用后树脂的再生,以95%乙醇洗涤或浸泡过夜,如若树脂颜色变深,可用0.1~1.0mol/L的NaOH或HCl洗涤或浸泡适当时间,至树脂颜色接近原颜色为宜,继而用蒸馏水冲洗至中性。
此外,应建立评价再生树脂是否符合要求的指标与方法,说明树脂经多次反复使用再生后其纯化效果的一致性。