吸附分離技術

吸附分離技術

吸附分離技術是20世紀60年代末發(fā)展起來的繼離子交換樹脂后的一項分離新技術。最早僅用于吸濕干燥、除臭、脫色以及飲用水的純化,發(fā)展到輕化工,食品工業(yè),分析化學、臨床檢定和治療等領域。近年來，吸附樹脂分離技術廣泛應用于天然藥物活性成分的研究.概述吸附:

表面現象.對一流體混合物,在流體(氣或液)與固體表面(吸附劑)相接觸時，因某些組分的分子作用力不同而產生選擇性吸附,實現分離。吸附分離過程:1)吸附時放熱，是一個自發(fā)過程;2)解吸(逆過程)時吸熱，需要提供能量才能洗脫表面吸附的分子.吸附分離技術分類：物理吸附、化學吸附、半化學吸附⑴物理吸附：也叫表面吸附，是被分離物質的分子與吸附劑表面分子間的相互作用引起的.特點:

吸附與解吸可逆,快速，應用最廣.常見吸附劑:

硅膠、氧化鋁、活性炭、大孔樹脂等⑵化學吸附：被分離物質與吸附劑表面分子之間的化學鍵合作用.特點:選擇性,牢固，有時甚至不可逆,應用較少.⑶半化學吸附：是介于物理吸附與化學吸附之間應用:聚酰胺對黃酮、蒽醌等含酚羥基化合物之間的氫鍵吸附.

常用吸附劑

氧化鋁聚酰胺大孔吸附樹脂硅膠活性炭大孔吸附樹脂作為應用最廣的物理吸附中的一類有機高聚物吸附劑，具有選擇性好，吸附容量大，機械強度高，再生處理方便，可反復使用，吸附速度快，解析容易等優(yōu)點。目前已廣泛于廢水處理、醫(yī)藥工業(yè)、化學工業(yè)、分析化學、臨床檢定和治療等領域，我國主要用于醫(yī)藥工業(yè)藥物及生物活性物質的提純和中藥化學成分的提取分離。大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂與傳統(tǒng)中藥分離提純工藝相比具有如下優(yōu)勢：①能有效縮小服用劑量，提高中藥制劑的質量；②減少產品的吸濕性；③實驗工藝簡便，所需實驗設備簡單，降低了成本。使用過程中不會有任何物質釋放出來，至于生產過程中殘留的某些雜質完全可在使用前徹底清洗出來，所以用吸附樹脂提取中藥有效成分是非常安全的。大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂的性質大孔吸附樹脂主要以苯乙烯、а-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙腈等為原料加入一定量致孔劑二乙烯苯聚合而成,多為白色球狀顆粒,粒度多為20～60目，通常分為非極性和極性兩大類，根據極性大小還可分為弱極性、中等極性和強極性，在溶劑中可溶脹,室溫下不溶于酸、堿及有機溶劑。對有機物的選擇性較好，不受無機鹽類及強離子低分子化合物存在的影響。大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂的顯微結構大孔吸附樹脂包含有許多具有微觀小球的網狀孔穴結構,顆粒的總表面積很大,具有一定的極性基團,使大孔樹脂具有較大的吸附能力;另一方面,這些網狀孔穴的孔徑有一定的范圍,使得它們對通過孔徑的化合物根據其分子量的不同而具有一定的選擇性。大孔吸附樹脂的吸附原理①吸附性：大孔吸附樹脂本身具有吸附性，是由范德華力或氫鍵吸附的結果。②篩性原理：是由大孔吸附樹脂本身的多孔性所決定的.大孔吸附樹脂

有機化合物根據吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附樹脂上經一定的溶劑洗脫而達到分離的目的。對非極性大孔樹脂，洗脫劑極性越小，洗脫能力越強；對中極性大孔樹脂及極性較大化合物，則極性較大溶劑洗脫力強。一般上樣后先用水（或酸、堿水）洗去雜質，然后用不同濃度的含水醇、甲醇、乙醇、丙酮等依次洗脫。也可根據有機化合物成分的不同，選擇不同型號的樹脂。大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂類型：根據統(tǒng)計用于中藥化學成分提取分離的吸附樹脂型號有：D-101型、DA-201型、MD-05271型、GDx-l05型、CAD-40型、XAD-4型、SIP系列、D-型等。常用吸附樹脂有：D-101型、DA-201型、D-4J型。另外近幾年又研制了一系列新型吸附樹脂，如ADS-17型、ADS-21型、ADS-178型、G2型等在中藥活性成分分離純化的研究中取得了比較滿意的效果。大孔吸附樹脂影響大孔吸附樹脂分離效果的因素：①化合物分子極性大?。阂话銇碚f，大孔樹脂的色譜行為具有反相的性質。被分離物質的極性大先流出色譜柱。②分子體積大?。涸谝欢l件下，化合物體積越大，吸附力越強。大孔吸附樹脂硅膠硅膠為多孔性無定形粉末，硅膠表面帶有硅醇基呈酸性。硅膠粒度越小，粒度越均勻，即粒度分布越窄，其分離效率越高。經典薄層色譜用硅膠的粒度為10～40μm。薄層色譜常用硅膠有硅膠H、硅膠G、硅膠GF254、硅膠HF254、硅膠HF254+365等。

硅膠吸附原理：硅膠表面有硅醇基,呈弱酸性,通過硅醇基(吸附中心)與極性基團形成氫鍵吸附,因各組分極性基團與硅醇基形成的氫鍵能力不同而被分離。

適用范圍：硅膠表面PH約為5,一般適合酸性和中性物質的分離,如有機酸,酚類,醛類等,因堿性物質與硅膠作用,展開時被吸附,拖尾,甚至停滯于原點不動。

洗脫順序：

由于硅膠吸附中心是硅醇基,屬于極性吸附劑,所以極性強的組分吸附力強,在吸附劑上保留強,后被洗脫;反之,極性弱的組分先被洗脫.其一般規(guī)律是:①飽和碳氫化合物為非極性,不被吸附.②母核基本相同,取代基極性越強,吸附力越強;極性基團數越多,分子極性越強.③不飽和化合物比飽和化合物吸附力強,分子中雙鍵數越多,吸附力越強.④取代基的空間排列順序也影響分子的極性.常見化合物的吸附能力有以下順序:烷烴<烯烴<鹵代烴<醚<硝基化合物<叔胺<酯<酮<醛<酰胺<醇<酚<伯胺<羧酸.硅膠氧化鋁氧化鋁可因制備和處理方法不同,分為中性(PH7.5),堿性(PH9.0)和酸性(PH4.0)3種。①

堿性氧化鋁用于分離中性或堿性化合物,如生物堿,脂溶性維生素等;②

中性氧化鋁適用于酸性及對堿不穩(wěn)定化合物的分離;酸性氧化鋁可用于酸性化合物分離.其活性與硅膠一樣,均與含水量有關,且含水量越高,活性越弱。聚酰胺是由酰胺聚合而成的一類高分子物質。吸附黃酮類化合物的原理是由于其分子內部的許多酰胺基和羰基與酚類、黃酮類化合物的酚羥基，或酰胺鍵上的游離胺基與醌類、脂肪酸上的羰基形成氫鍵締合而產生吸附。其形成氫鍵的能力與溶劑有關，在水中形成氫鍵的能力最強，在有機溶劑中較弱，在堿性溶液中最弱。同時，聚酰胺的膨脹性又可以使被吸附的物質滲入其內部，從而使其具有較大的吸附容量。聚酰胺影響聚酰胺分離富集效果的因素很多，如上柱前藥液的溫度、吸附的溫度、上柱及洗脫時的流速、聚酰胺柱的徑高比等。聚酰胺特別適合于：①酚類、黃酮類化合物的制備和分離；②對生物堿、萜類、甾體、糖類、氨基酸等其它極性與非極性化合物的分離也有著廣泛應用；③也可用于提取物的脫鞣質處理及分離富集中藥材中的有效成分。

聚酰胺

活性炭

活性炭是一種非極性吸附劑，對非極性物質吸附強?；钚蕴恐饕糜诜蛛x水溶性成分，如氨基酸、糖類及某些甙?；钚蕴康奈阶饔?，在水中最強，在有機溶劑中則較低弱；故水的洗脫能力最弱，而有機溶劑則較強?；钚蕴康娘@微結構活性炭主要包括粉狀活性炭和