大孔吸附樹脂技術的研究進展

大孔吸附樹脂技術的研究進展

大孔樹脂是近20余年發(fā)展起來的一種新型非離子型有機高分子聚合物吸附劑。它是以苯乙烯和丙烯酸酯為單體，加入二乙烯苯為交聯(lián)劑，甲苯、二甲苯為致孔劑，它們相互交聯(lián)聚合形成了多孔骨架結構。樹脂本身由于依靠它和被吸附的分子(吸附質(zhì))之間的范德華力和氫鍵作用，具有吸附性，又因具有網(wǎng)狀結構和很高的比表面積，而有篩選性能，能從溶液中有選擇地吸附有機物質(zhì)，使有機化合物根據(jù)吸附力及其分子量大小可以經(jīng)一定溶劑洗脫而分開，達到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。大孔樹脂吸附技術最早用于廢水處理、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。而近年來大孔樹脂吸附層析法在中草藥有效成分的提取、分離、純化方面顯示出其獨特的作用。1、大孔吸附樹脂技術的基本原理

根據(jù)樹脂的表面性質(zhì)，大孔吸附樹脂可以分為非極性、中極性和極性三類。非極性吸附樹脂是由偶極距很小的單體聚合而成，不含任何功能基團，孔表的疏水性較強，可通過與小分子內(nèi)的疏水部分的作用吸附溶液中的有機物，最適用于從極性溶劑(如水)中吸附非極性物質(zhì)。中極性吸附樹脂含有酯基，其表面兼有疏水和親水部分，既可由極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)，也可以從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)。極性樹脂含有酰胺基、氰基、酚羥基等極性功能基，它們通過靜電相互作用吸附極性物質(zhì)。根據(jù)樹脂孔徑、比表面積、樹脂結構、極性差異，大孔吸附樹脂又分為許多類型，且分離效果受被分離物極性、分子體積、溶液值、洗脫液的種類等因素制約，在實際應用中，要根據(jù)分離要求加以選擇。2、大孔樹脂吸附性能的影響因素

吸附條件和解吸附條件的選擇直接影響著大孔吸附樹脂吸附工藝的好壞，因而，在整個工藝過程中應綜合考慮各種因素，確定最佳吸附解吸條件。2．1吸附條件的影響

（1）大孔樹脂型號的影響大孔樹脂可分為非極性和極性兩大類，根據(jù)極性的大小還可以分為弱極性、中等極性和強極性等。一般非極性化合物在水中可以被非極性樹脂吸附，極性化合物在水中被極性樹脂吸附。美國Rohm-Hass公司AmberLiteXAD系列吸附樹脂，主要應用于化工、治金等領域較多。國產(chǎn)吸附樹脂主要用于中藥的提取分離純化，常用樹脂型號有D101型、DA201型、SIP系列、X-5型、AB-8型、GDX104型、LD605型、LD601型、CAD-40型、DM-130型、R-A型、CHA-111型、WLD型(混合型)、H107型、NKA-9型等。而不同型號樹脂的比表面積、平均孔徑、分離選擇性都有所不同，應根據(jù)實際情況進行選擇。

（2）上樣液的影響①上樣液的濃度樹脂吸附量一般與上樣液濃度成反比。如果上樣液較稀，則上樣液粘度較小，在一定上樣流速下，溶液通過柱床流速較快，使傳質(zhì)過程未進行徹底，可能泄漏；如果上樣藥液濃度太大，被吸附物質(zhì)在樹脂內(nèi)部擴散速度變慢，使某些樹脂局部周圍被吸附物質(zhì)分子過多，使得某些沒來得及被吸附就流出來，這兩種情況均未達到樹脂的最大吸附量。確定最大上樣藥液量，即可以減少藥材的損耗，又避免樹脂的浪費。

②上樣液的pH值改變?nèi)芤簆H值，可以影響被吸附物質(zhì)在大孔樹脂上的吸附，其體現(xiàn)在以下幾方面。首先，溶液pH值變化可以改變有效成分在溶液中存在的形式。其次，溶液pH值改變可以影響有效成分在溶液中的溶解度。通常一種物質(zhì)在某種溶劑中溶解度大，樹脂對其吸附力就弱。因此通常選用對被分離成分溶解度小的溶劑作為吸附溶劑。最后，溶液pH值變化改變?nèi)芤簶O性，影響有效成分和大孔吸附樹脂間的分子間作用力。

③上樣液的溫度由于有效成分在大孔樹脂上的吸附是通過分子間作用力，屬于物理吸附。溫度升高，一方面有效成分在樹脂上的吸附作用降低，另一方面，有效成分在溶液中的溶解度增大。綜合結果溫度升高有效成分在大孔樹脂上的吸附速度和吸附量降低。所以在吸附階段，應該降低溫度；反之，在解吸洗脫階段，應該升高溫度。④上樣液與樹脂的比例大孔樹脂的用量要足量，使中藥成分能充分吸附。一般樹脂與藥材用量比應不低于1∶0.6。樹脂的吸附率先隨上樣量的增加而增加，達到一定值后基本不再變化。

（3）吸附時間樹脂的吸附率先隨吸附時間的增加而增加，達到一定值后基本不再變化。（4）吸附速率大孔吸附樹脂的吸附能力除了由吸附量表現(xiàn)外，吸附速率也是重要的參考指標，體現(xiàn)了樹脂吸附達平衡的快慢，吸附達平衡快則效率高?？梢愿鶕?jù)Lang-muir吸附速率方程，計算吸附速率常數(shù)。

2.2解吸條件的影響

（1）洗脫劑的影響洗脫液可使用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。根據(jù)吸附力強弱選用不同的洗脫劑及濃度。對非極性大孔樹脂，根據(jù)有關文獻分析，洗脫劑極性越小，洗脫能力越強。對于中極性