大孔吸附樹脂是一種具有多孔立體結構人工合成的聚合物吸附劑,是在離子交換劑和其它吸附劑應用基礎上發展起來的一類新型樹脂,為用于固體萃取而設計。是依靠它和被吸附的分子(吸附質)之間的范德華引力,通過它巨大的比表面進行物理吸附而工作的。合成吸附劑有大的比表面積和類似活性炭顆粒的內細孔結構。這些多孔特性使之從水溶液中有效的吸附有機化合物。用合成吸附劑萃取的過程能與其它溶劑萃取技術相比減少溶劑的使用量增加操作的安全性。
大孔吸附樹脂具有多孔骨架,其性質與天然吸附劑活性炭相似,但具有下列優點,彌補了天然吸附劑-活性炭之不足。
1)物理、化學穩定性高,機械強度好,經久耐用。
2)再生容易,一般用水、稀酸、堿或有機溶劑,如低碳醇,丙酮即可,而且分離出來的物質灰分低。
3)品種多,可根據不同要求,改變樹脂孔結構、極性等表面性能適用于吸附多種有機化合物。
4)樹脂一般為小球狀,直徑為0.2-0.8毫米之間,因此流體阻力不像粉狀活性使用時不便。
1)物理、化學穩定性高,機械強度好,經久耐用。
2)再生容易,一般用水、稀酸、堿或有機溶劑,如低碳醇,丙酮即可,而且分離出來的物質灰分低。
3)品種多,可根據不同要求,改變樹脂孔結構、極性等表面性能適用于吸附多種有機化合物。
4)樹脂一般為小球狀,直徑為0.2-0.8毫米之間,因此流體阻力不像粉狀活性使用時不便。
大孔吸附樹脂是一類不含離子交換基因的交聯聚合物。由于它具有交聯立體結構,決定了它不溶于任何酸、堿、有機溶劑及加熱不熔的特點,又因它的彈性結構,使其具有較高的機械穩定性,及它的較高交聯度而使其產生抗化學性,所以在較嚴酷的條件下,大孔吸附樹脂比凝膠樹脂具有更高的物理及化學穩定性。其熱失重溫度266℃。耐熱、輻照性能好,聚苯乙烯型樹脂耐熱、耐輻照一般可用于150℃左右,在惰性氣相中,短時間可經受200℃-250℃。對有機物濃縮,分離作用是不受無機鹽類及強離子、低分子化合物的干擾。其本身由于范德力或氫鍵的作用,具有吸附性,又具有多孔網狀結構和很高的比表面積,而有篩選性能,所以它是一類不同于離子交換樹脂的吸附和篩選性能相結合的分離材料。其化學結構不帶或帶有不同極性的功能基。根據樹脂的表面性質,可分為非極性、中極性、極性、強極性四類。非極性吸附樹脂是由偶極距很小的單體聚合制得的不帶任何功能基,孔表疏水性較強,zui適于由極性溶劑(如水)中吸附非極性物質。中極性吸附樹脂含酯基的吸附樹脂,其表面兼有疏水和親水兩部分,既可由極性溶劑中吸附非極性物質,又可由非極性溶液中吸附極性物質。極性與強極性樹脂是指含酰胺基、氰基、酚羥基等含氮、氧、硫不同極性功能基的吸附樹脂,該類樹脂zui適用于由非極性體系里分離極性物質。
| 大孔吸附樹脂應用領域 由于大孔樹脂其本身組成與結構特點,具有吸附性和篩選性相結合的分離,純化多種功能,已廣泛應用于環境保護、冶金工業、化學工業、制藥和醫學衛生部門,特別適用于生物化學制品、天然產物的分離純化、藥物制備、有機化合物分離、化學反應催化劑、載體等各個領域。 大孔吸附樹脂對工業廢水,廢液的處理有著廣泛的應用。如廢水中含苯、硝基苯、氯苯、氟苯、苯酚、硝基酚、氨基苯酚、雙酚A、對甲酚、奈酚、苯胺、鄰苯二胺、對苯二胺、水楊酸、2,3酸、奈磺酸等有機物均具有很好的吸附、回收凈化作用。且對廢液中有害物質的濃度含量適應性強,并可作到一次性達標。可實現工業生產中有害物質回收再用、化害為利、變廢為寶的目的。 近年來,大孔吸附樹脂在微生物制藥分離純化上的應用也越來越多,國外發表的新抗生素中幾乎包括了各類不同結構的化合物,都是采用大孔吸附樹脂作為分離活性物質的手段。某些屬于弱電解質或非離子型的抗生素,過去不能用離子交換法提取,現在可試用大孔吸附樹脂,這為抗生素分離純化提供了新的途徑。 迄今,問世30年來,大孔樹脂仍是當前反應性高分子技術領域發展zui活躍的一個分支。實踐應用表明,它比其它天然吸附劑(或凝膠型樹脂)具有較大的吸附能力,洗脫容易、機械強度高,抗污染能力強等優點。特別是其孔徑和孔度大小、比表面積、極性等性能都可以人為控制調節,供任意選擇,因此逐漸取代了活性炭和AL2O3等經典吸附劑,又補充了離子交換樹脂的不足,為微生物制藥分離、提出、濃縮、純化等方面提供了極重要手段。 目前大孔吸附樹脂廣泛應用于制藥及天然植物中活性成分如皂甙、黃酮、內脂、生物堿等大分子化合物的提取分離。對人參皂甙、三七皂甙、絞股蘭皂甙、薯蕷皂甙、甜菊皂甙、甘草甜素、銀杏黃酮內脂,山楂黃酮、沙棘黃酮、葛根素、竹葉黃酮、黃芪皂甙、橙皮甙、淫羊藿黃酮、大豆異黃酮、茶多酚、洋地黃強心甙、麻黃精粉、柚甙、毛冬青黃酮甙、紅豆杉生物堿、多種天然色素、中藥復方藥物提取等以及生物化學制品的凈化、分離、回收都有良好的效果。并在抗生素、維生素、氨基酸、蛋白質提純,生化制藥方面有很廣泛的應用。 大孔樹脂吸附分離工藝是對中藥提取工藝影響大、帶動面zui廣的技術之一。該工藝操作簡便,成本較低,樹脂可反復使用,適合工業生產。有文獻報道,按日投產3噸生藥計算,增加固定資產的投資15萬元,應用吸附樹脂提取分離技術而每年因此節約的能耗、輔料、包裝材料、儲藏、運輸費用至少在百萬以上。因此,它具有很強的推廣應用價值,將對中藥提取技術的跳躍式進步起到促進作用。 大孔吸附樹脂按其極性強弱,分為非極性、中極性和極性三類。 非極性樹脂樹脂,由苯乙烯和二乙烯苯縮合而成,故又稱芳香族吸附樹脂,因具有比較大的孔,適用于大分子物質的吸附,且洗脫性良好,被吸附物可以容易地被洗脫下來,因此適用范圍廣泛。中極性吸附樹脂含酯基的吸附樹脂,其表面兼有疏水和親水兩部分,既可由極性溶劑中吸附非極性物質,又可由非極性溶液中吸附極性物質.極性與強極性樹脂是指含酰胺基、氰基、酚羥基等含氮、氧、硫不同極性功能基的吸附樹脂,該類樹脂zui適用于由非極性體系里分離極性物質。 大孔吸附樹脂的吸附能力,不但與樹脂的化學結構和物理性能有關,而且與溶質及溶液的性質有關。 非極性樹脂從極性溶液中吸附時,溶質分子的疏水部分優先被吸附,而親水部分在水相中定向排列。相反,極性樹脂從非極性溶液中吸附時,則可同時吸附溶質分子的極性部分和非極性部分。當從水溶液中吸附時,對同時吸附溶質分子和非極性部分,當從水溶液中吸附時,對同族化合物,一般分子量越大,極性越弱,吸附量就越大。 和離子交換不同,無機鹽對吸附不僅沒有影響,反而會使吸附量增大。因此用大孔吸附樹脂時,不必考慮鹽的存在,這也是大孔吸附樹脂的優點之一。 選擇適宜的孔徑也很重要。溶質分子要通過孔道而達到樹脂內部表面,因此吸附有機大分子時,孔徑必須足夠大,但孔徑增大,吸附表面積就要減少。一般來說,孔徑等于溶質分子的6倍比較合適。 溶液的PH值也會影響弱電解質的解離程度。因此也會影響其吸附量,如用HPD500樹脂從廢水中吸附酚時,選用pH 3.0要優于pH6.5。但如溶質是中性物質,則溶液的pH值當然沒有影響,如吸附VitB12時,在pH 3.0、5.0、7.0下的吸附量幾乎相等。 | | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1) 該樹脂含水70%左右,濕態0℃以上保存。嚴防冬季將球體凍裂。 2) 該樹脂物化性能穩定,不溶于酸、堿及有機溶劑,不降解,熱失重溫度266℃。 3) 樹脂使用前,需根據使用要求,進行程度不同的予處理,是將樹脂內孔殘存的惰性溶劑浸除。樹脂予處理方法是在提取器內加入高于樹脂層10CM的乙醇浸漬4小時,然后用乙醇淋洗,洗至流出液在試管中用水稀釋不渾濁時為止。zui后用水反復洗滌至乙醇含量小于1%或無明顯乙醇氣味后即可用于生產。我廠藥用樹脂已經過了深程度處理,一般可直接用于生產) 4) 生產中建議樹脂裝填高度2米左右,吸附流速4-10米/小時(1-4BV/小時)。解吸劑可選用乙醇、甲醇、丙酮等。 5) 樹脂強化再生方法: 當樹脂使用一定周期后,吸附能力降低或受污染嚴重時需強化再生,其方法是在容器內加入高于樹脂層10CM的3%-5%鹽酸溶液浸泡2-4小時,然后進行淋洗通柱。繼用3-4倍樹脂體積同濃度的鹽酸溶液通柱,然后用凈水洗至接近中性;再用3%-5%的氫氧化鈉溶液浸泡4小時。zui后淋洗通柱,用同濃度的3-4倍樹脂體積的氫氧化鈉溶液通柱,zui后用凈水清洗至PH值為中性,備用。 1) 貯存運輸 ① 應貯存在密封容器內,避免受冷或爆曬。 ② 貯存溫度:4℃-40℃之間。 ③ 樹脂貯存期為2年,超過2年復檢合格方可使用。若發現樹脂失水,不能直接向樹脂中加水,應先加入適量濃食鹽水,使樹脂恢復濕潤。 2) 預處理 樹脂在運行前須按以下步驟,進行預處理。 ① 陽樹脂的預處理 陽樹脂預處理步驟如下: 首先使用飽和食鹽水,取其量約等于被處理樹脂體積的兩倍,將樹脂置于食鹽溶液中浸泡18-20小時,然后放盡食鹽水,用清水漂洗凈,使排出水不帶黃色;其次再用2%-4%NaOH溶液,其量與上相同,在其中浸泡2-4小時(或小流量清洗),放盡堿液后,沖洗樹脂直至排出水接近中性為止;zui后,用5%HCl溶液,其量亦與上述相同,浸泡4-8小時,放盡酸液,用清水漂流至中性待用。 ② 陰樹脂的預處理 其預處理方法中的*步與陽樹脂預處理方法中的*步相同;而后用5%HCl浸泡4-8小時,然后放盡酸液,用水清洗至中性;而后用2%-4%NaOH溶液浸泡4-8小時后,放盡堿液,用清水洗至中性待用。 3) 防止樹脂污染 樹脂污染有幾種情況,一種為原水中有機物和膠體硅;另一種是重金屬污染;還有一種是樹脂本身長期運行中高分子裂解,造成破碎或交換容量下降,所以必須區別污染中毒的原因區別處理。 |
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