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吸附树脂的吸附规律

吸附树脂的吸附规律

  1. 一般来说,吸附剂容易吸附与其本身结构、性质相近的物质,因此苯乙烯型大孔树脂对含有共轭双键或芳香族链结构的化合物有很强的吸附能力,对脂肪族化合物吸附能力相对较弱。
  2. 根据吸附规律,极性吸附材料容易吸附极性物质,而非极性吸附材料容易吸附非极性物质。因此非极性物质在极性介质(如水)内被非极性吸附材料吸附;极性物质在非极性介质内被极性吸附材料吸附。
  3. 由于吸附树脂骨架据亲脂性,因此一切亲水性强易溶于水的多种物质如有机酸(碱)、无机盐类、糖类等物质不被吸附,可随水一起分离,用于分离有机活性物质,因没有无机盐掺杂,灰份低、不吸潮,有效成分含量高。
  4. 利用树脂结构特点如孔径大小,比表面活性以及所带功能基性能,在吸附了性质相近的物质以后,通过不同洗脱剂及条件的选用能把体系复杂、性质相近的物质分开。
  5. 利用树脂空间结构,作为载体,贮存装载药物、农药、酶及化学催化剂等,可按着预定时间条件释放出来以达到预期的目的。
  6. 溶质(被吸附物)物化性质的影响

1.1溶质在水中的溶解度

在水溶液中,较小溶解度物质,通常比溶解度大的物质容易被树脂吸附。因溶解度大的物质从吸附表面逃逸的倾向较大,故较难被吸附。如有机酸盐及生物系生物碱盐在水中的溶解均较大,树脂对其吸附弱。芳香性大的化合物一般在水中的溶解度都较小,则易被树脂吸附。且在水中溶解度越小,越易被吸附。

  1.2在水中的溶解形式

溶质在水中以分子状态溶解于水,有利于树脂吸附,如以离子状态溶解于水,则很难被树脂吸附,但有利于解吸。

在吸附洗脱工艺中,亦常运用此规律在多种化合物被吸附的情况下,通过改变PH值,使所含杂质形成较强的离子形化合物,使其顺溶液泄漏出去,达到纯化的目的。

1.3溶质的极性

极性较大的分子一般适用于在中极性的树脂上分离,极性小的分子适用于在非极性的树脂上分离。如用极性HPD-600树脂、弱极性HPD-450树脂和非极性HPD-100树脂吸附分离银杏叶黄酮,HPD-600与HPD-450树脂的吸附量较大,分别达到154.34mg/g和132.66mg/g,而HPD-100的吸附量较小,为117.7 mg/g。这是由银杏叶黄酮具有多酚结构和糖苷链,具有一定的极性和亲水性,有利于弱极性和极性树脂的吸附。

1.4溶质分子的体积

有机物通过树脂网孔扩散到树脂网孔内表面而被吸附,因此树脂吸附能力的大小与被吸附物质分子体积密切相关。分子体积较大的化合物应选择较大孔径的树脂,否则将影响其吸附效果。例如:银杏总黄铜的平均分子量为760,其分子体积较大,使用孔径较大的树脂S-8(孔径为280-300埃)进行吸附,吸附量为126.7mg/g而使用孔径较小的树脂D40006(孔径为65-75埃)时吸附量仅为19.0mg/g。

孔径与吸附质分子直径比,以6:1为宜,孔径太大浪费空间,如吸附质分子大于树脂微孔径,则不易被该树脂吸附。

1.5两性化合物

两性化合物(如氨基酸蛋白质)的吸附,最好在非极性或低极性介质内进行,这时它们是不太离解的,若在极性介质内吸附,需在这们等当点稍高或稍低的PH范围内进行。在这种状态下氨基酸(如氨基乙酸)在W-碳上带有—极性基团的长链化合物:

PH低于等当点H3N(CH)5COOH(在酸液里)

PH高于等当点H3N(CH)5COO—(在碱液里)

非离解的一头,可以被非极性吸附剂吸附。

一个化合物,一头有极性基团,另一头为非极性基团,那么带极性基团的一头被极性剂吸附,非极性一头,被非极性吸附剂吸附。

1.6其它

吸附质农度高,树脂比吸附量大。吸附质分子量大,树脂的比吸附量大。

2、溶液的影响

2.1溶液PH值的影响

   溶液的PH值影响弱电解质的离解程度,因此也影响其吸附量。一般而言,酸性化合物在酸性溶液中吸附,碱性化合物在碱性溶液中进行吸附较合适,中性化合物可在近中性的情况下被吸附。如用D型树脂对汉防已碱等生物碱的酸水溶液吸附,与将黄芩素、金丝桃、葛根总酮的碱水溶液吸附,其吸附作用均很弱,经分别改为中性及酸性条件下,树脂对它们的吸附力增大。用HPD450树脂吸附分离银杏总黄铜随PH值增加,吸附量增大,但PH=4后,吸附量随PH值增加而减小,因而最合适的PH条件为3-4。

2.2受水中有机化合物影响大

   因此,待吸附分离液通吸附柱前,应进行严格的前处理。首先应将待处理液中可见的沉淀物、悬浮物等,不溶于水的颗粒物过滤除掉,以免通柱时将树脂孔隙通道堵塞,造成部分永久性表面积下降。其次应尽力将溶于水其它非有效成分(有机杂质)在可能的条件下应先分离出去,以达到树脂高效率的净化提取效果,减轻产品后处理工艺压力。

3、其它规律

3.1 温度:低温可使树脂吸附量增加,温度高吸附量降低,但提高温度,有利于解析。

3.2时间:吸附决定于吸附剂对吸附质的吸附能,吸附瞬间就可以完成。而溶质在水中的扩散速度很慢。因此,考虑吸附速度时,应重点考虑溶质自溶液内扩散到树脂内孔表面的时间。

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