大孔树脂吸附动力学2

1大孔树脂吸附动力学李治民中国药科大学药物制剂班级：144027学号：14402716目的1.了解大孔树脂的结构和特点及根皮苷的性质。2.了解固体自溶液吸附的基本原理。3.了解大孔树脂的预处理方法，掌握吸附量的测量方法。实验原理固体表面有剩余力场，固体表面分子相对其体相分子具有超额能量，固体表面对撞击到其表面积的分子具有吸引力，气体分子或溶液中的分子和离子再起表面会聚集，从而降低固体的表面能。这种现象称为固体的表面的吸附。具有吸附能力的固体称为吸附剂，被吸附的气体或液体称为吸附质。固体在溶液中的吸附过程关系到固体、溶剂、溶质三者的相互作用力。实际上溶液中的吸附是溶质与溶液分子争夺固体吸附剂表面的净结果。在一定的温度和压力下，吸附剂的吸附面积决定其吸附量的大小，为了提高吸附量，应尽可能增加吸附剂的比表面积。超细粉体或多孔性物质具有较大的比表面积，因此，也具有良好的吸附性能。而大孔吸附树脂，由于具有比表面积大、化学性质稳定、吸附选择性好等优点，已广泛应用于中药及天然药物提取液中有效成分的富集和纯化。D-101大孔吸附树脂是以苯乙烯为骨架结构，以二乙烯苯为交联剂聚合而成，为目前使用最广泛的树脂之一。商品D-101大孔吸附树脂孔径为0.28~0.9nm，吸附剂大于30mg（酚）/g（干树脂），商品树脂常含有一定量未聚合的单体、制孔剂、分散剂和交联剂等，如甲苯、二甲苯及一些直链烷烃等，在使用前必须进行预处理。根皮苷分子式为C21H24O10，属于植物黄酮类中的二氢查尔酮苷。根皮苷主要存在于苹果树的根皮、茎、嫩叶，以及苹果果实中，近年来在多穗柯甜茶中叶发现含量比较丰富的根皮苷。根皮苷具有多种生物活性，如调节血压、血糖，保护心脏及清除体内自由基、低毒等特点，在很多领域中的得到应用。在实际生产过程中，根皮苷的分离纯化主要使用大孔树脂。根皮苷D-101大孔吸附树脂对根皮苷有良好的吸附和解吸性能。D-101大孔吸附树脂对根皮苷的吸附过程可用Freundich吸附等温式𝑎𝑡=𝑘𝑐1𝑛来模拟。大孔树脂吸附动力学过程相对复杂，可用准二级动力学及粒内扩散方程拟合。2根皮苷在D-101大孔吸附树脂上的吸附动力学粒内扩散模型为𝑎𝑡=𝑘𝑡12+𝑅（1）式中，𝑎𝑡为即时吸附量；k为粒内扩散系数，mg/[g（湿树脂）·𝑚𝑖𝑛12]；R为积分常数。准二级动力学模型为𝑑𝑎𝑡𝑑𝑡=𝑘2(𝑎𝑒−𝑎𝑡)2（2）积分边界条件为t=0时,t→∞时𝑎𝑡=𝑎𝑒，整理得𝑡𝑎𝑡=1𝑘2𝑎02+1𝑎𝑒𝑡（3）式中，𝑎𝑒为平衡吸附量；𝑘2为准二级吸附常数。作t/𝑎𝑡-t线，如为直线，可从斜率和截距求得𝑎𝑒和𝑘2值。在根皮苷浓度较高时，吸附动力学符合准二级动力模型；当根皮苷浓度很低时，符合粒内扩散模型。仪器与试剂725紫外分光光度计；康氏振荡器；200ml锥形瓶两个；50ml滴定管、1000ml容量瓶；5ml、10ml、25ml、50ml移液管各一根；10ml量筒一只；称量瓶一只；电子分析天平。根皮苷98%，配制浓度0.1000g/L的溶液备用；经预处理的D-101大孔树脂若干（浸泡于蒸馏水中备用）。实验内容1.D-101大孔树脂预处理①商品树脂用两倍体积95%乙醇浓度浸泡24小时，过滤，再用95%乙醇流动洗涤树脂，不时检查乙醇流出液至流出液与水混合（1:5）无白色浑浊为止，然后以大量蒸馏水洗至无乙醇味。②用两倍体积5%NaOH水溶液浸泡两小时，水洗至接近中性。③两倍体积10%盐酸浸泡两小时，用蒸馏水洗至中性，浸泡于蒸馏水中备用。（注：此步为实验室老师准备）2.配制根皮苷水溶液称量0.1000g根皮苷，完全溶解于烧杯中，在电炉上微加热使其溶解，转移到容量瓶，配置浓度为0.1000g/L的根皮苷溶液备用。3.绘制根皮苷标准溶液精确量取5ml、7.5ml、10ml、15ml、20ml、25ml、30ml根皮苷溶液定容至50ml容量瓶中，用752紫外分光光度计测量312nm处溶液吸光度，绘制根皮苷标准曲线。4.测量吸附液浓度-时间曲线3量取两份8g（淋水，5s内不滴水）已预处理过的D-101大孔树脂，分别置于200ml的锥形瓶中，分别加入100ml浓度为0.015g/L的0.05g/L的根皮苷溶液，加入溶液时开始计时，并立即置于恒温25℃的摇床中振荡，每隔10min取上清液荡洗比色皿并测量其吸光度，测量完成立即倒回吸附瓶。测量时间至少90min，试验结束后吸附液及树脂倒入回收桶。实验数据及处理1.根皮苷标准曲线的绘制c0=0.0939g/Lλ=312nmc(g/L)0.0100.0150.0200.0300.0400.050A0.1310.2070.3820.5530.6360.744表一图一2.吸附液浓度-时间曲线的测量c0=0.04695g/Lm根皮苷=8.2gλ=312nmt(min)18.7828.3537.6547.7357.0765.9775.2885.4793.80A0.360.3290.2900.2650.2220.1980.1720.1530.134c𝑡(g·L-1)0.0220.0200.0180.0160.0130.0120.0100.00830.0074a𝑡(mg·g-1)0.350.380.40.430.460.480.50.520.53√𝑡(𝑚𝑖𝑛12)4.335.326.146.917.558.128.689.249.69𝑡𝑎𝑡⁄(min·𝑔·𝑚𝑔−1)53.6675.6894.13111124.07137.44150.56164.37176.98表二y=15.345x+0.021200.20.40.60.8100.010.020.030.040.050.06吸光度A根皮苷浓度c(g/L)根皮苷标准溶液浓度4c0=0.01409g/Lm根皮苷=8.0gλ=312nmt(min)19.2728.6038.6048.6358.6268.3277.9587.8797.88A0.1820.1740.1540.1440.1330.1210.1160.1090.100c𝑡(g·L-1)0.0100.0100.00870.00800.00730.00650.00620.00570.0051a𝑡(mg·g-1)0.06250.06250.0790.0880.0960.1060.110.1160.123√𝑡(𝑚𝑖𝑛12)4.395.356.216.977.658.278.839.379.89𝑡𝑎𝑡⁄(min·𝑔·𝑚𝑔−1)308.32308.32488.61552.61610.63644.53708.63757.5795.77表三图二图三结论由图三及（3）式可得当c=0.04695g/L时y=0.0236x+0.3323R²=0.9874y=0.0084x+0.0509R²=0.977300.10.20.30.40.50.60246810at(mg/g)(min1/2)粒内扩散方程拟合c=0.04695g/Lc=0.01409g/Ly=1.5875x+30.692R²=0.9923y=5.501x+272.75R²=0.9846020040060080010000306090120t/at(min·g·mg-1)t(min)准二级动力学方程拟合c=0.04695g/Lc=0.01409g/L5𝑎𝑒=0.63mg/gk2=0.083当c=0.01409g/L时，𝑎𝑒=0.18mg/gk2=0.104