大孔树脂柱色谱

大孔树脂柱色谱Macro-porousresincolumnchromatography大孔吸附树脂法的基本原理1大孔树脂的结构、性质与种类2大孔树脂分离效果的影响因素3大孔吸附树脂柱色谱的操作4大孔吸附树脂柱色谱的应用5Contents大孔吸附树脂法的基本原理11.1大孔树脂吸附法利用大孔吸附树脂对欲分离物质的吸附作用和筛选作用达到分离目的的方法。大孔吸附树脂法的基本原理以大孔吸附树脂为固定相，使分离物提取液通过装有大孔树脂的柱子，其中的有效成分选择性地吸附在树脂上，而杂质成分不被吸附，在经过适当的溶剂洗脱，收集含有效成分的流出液，合并浓缩，回收溶剂，便可以除掉分离物提取液中的杂质成分，达到有效成分分离与纯化的目的。11.2大孔树脂柱色谱大孔吸附树脂法的基本原理工业化的大孔吸附柱色谱设备1大孔吸附树脂法的基本原理大孔吸附树脂也叫大网格吸附剂，是继离子交换色谱之后又一新型分离介质。它既不同于离子交换树脂，又有别于凝胶分子筛，同时兼有吸附性和选择性，是吸附性和筛选性原理相结合的分离材料。11.3大孔吸附树脂的分离原理大孔吸附树脂法的基本原理其吸附性能与活性炭相似，从相互作用力的角度观察，它所具有的吸附性与范德华力或氢键有关，筛选性能与具有网状结构和很高的比表面积有关。通过上述这种吸附和筛选原理，有机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附树脂上经一定的溶剂洗脱而达到分离的目的。11.3大孔吸附树脂的分离原理大孔吸附树脂法的基本原理1大孔树脂的结构、性质与种类2大孔树脂分离效果的影响因素3大孔吸附树脂柱色谱的操作4大孔吸附树脂柱色谱的应用5Contents大孔树脂的结构、性质与种类22.1大孔吸附树脂(macro-porousadsorptionresin)是一种不含交换基团、具有大孔网状结构的高分子吸附剂。它是二十世纪六十年代末离子交换技术领域中重要发展之一。自1966年美国RohmandHaas公司合成第一种大孔网状吸附剂以来，各种不同性能的合成吸附树脂相继问世。目前，大孔吸附树脂广泛应用于废水处理、医药工业、化学工业、分析化学、临床鉴定、工业脱色、环境保护等领域。大孔树脂的结构、性质与种类2大孔吸附树脂一般为白色球状颗粒，粒度为20-60目，宏观小球系由许多彼此间存在孔穴的微观小球组成。大孔吸附树脂的骨架结构主要有苯乙烯、丙烯酸脂、丙烯腈、异丁烯等，致孔剂有甲苯、石蜡、汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等，分散剂有明胶等，交联剂有二乙烯苯等理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂，对有机物选择性好，不受无机盐类及强离子、低分子化合物存在的影响，在水和有机溶剂中可吸附溶剂而膨胀。有很大的比表面积、一定的孔径、吸附容量，有较强的机械强度，含水分40一75%。2.2大孔吸附树脂的结构和理化性质大孔树脂的结构、性质与种类2按其极性大小和所选用的单体分子结构不同：非极性大孔吸附树脂中等极性大孔吸附树脂极性大孔吸附树脂2.3大孔吸附树脂的分类大孔树脂的结构、性质与种类2非极性大孔吸附树脂是由偶极矩很小的单体聚合制得的不带任何功能基，孔表面的疏水性较强，可通过与小分子内的疏水部分的作用吸附溶液中的有机物，最适于由极性溶剂(如水)中吸附非极性物质，也称为芳香族吸附剂，例如苯乙烯、二乙烯苯聚合物。苯乙烯大孔树脂2.3.1非极性大孔吸附树脂大孔树脂的结构、性质与种类22.3.2中等极性大孔吸附树脂中等极性大孔吸附树脂是含酯基的吸附树脂，以多功能团的甲基丙烯酸酯作为交联剂。其表面兼有疏水和亲水两部分。既可由极性溶剂中吸附非极性物质，又可由非极性溶剂中吸附极性物质，也称为脂肪族吸附剂，例如聚丙烯酸酯型聚合物。聚丙烯酸酯大孔树脂大孔树脂的结构、性质与种类22.3.3极性大孔吸附树脂极性大孔吸附树脂是指含酰胺基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫极性功能基的吸附树脂，它们通过静电相互作用吸附极性物质，如丙烯酰胺。丙烯酰胺大孔树脂大孔树脂的结构、性质与种类2按其孔径孔隙大小不同可分为：大孔R(半径）50nm过度孔50nmR5nm微孔R5nm2.3大孔吸附树脂的分类大孔树脂的结构、性质与种类2RohmandHass公司生产的大孔树脂规格2.4大孔吸附树脂的规格大孔树脂的结构、性质与种类2国内常见大孔吸附树脂的规格2.4大孔吸附树脂的规格大孔树脂的结构、性质与种类22.5大孔吸附树脂的优点对有机物选择性良好，无机盐存在非但不干扰，反而有利于吸附。吸附剂的物理、化学稳定性高，机械强度好，经久耐用。再生容易，用水、稀酸稀碱加低碳醇、酮等有机溶剂洗脱即可。根据不同要求，选择不同树脂品种，可适用多种化合物。一般系小球状，液体阻力较小，使用方便。树脂脱色能力强，效果接近活性炭。大孔树脂的结构、性质与种类22.6大孔吸附树脂的不足之处大孔吸附树脂价格较贵，吸附效果易受流速和溶剂浓度的影响12品种有限，不能满足中药多成分、多结构的需求3操作较为复杂，对树脂的技术要求较高树脂在使用前，如果致孔剂去除的不彻底，树脂可能会降解，造成有毒物质的污染4大孔吸附树脂法的基本原理1大孔树脂的结构、性质与种类2大孔树脂分离效果的影响因素3大孔吸附树脂柱色谱的操作4大孔吸附树脂柱色谱的应用5Contents大孔树脂分离效果的影响因素33.1大孔吸附树脂规格的影响大孔吸附树脂的理化性质对吸附分离的影响很大，一般要求吸附容量大，吸附速度快和机械强度好。由于树脂极性、孔度、孔径和比表面积不同，故性质不同，使用时必须根据情况加以选择。凡要吸附分子量小的物质，则选择比表面积高及孔径较小的大孔吸附树脂。大孔树脂分离效果的影响因素33.1.1大孔吸附树脂极性的影响遵从类似物吸附类似物的原则，根据吸附物质的极性大小选择不同类型的大孔吸附树脂对于未知化合物，可通过一定的预试验大致确定极性较大的化合物一般适用于在中极性的树脂上分离极性小的化合物适用于在非极性的树脂上分离大孔树脂分离效果的影响因素33.1.2大孔吸附树脂孔径的影响被分离成份通过树脂的孔道而扩散到树脂的内表面而被吸附，其吸附能力大小除取决于比表面积外，还与被分离成分的分子量和构型有关。大孔吸附树脂孔径的大小，直接影响不同大小的分子自由进入，从而使树脂具有选择性。大孔树脂分离效果的影响因素33.1.3大孔吸附树脂强度的影响大孔吸附树脂强度与孔隙率有直接关系，也和制备工艺有关。这类树脂在酸、碱中体积变化不大，在溶媒中则有一定程度的溶胀。一般大孔吸附树脂孔隙率越高，孔体积越大，则强度越差。大孔树脂分离效果的影响因素33.2.1溶剂溶解性的影响3.2上样溶剂性质的影响通常一种成分在某种溶剂中溶解度大，则在该溶剂中，大孔吸附树脂对该成分的吸附力就小，反之亦然。故在上样溶液中加入适量无机盐(如氯化钠、硫酸钠、硫酸胺等)可使大孔吸附树脂的吸附量加大。大孔树脂分离效果的影响因素33.2.2溶剂酸碱性的影响由于酸碱性影响某些药物的解离度，亦即影响该化合物与溶剂的亲和力，从而影响到被分离成分被大孔吸附树脂吸附的难易程度。一般情况下，酸性化合物在酸性溶液中进行吸附，碱性化合物在碱性溶液中进行吸附，中性化合物在中性溶液中进行吸附。大孔树脂分离效果的影响因素33.2.3上样溶液浓度的影响吸附量与上样溶液浓度符合Frendich和Angmur经典吸附公式，即上样溶液浓度增加吸附量增加，但上样溶液浓度增加有一定限度，即不能超过大孔吸附树脂的饱和吸附容量。大孔树脂分离效果的影响因素33.3吸附流速的影响对于同一浓度的上样溶液，吸附流速过大，树脂的吸附量就会降低；但吸附流速过小，吸附时间就会增加。在实际应用中，应综合考虑来确定最佳吸附流速，既要使大孔吸附树脂的吸附效果好，又要保证较高的工作效率。大孔树脂分离效果的影响因素33.4.1洗脱溶剂种类的影响根据被分离成分的性质及吸附分离环境选择适宜的洗脱液种类进行洗脱和解吸。常用的方法是用低级醇、酮或其水溶液解吸。所选用的溶剂应符合两种要求:一种要求溶剂应能使大孔网状吸附剂溶胀，这样可减弱溶质与吸附剂之间的吸附力;另一种则要求所选用的溶剂应容易溶解吸附物。3.4洗脱溶剂性质的影响大孔树脂分离效果的影响因素33.4.2洗脱溶剂酸碱性的影响洗脱溶剂的酸碱性对其洗脱能力有显著的影响，通过改变洗脱溶剂的酸碱性，可使被吸附成分形成较强的离子化合物，很容易被洗脱下来，从而提高洗脱率。一般情况下，对弱酸性成分可用碱来解吸；对弱碱性成分则宜在酸性溶剂中解吸。大孔树脂分离效果的影响因素3一般情况下，洗脱流速过大，洗脱溶剂还没来得及交换和溶解在大孔吸附树脂上被吸附的有效成分，就从柱中流出，从而没有达到分离纯化的目的，而且耗费溶剂；但洗脱流速过小，洗脱时间就会增加。洗脱流速一般控制在0.5～5mL/min为宜。3.5洗脱流速的影响大孔吸附树脂法的基本原理1大孔树脂的结构、性质与种类2大孔树脂分离效果的影响因素3大孔吸附树脂柱色谱的操作4大孔吸附树脂柱色谱的应用5Contents大孔吸附树脂柱色谱的操作44.1大孔吸附树脂吸附分离技术操作流程大孔吸附树脂的清洗、再生大孔吸附树脂预处理树脂装柱试样装柱大孔吸附树脂的解吸23451大孔吸附树脂柱色谱的操作4为除去树脂中未聚合单体与致孔剂、分散剂、防腐剂等有机残留物，提高大孔吸附树脂洁净度，需对市售大孔吸附树脂进行预处理。国内大孔吸附树脂一般选用甲醇或丙酮浸泡24小时，加热回流洗脱(或用改良索氏提取器加热洗脱)3-4天或7-8天，然后使溶剂挥尽后保存备用。国外厂家生产的大孔吸附树脂一般选用甲醇、乙醇或丙酮连续洗涤数次，洗涤液加适量水至无白色浑浊现象，再用蒸馏水洗至无醇即可。如果洗涤不彻底，则会降低大孔吸附树脂的吸附力。4.2预处理大孔吸附树脂柱色谱的操作4以蒸馏水湿法装柱，并用乙醇在柱上流动清洗，检查流出的乙醇与水混合不呈白浊色为止，然后以大量蒸馏水洗去乙醇，从而避免因为少量乙醇的存在大大降低大孔吸附树脂的吸附力。将上样溶液直接加到处理好的树脂柱柱顶。上样溶液/树脂=1:(2～3)4.3装柱大孔吸附树脂柱色谱的操作44.4洗脱大孔吸附树脂柱色谱的操作44.5树脂饱和吸附量与洗脱率计算公式大孔吸附树脂柱色谱的操作44.6再生用无水乙醇或95%的乙醇洗脱至无色后，大孔吸附树脂柱即已再生。然后用大量水洗去乙醇，仍可用于相同分离物有效成分的分离。若大孔吸附树脂颜色变深，可试用稀碱或稀酸溶液洗脱，最后水洗至中性既可。如果柱上方沉积有悬浮物，影响流速，可用水或乙醇从柱下进行反洗，以便把悬浮物顶出。大孔吸附树脂法的基本原理1大孔树脂的结构、性质与种类2大孔树脂分离效果的影响因素3大孔吸附树脂柱色谱的操作4大孔吸附树脂柱色谱的应用5Contents大孔吸附树脂柱色谱的应用与氧化法、生化法、萃取法等相比，树脂吸附法处理有机废水具有如下特点：55.1在废水处理方面的应用适用范围宽适用性好比表面积大吸附效率高解吸容易树脂性能稳定使用寿命长有利于综合治理变废为宝大孔吸附树脂柱色谱的应用55.2在医药工业方面的应用中药现代化的关键技术之一是有效部位和有效成分的提取分离与精制，由于大孔吸附树脂本身性质具有选择性吸附的特点，因此大孔吸附树脂在天然药物有效部位和有效成分分离中有着广泛的应用前景，并且日益显示出其独特效果。目前主要应用于生物碱类、黄酮类、苷类、酚性和酸性化合物的提取纯化。实验结果表明一般大孔吸附树脂对糖类的吸附能力较差，对色素吸附能力较强。大孔吸附树脂柱色谱的应用5大孔吸附树脂在分离富集中草药有效部位及有效成分中的应用5.2在医药工业方面的应用大孔吸附树脂柱色谱的应用5杜江等人研究了大孔吸附树脂法在黄褐毛忍冬总皂苷提取中的应用，用大孔树脂法与原工艺溶剂法比较结果如下见表：5.2在医药工业方面的应用大孔吸附树脂柱色谱的应用55.3在食品工业方面的应用张效林等人用树脂吸附法分离茶树叶提取液中的茶多酚、咖啡碱，通过对树脂吸附、脱附性能的实验研究，确定了用以树脂和XDA大孔吸附树脂吸附法生产茶多酚和咖啡碱的新工艺，该工艺避免使用有毒的溶剂、无外添加物质、工艺简单、能耗低、污染小、将溶解度参数理论应用于脱附剂选择，理论预测与实验结