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關於球形木質素樹脂對苦蔘鹼吸附的動力學研究

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苦蔘鹼是由豆科植物苦蔘的乾燥根、植株、果實經乙醇等有機溶劑提取製成的, 是生物鹼。一般爲苦蔘總鹼,其主要成分有苦蔘鹼、槐果鹼、氧化槐果鹼、槐定鹼等多種生物鹼,以苦蔘鹼、氧化苦蔘鹼含量最高。其他來源爲山豆根及山豆根地上部分,純品外觀爲白色粉末。本論文主要研究球形木質素樹脂對苦蔘鹼吸附的動力學,希望大家喜歡!

關於球形木質素樹脂對苦蔘鹼吸附的動力學研究

論文摘要:透過靜態吸附法研究了4種球形木質素樹脂對苦蔘鹼的吸附和解吸性能,篩選出性能好的樹脂D,考察了該樹脂重複使用的效果,研究了其動力學性質。試驗表明,樹脂D對苦蔘鹼的吸附和解吸效果好;樹脂D經6次使用,吸附率和解吸率仍保持在90%。球形木質素樹脂D對苦蔘鹼吸附過程速率由表面擴散和顆粒內擴散共同控制,以顆粒內擴散爲主,吸附活化能Ea=4.758 kJ·mol-1。

論文關鍵詞: 球形木質素樹脂;苦蔘鹼;吸附;動力學

1. 引言

苦蔘爲豆科植物苦蔘(Sophora flavescens Ait.)的乾燥根。性味歸經:苦,寒。歸心、肝、胃、大腸、膀胱經。主治:清熱燥溼,殺蟲,利尿。苦蔘鹼(Matrine)是從苦蔘或同科植物廣豆根(S. subprostrata Chun et )中分離出來的代表性活性生物鹼。現代藥理學研究表明,苦蔘鹼具有鎮靜、鎮痛、解熱、抗肝損傷,抗病毒,正性肌力等作用,特別是其抗腫瘤活性已成爲抗癌中藥的研究熱點[1]。鑑於其顯著的活性,研究苦蔘鹼的製備方法具有重要意義。

木質素是由苯丙烷類結構單元組成的存在於植物體內的複雜化合物,是自然界唯一存在的芳香類大分子物質,其分子中含有多種活性官能團。木質素作爲自然界僅次於纖維素的第二大量的有機物質,廣泛的分佈於維管植物中。僅每年造紙製漿廢液中所含的木質素就達3000萬噸,其中大部分都沒有得到的利用,醫學碩士排放到環境中,造成了環境特別是水體的污染,因此如何解決利用好木質素已成爲一個研究熱點[2,3]。

以木質素爲原料合成的吸附劑,在水處理方面尤其是重金屬離子的處理上有一定的應用,但在有機物的吸附分離方面研究較少。一般的木質素吸附劑以粉狀和微細顆粒爲主,孔結構不好,比表面積小,吸附容量低,水力學性能差,通透性也不好,難以實現大規模的應用。球形木質素樹脂有着諸多優點,如疏鬆和親水性網絡的基體、比表面積大、通透力強、水力學性能好,適合於大規模生產。本課題組着力進行球形木質素樹脂對苦蔘鹼的吸附分離方法的研究,已報到了球形木質素樹脂對苦蔘鹼吸附的熱力學性質[4],本文進一步報道球形木質素樹脂對食管癌苦蔘鹼吸附的熱力學性質的研究結果。

2. 實驗部分

2.1 試劑與儀器苦蔘鹼(實驗室自制,純度98%);4種球形木質素樹脂A、B、C、D(自編號分別爲:

本課題得到了高等學校博士學科點專項科研基金(No.20060633003)、國家中醫藥管理局課題(No.06-07ZQ14)、中國博士後科學基金(No.20070420138)的資助。由福州大學環境與資源學院項目合作單位制備);丙酮、甲醇、鹽酸爲分析純;蒸餾水。SHZ-88水浴恆溫振盪器;UV1000紫外-可見分光光度計;DZG-6020真空乾燥箱。

2.2 球形樹脂及其處理將樹脂用丙酮在索氏提取器中加熱迴流,以除去殘留在樹脂孔道中的致孔劑及其它雜質,揮幹丙酮後在真空乾燥箱中60℃乾燥至恆重,備用。

2.3 分析方法和標準曲線分析方法採用紫外分光光度法進行。由於吸附試驗是在水溶液中進行,而解吸溶劑爲95%的乙醇溶液,因溶劑不同可能會導致苦蔘鹼的摩爾吸光係數不同從而影響濃度測試的準確性,故分別繪製吸附標準曲線和解吸標準曲線。

吸附標準曲線:準確稱量苦蔘鹼10mg,用50ml蒸餾水溶解,分別取0ml、1ml、2ml、3ml、4ml、5ml,定容至10ml。波長220nm處測定各溶液吸光度,以吸光度爲縱座標,以濃度爲橫座標,得線性迴歸方程A=16.589c,r=0.997(A爲吸光度;c爲濃度,mg/ml),表明苦蔘鹼在水溶液中濃度0~0.1mg/ml與吸光度成良好的線性關係。

解吸標準曲線:方法同上,只是將水換爲95%的乙醇。得線性迴歸方程A=16.573c,r=0.998(A爲吸光度;c爲濃度,mg/ml)。結果表明,苦蔘鹼在95%的乙醇溶液中濃度在0~0.1mg/ml具有良好的線性關係。

2.4 吸附和解吸試驗吸附試驗方法[4]:分別取0.1g樹脂A、樹脂B、樹脂C、樹脂D各三份於具塞三角瓶中,每個三角瓶中加入0.6mg/ml的苦蔘溶液10ml,置於水浴恆溫振盪器中吸附2h(振盪方式:迴旋振盪;振盪速率:160r/min;振盪溫度:303K),然後離心過濾,使樹脂表面無液體,濾液用紫外-可見分光光度計於220nm測定吸光度。分別計算每種樹脂三個樣本的吸附容量和吸附率,以三個樣本吸附容量和吸附率的平均值作爲該樹脂的在實驗條件下對苦蔘鹼的吸附容量和吸附率。

解吸試驗方法:向含已離心過濾的木質素樹脂的三角瓶中分別加入95%乙醇10ml,置於水浴恆溫振盪器中解吸2h(振盪方式:迴旋振盪;振盪速率:160r/min;振盪溫度:303K),然後離心過濾,使樹脂表面無液體,濾液用紫外-可見分光光度計於220nm測定吸光度。分別計算每種樹脂三個樣本的解吸率,以三個樣本解吸率的平均值作爲該樹脂在實驗條件下對苦蔘鹼的解吸率。

2.5 樹脂的重複使用爲了檢驗球形木質素的實際應用能力,對樹脂的重複使用數次後的吸附率和解吸率進行了考察。按照2.4所述的實驗過程,重複進行6次樹脂D對苦蔘鹼的吸附解吸實驗,計算每次的吸附率和解吸率。樹脂D進行再生處理操作過程同2.2所述。

2.6 吸附動力學實驗稱取5份0.1g球形木質素樹脂D,均加入0.6mg/ml苦蔘鹼溶液10ml,分別振盪0、30、60、90、120min後(振盪方式:迴旋振盪;振盪速率:160r/min;振盪溫度:303K),離心過濾,分別測定吸光度。改變溫度爲313K、323K,重複上述操作。

3. 結果與討論

3.1 吸附和解吸試驗結果由表1知,四種樹脂對於苦蔘鹼的吸附性能差異較大,樹脂C、樹脂D吸附容量都在50mg以上,其中樹脂D吸附容量了達到55mg以上,樹脂A和樹脂B的吸附容量小,吸附性能較差。但樹脂C的解吸效果差,僅達到52.7%,樹脂D的解吸率在90%以上。樹脂D即具有較佳的吸附能力,又容易解吸,因此,隨後的試驗選用樹脂D進行。

3.2樹脂的重複使用效果從表2中看出,經過6次使用後,木質素的.吸附率和解吸率仍達90%左右,這兩項指標的降低率均在5%以內,且並且趨於穩定,說明木質素樹脂能夠重複使用。

3.3 吸附動力學性質