大孔吸附树脂的技术

2. 组成
大孔吸附树脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等为原 料，在 0 ． 5 ％的明胶溶液中，加入一定比例的致 孔剂聚合而成。其中，苯乙烯为聚合单体，二乙 烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯等作为致孔剂，它 们互相交联聚合形成了大孔树脂的多孔骨架结构。
3. 树脂的特性及分离原理
大孔吸附树脂是通过物理吸附从溶液中有选择 地吸附有机物质，从而达到分离提纯的目的。其 理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂，对有 机物选择性较好，不受无机盐类及强离子、低分 子化合物存在的影响。
国内外对应牌号
DM130
型号
HPD-600
主要用途 银杏黄酮、大豆异黄酮、山楂黄酮、沙棘黄酮、 葛根素、竹叶黄酮、甜菊甙、茶多酚、黄芪甙、 尿激酶、喜树碱提取 国内外对应牌号
型号
HPD-700 HPD-750
主要用途 大豆异黄酮、银杏黄酮、原花青素提取。维 生素B12及抗生素提取，辅酶精制
国内外对应牌号
抗生素、中草药分离提取， 有机废水处理，制备固定相。 皂甙提取等。 甜菊糖提取，有机物提取。 胆红素去除，生物碱分离， 黄酮类提取等。
S-8 极性 100~120 280~300 有机物提取分离。
二、 大孔吸附树脂的优缺点
1. 应用范围广
大孔吸附树脂的应用范围比离子交换树脂广， 表现在，其一，许多生物活性物质对pH较为敏感， 易受酸碱作用而失去活性，限制了离子交换法的 应用，而采用大孔吸附树脂，既能选择性吸附， 又便于溶剂洗脱，整个过程pH不变；其二，对于 存在有大量无机盐的发酵液，离子交换树脂受严 重阻碍无法使用，而大孔树脂却能从中分离提取 抗菌素等物质。
若因某些原因确实需用二类溶剂，则应对相应 的溶剂进行限量检查，制订合理的限量标准。
总之，限度的规定，应是在树脂生产工艺 成熟、质量稳定的基础上，以前处理合格的树 脂为样品，配合安全试验，积累数据，确定适 宜的限度。
三、 大孔吸附树脂吸附分离技术要求
在运用大孔树脂进行分离精制工艺时，其大 致操作步骤为：树脂预处理 → 树脂上柱 → 药液上 柱 → 树脂的解吸 → 树脂的清洗、再生。由于每一 个操作单元都会影响到树脂的分离效果，因此对 树脂的精制工艺和分离技术的要求就相对较高。
第六章 大孔树脂吸附技术
一、 大孔树脂的结构、组成、原理、类型与规格
1. 结构
大孔吸附树脂是近20余年发展起来的，它是一 种新型非离子型高分子聚合物吸附剂，一般为白色 球形颗粒，粒度为20～60目。大孔树脂的宏观小球 系由许多彼此间存在孔穴的微观小球组成。如果把 一个宏观小球比做远看的一簇葡萄，那么每一个微 观小球就相当于近看的一颗小葡萄，小葡萄间存在 孔穴的总体积与一簇葡萄体积之比，称为孔度，小 葡萄之间的距离称孔径。所有小葡萄的面积之和就 是一簇葡萄的表面积，亦即树脂的表面积。如果以 单位质量计算，将此表面积除以一簇葡萄的质量， 即得比表面积(m2／g)。
2. 药液上柱前的预处理
为避免大孔树脂被污染堵塞，药液上柱前一般 需经过滤，除去较多的悬浮颗粒杂质，保证树脂 的使用完全、顺利。
溶剂法是液液萃取，溶剂消耗大，回收较难， 而大孔树脂吸附法仅用少量溶剂洗脱即达到分离 目的，不仅溶剂用量少，而且又避免了严重的乳 化现象，提高了效率。
6. 可重复使用，降低成本
大孔吸附树脂再生容易，一般用水、稀酸、 稀碱或有机溶剂如低浓度乙醇、丙酮对树脂进 行反复清洗，即可再生重复使用。
7. 其他方面 大孔吸附树脂价格较贵，吸附效果易受流 速和溶质浓度的影响；品种有限，不能满足中 药多成分、多结构的需求；操作较为复杂，对 树脂的技术要求较高。
1 . 树脂的预处理
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，提高树脂洁净度，需对市 售树脂进行预处理。
预处理方法：取市售大孔树脂，加丙酮或甲醇 浸泡24h，加热回流洗脱(或用改良索氏提取器加热 洗脱)，视树脂中可溶性杂质的多寡，一般为3～4d， 甚至长达7～8d，洗至洗脱液蒸干后无残留物，溶 剂挥尽后保存备用。 检查：取干树脂0.5g，加70％乙醇5ml振摇，滤液 蒸干不得有残留物。
供药用的大孔树脂生产过程中所用致孔剂应避 免使用一类溶剂。 一 类 溶 剂 ： 苯 、 四 氯 化 碳 、 1,1— 二 氯 乙 烷 、 1,1,1— 三氯乙烷、1,2—二氯乙烷。 慎用二类溶剂 二类溶剂：乙腈、甲醇、甲苯、二甲苯、氯苯、 氯仿、环氧乙烷、二氯甲烷、N,N—二甲乙酰胺、 N ， N— 二甲基甲酰胺、乙二醇、 1,4— 二噁烷、 2— 乙氧基乙醇、甲酰胺、正己烷、吡啶、 2— 甲 氧基乙醇、甲基丁酮、甲基环己烷、N—甲基吡咯 烷酮、硝基甲烷二氧噻吩烷、四氢萘、 1 ， 2— 二 氯乙烯、1,1,2-三氯乙烯、1,2—二甲基亚砜。
三、 大孔吸附树脂的质量要求和质量评价 1. 质量要求 树脂自身的规格标准与质量要求对中药提取 液的纯化效果和安全性起着决定性作用，因此， 在购买大孔树脂时，应向树脂提供方索取资料， 以便充分了解各种树脂的结构、性能和适用范围。 (1)大孔吸附树脂规格标准 标准内容应包括名称、 牌(型 )号、结构 (包括交联剂 )、外观、极性，以及 粒径范围、含水量、湿密度(真密度、视密度)、干 密度(表观密度、骨架密度)、比表面、平均孔径、 孔隙率、孔容等物理参数，还包括未聚合单体、 交联剂、致孔剂等添加剂残留量限度等参数，写 明主要用途，并说明该规格标准的级别与相关标 准文号等。
扫描结果显示，第111分峰面积高于110分峰7.48 倍，明显表现出泄露现象，按每2.0mL计算，总上 样体积220.0mL相当于110.0g生药量，由计算公式：
树脂吸附容量＝泄露点前上柱样品体积(m1)X样品浓度 (mg／L)
可得出该树脂对右归煎液的吸附容量，即每lml 树脂最大吸附量为1.10g生药。
经预处理的树脂方可使用。
2. 装柱
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(取lml流出液加5ml水)，然后以大量蒸馏水洗 去乙醇，注意少量乙醇的存在会大大降低树脂 的吸附力。
3. 药液的上柱吸附
（1） 泄漏曲线与吸附容量的考察
大孔吸附树脂的吸附作用主要是通过表面吸 附、表面电性或氢键等，有一定吸附容量。当吸 附量达到饱和时，其对化学物质吸附减弱甚至消 失，此时化学成分即泄漏流出，故需要考察树脂 的泄漏曲线，为预算树脂用量与可上柱药液量提 供依据。有人用大孔树脂D1300精制右归煎液时， 对其泄漏曲线作了如下考察研究。
型号 HPD-100 HPD-100A 主要用途 人参皂甙、三七皂甙、绞股蓝皂甙、薯蓣 皂甙 、罗汉果甜甙、黄芪皂甙、积雪草甙、 红景天甙、蒺藜皂甙、刺五加甙、栀子甙、淫 羊霍黄酮甙，灯盏花素、蜕皮激素，栀子黄、 辣椒红、紫苏色素、紫薯色素、紫甘蓝色素、 红曲色素、高粱红、黑米红、黑豆红，石蒜生 物碱的提取 国内外对应牌号 XAD-2 HP-20
(2)使用说明书
说明书内容包括：①所用树脂性能简介、主 要添加剂种类与名称；②未聚合单体、交联剂、 主要添加剂种类与名称；③树脂安全性动物实验 资料，包括树脂及其粉碎物 (XX 目 ) 、预处理前后 洗脱溶剂浓缩液等样品的规范化急性、长期毒性 试验结果，或其他能证明其安全性的资料；④使 用注意事项，根据树脂的物理化学性能及其影响 吸附的因素，明确指出新树脂的预处理、上柱吸 附、洗脱、再生、贮存等正确操作方法，及可能 出现异常情况的处理方法，以保障树脂的正常使 用；⑤树脂有效使用期的参考值；⑥生产厂家及 生产许可证合法证件。
型号
HPD-300
主要用途 广泛应用于各种皂甙、色素提取 国内外对应牌号 XAD-4
型号
HPD-400 HPD-400A
主要用途 中药复方药物提取，尿激酶、氨基酸、蛋白 质提纯，甜菊糖、生物碱的提取
国内外对应牌号
AB-8
型号
HPD-450
主要用途 银杏黄酮内酯、绿原酸、橙皮甙、柚皮甙、 甘草酸、茶多酚等的提取
取 D1300 树脂 100ml 置树脂床上，加入浓度为 0.51g/ml 的 药 液 ， 并 控 制 药 液 上 样 流 速 为 24 ／ 1000(V/min，V为树脂床体积)，径高比为1:40，每 2.0ml收集一份，薄层检测后，选择不同馏分定量 测定右归煎液中有效成分 5-HMF(5-HMF为方中熟 地黄成分 )斑点的峰面积，见图1，泄漏曲线见图 2。
(2)安全性检查
苯乙烯型大孔树脂已经过一段时间的使用考 察，且其稳定性较高，可暂不要求进行动物安全 性考察。
非苯乙烯型大孔树脂使用时间相对较短，稳 定性低于苯乙烯型大孔树脂，一般情况下应进行 动物安全性实验，并根据树脂残留物可能产生的 毒理反应，在做药物成品的毒理学实验时，适当 延长观察时间，增加观察项目与指标，如神经系 统、骨髓、肝脏功能等生化指标；同时对定型产 品抽样进行安全性动物实验，以保证产品的安全 性符合药用要求。
4 大孔树脂的性质及类型
大孔树脂按其极性大小和所选用的单体分子结构 不同，可分为非极性、中等极性、极性和强极性四 种类型。
(1)非极性大孔树脂 苯乙烯、二乙烯苯聚合物，也 称芳香族吸附剂。
(2)中等极性大孔树脂 聚丙烯酸酯型聚合物，以多 功能团的甲基丙烯酸酯作为交联剂，也称脂肪族吸 附剂。
(4)强极性大孔树脂 含氮氧基团，如氧化氮类。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3)极性大孔树脂 含硫氧、酰胺基团，如丙烯酰胺。
5 规格
大孔吸附树脂用于医药的规格品种，如美国 Rohm和Haas公司生产的Amberlite XAD系列，日 本三菱化成工业公司生产的 DiaionHP-10 、 HP-20 、 HP-30 、 HP-40 、 HP-50 ，以及中国南开大学生产 的D2、D6、D8，沧州宝恩HPD系列，天津制胶厂 生产Dl0l型等。它们的规格及物理特性见表
2． 理化性质稳定 ．
大孔树脂稳定性高，机械强度好，经久耐用， 且又避免了溶剂法对环境的污染和离子交换法对 设备的腐蚀等不良影响。
3．分离性能优良 大孔树脂对有机物的选择性良好，分离效能 高，且脱色能力强，效果不亚于活性炭。
4. 使用方便
大孔树脂一般系小球状，直径在 0.2~0.8mm 之 间，因此流体阻力小于粉状活性炭，使用方便。 5. 溶剂用量少
2. 质量评价 根据大孔树脂的技术要求，对其作出相应的质 量评价，主要包括以下几方面内容。 (1)残留物总量检查，为保证药用树脂的安全可靠， 应对树脂的交联剂、致孔剂、分散剂、防腐剂及 添加剂等残留物总量进行检查。在新药研究时， 一般应在成品中建立树脂残留物及裂解产物的检 测方法，制订合理的限量，并列入质量标准正文， 用以控制树脂质量。使用苯乙烯型大孔树脂，其 残留物检查项目(质量分数)及限度暂定为：苯 <2X10-6 、甲苯 <890X10-6 、二甲苯 <2170X10-6 ；苯 乙烯、烷烃类、二乙烯苯类(二乙烯基)，其限量不 能高于国家标准或国际通用标准。
南开大学树脂
编号 极性 比表面 D3520 非极性 480~520 D4006 非极性 400~440 H103 X-5 NKA AB-8 NKA-9
平均孔径 用途 85~90 蛋白质提取，脱色、脱盐等。 65~75 抗生素提取分离，去除酚 类、氯化物、农药等。
酒类除去高级脂肪酸酯类等。
非极性 1000~1100 85~95 非极性 500~600 290~300 非极性 570~590 200~220 弱极性 480~520 130~140 极性 250~290 155~165
不同于以往使用的离子交换树脂，大孔吸附树 脂为吸附性和筛选性原理相结合的分离材料。由 于其本身具有吸附性，能吸附液体中的物质，故 称之为吸附剂。树脂吸附的实质是一种物体高度 分散或表面分子受作用力不均等而产生的表面吸 附现象。大孔树脂的吸附力是由于范德华力或产 生氢键的结果。其中，范德华力是一种分子间作 用力，包括定向力、色散力、诱导力等。同时由 于树脂的多孔性结构使其对分子大小不同的物质 具有筛选作用。因此，有机化合物根据吸附力的 不同及分子量的大小，在树脂的吸附机理和筛分 原理作用下实现分离。