研究D354树脂与游离酸的相互作用_药学专业毕业论文
发布时间：2015-01-18
来源：人大经济论坛
研究D354树脂与游离酸的相互作用_药学专业毕业论文
摘要： 目的 研究氯化钠、乙醇等介质对D354树脂吸附低浓度游离酸的影响，优化生产工艺。方法 利用电导法、固―液相互作用方程，求取吸附剂吸附质相互作用能。结果 D354树脂吸附盐酸的表观吸附速率常数随着外加氯化钠、乙醇浓度的增大而减小。结论 表观吸附速率常数与吸附剂―吸附质相互作用能存在线性相关性。
关键词： D354树脂 吸附 游离酸 吸附剂―吸附质相互作用能
D354大孔弱碱性阴离子树脂（简称D354树脂）含大量的叔胺功能基团［-N(CH3)2］，对游离酸、有机酸及酸性物质等具有很强的吸附能力；具有良好的生物相容性，无毒无味，选择性地吸附、富集、纯化，可再生利用等优点；在废水处理，食品、生物制品和药物的分离纯化等领域的应用日益显示其独特的效果［1-3］。文献［4］研究了三元体系D354树脂的吸附，四元体系的吸附未见有文献报道。本文以D354树脂为吸附剂，研究氯化钠、乙醇等介质对D354树脂吸附性能及分离效率的影响，利用电导实验技术，根据陈炳稔［5］建立的固液相互作用方程，求取四元体系吸附剂吸附质相互作用能的实验参数，优化生产工艺，为设计最佳的食品、生物制品和药物分离纯化生产工艺方案，提供有价值的参数和理论依据。
1 仪器、材料与试剂
852型恒温磁力搅拌器（上海司乐仪器厂），DDS11型电导率仪（杭州亚美电子仪器厂），VT10信号处理仪（南京师范大学）与IBMPC586计算机组成的CACE（计算机辅助化学实验测量）系统［6］。D354树脂（杭州净光化工集团公司生产），质量全交换量6. 5 mmol/g，选用粒度为0.45～0.65 mm，树脂参照文献［7］的方法处理，在饱和NaCl溶液的干燥器中恒重，备用。实验所用试剂皆为分析纯。
2 实验方法
2.1 吸附质吸附分率的求取
在100 mL烧杯中加入已知浓度的盐酸50 mL，置恒温磁力搅拌器中的水浴锅内，将电极浸入待测样品中，启动磁力搅拌转子，恒定所需温度，加入已称重的吸附剂，开动CACE测量系统，自动采集、记录、储存实验数据，跟踪D354树脂吸附剂吸附游离酸的行为，并以式（1）计算t时刻吸附质的吸附分率αt：
αt=（γ0-γt）·γ0-1(1)
式中γ0为吸附起始时的电导值，γt为时间t时的电导值。
2.2 固―液界面吸附的动力学方程［8］
从质量作用定律出发，遵循单分子层吸附机制，从理论上导出已得到实验验证的固―液界面吸附的动力学方程：
tαt=MARVK tαe（2）
如果实验结果满足式（2），则以t/αt对t作图应得直线，从直线的截距和斜率分别求得k和αe，k为表观吸附速率常数，αe为吸附平衡时被吸附物的吸附分率，MAR为吸附剂活性基团的分子量，V为吸附体系体积。
2.3 吸附剂―吸附质的相互作用能［9］
为求取吸附剂吸附质的相互作用能，利用固液相互作用方程：
θ/(1-θ) ln［θ/(1-θ)］-lnCe=U/RT k1·θ （3）
式中Ce=C0(1-αe)，C0、Ce分别为吸附初始、平衡时的浓度，θ为覆盖度，θ=αt/αe。若实验结果服从式（3），则以θ/(1-θ) ln［θ/(1-θ)］ - lnCe对θ作图应得直线，从直线的截距可求得吸附剂吸附质的相互作用能(U)，是表征吸附剂与吸附质相互作用能大小的指标，其数值越大表示它们之间相互作用越大。
3 结果与讨论
3.1 三元吸附体系
3.1.1 不同离子浓度的钠盐对吸附的影响
D354树脂吸附低浓度游离盐酸的过程，可用下列反应式表示：
R-N(CH2) HClR-N(CH3)2HCl
实验条件：吸附温度30 ℃，吸附剂D354树脂0. 100 g，吸附质为盐酸（浓度为8.620×10-3 mol/L），吸附体系是HCl水NaCl三元体系，介质为4种不同离子浓度的NaCl：C1=0.004 mol/L、C2=0. 008 mol/L、C3=0.012 mol/L、C4=0.016 mol/L。按“2.1”、“2.2”项下方法处理实验结果，得到图1。结果表明：随着外加NaCl离子浓度的增加，D354树脂吸附游离盐酸速率明显降低。黄子卿［10］指出，Na 是小离子，对水分子有很强的吸引力，使它不易转动，造成溶液介电常数降低，H 离子迁移速率减慢，因此，溶液介电常数随着外加NaCl离子浓度的增加而明显降低，导致D354树脂吸附游离酸的速率降低。将图1吸附分率αt与时间t的动力学曲线转化为相应离子浓度t/αt与t的关系，得到图2所示的一组直线，各直线均成良好的线性关系，相关系数都在0.999以上，说明在HCl水NaCl三元体系中，D354树脂吸附游离盐酸的行为遵循固液界面吸附动力学方程式（2）的规律，按单分子层机制进行吸附。
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