碳納米管吸附填料、其製備方法及應用的製作方法
2023-05-30 07:12:41 2
碳納米管吸附填料、其製備方法及應用的製作方法
【專利摘要】本發明涉及分離純化【技術領域】，具體公開一種碳納米管吸附填料，其製備方法以及應用。本發明的碳納米管吸附填料通過以下方式製備：將碳納米管、核桃殼粉末、蓖麻殼粉末、硅藻土與海藻酸鈉水溶液混合，形成水溶膠；將所述水溶膠滴入氯化鈣水溶液，形成為凝膠球的碳納米管吸附填料。如此得到的碳納米管吸附填料既克服了單獨使用碳納米管的缺陷，還賦予吸附填料抗壓能力和化學穩定性。非常適合用於通過色譜柱吸附法分離純化天然產物，能夠獲得良好的分離效果且降低了製備成本。
【專利說明】碳納米管吸附填料、其製備方法及應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及色譜分離【技術領域】，具體公開一種包含碳納米管的填料，以及其製備方法，尤其可應用於色譜吸附柱。
【背景技術】
[0002]現階段，天然產物的分離純化仍存在分離效率低，回收率差，分離材料單一等缺陷。所以亟需尋找一種高效，低價的新型分離材料。柱層析技術，又稱柱色譜技術，是對混合物進行分離純化的一種手段。其廣泛應用於生物、醫藥、食品、能源、材料等領域。
[0003]碳納米管(carbon nanotubes, CNT)是日本NEC公司的電鏡專家飯島於1991年從電弧法生產的碳纖維中發現的一種新型的碳晶體。在結構上，它是由含六邊形網格的石墨片層捲曲而成的無縫納米級圓管，兩端由五邊形或七邊形封閉。碳納米管由於其疏鬆多孔的結構，巨大的比較面積，高的熱穩定性和機械穩定性，在分離科學中具有廣泛的應用前景和開發潛能。但由於其高昂的價格限制了單獨應用碳納米管作為分離純化填料中的應用。而且單獨使用碳納米管還存在死吸附，樣品不易洗脫等問題。
【發明內容】
[0004]為解決天然產物分離純化過程複雜的問題，本發明提供一種碳納米管凝膠球的新型色譜柱填料。
[0005]本發明一方面提供一種碳納米管吸附填料的製備方法，包括:將碳納米管、核桃殼粉末、蓖麻殼粉末、硅藻土與海藻酸鈉水溶液混合，形成水溶膠；將所述水溶膠滴入氯化鈣水溶液，形成為凝膠球的碳納米管吸附填料。
[0006]一些實施例中，所述碳納米管、核桃殼粉末、蓖麻殼粉末、硅藻土的用量分別可以為每 50mL 海藻酸鈉水溶液 0.5-1.5g、0.1-0.5g、0.1-0.5g、0.1-0.2g。
[0007]一些實施例中，所述核桃殼粉末、蓖麻殼粉末大小可以為200目-400目。
[0008]一些實施例中，所述海藻酸鈉水溶液的濃度可以為0.8-5% (w/v)。
[0009]一些實施例中，所述碳納米管可以包括單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管，或它們的任意組合。
[0010]一些實施例中，所述氯化鈣水溶液的濃度可以為0.1-0.5M。
[0011]本發明另一方面提供一種碳納米管吸附填料，其通過本發明的製備方法獲得，並且所述凝膠球的粒徑為1.2-2.0mm。
[0012]本發明再一方面提供一種色譜分離方法，使用本發明的所述碳納米管吸附填料作為色譜柱填料。
[0013]本發明還提供一種色譜分離洋金花生物鹼的方法，使用本發明的所述碳納米管吸附填料填充的色譜吸附柱，並依次以水、5柱體積10%的乙醇、5柱體積20%的乙醇、4柱體積30 %的乙醇和6柱體積40 %的乙醇洗脫。
[0014]本發明將碳納米管制成凝膠球形式，並在凝膠球的形成中添加核桃殼粉末和蓖麻殼粉末，既克服了單獨使用碳納米管的缺陷，還賦予吸附填料抗壓能力和化學穩定性。非常適合用於通過色譜柱吸附法分離純化天然產物，能夠獲得良好的分離效果且降低了製備成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1示出根據本發明一個實施例的碳納米管凝膠球吸附填料，每個凝膠球直徑約為 1.5mmο
【具體實施方式】
[0016]本發明介紹了一種新型分離材料，在碳納米管的基礎上進行改進，用於天然產物的分離純化，可以達到良好的分離效果並降低了製備成本。
[0017]本發明將碳納米管海藻酸鈉的水溶液滴加入氯化鈣中，鈣離子會與鈉離子發生置換反應，生成不溶於水的海藻酸鈣。因此將海藻酸鈉以注射器滴加入氯化鈣溶液之後會生成水滴狀的凝膠球。
[0018]進一步地，在製作凝膠球的過程中加入核桃殼和蓖麻子殼。核桃殼和蓖麻殼經篩選、粉碎處理加工製成200目-400目的顆粒。其表面多微孔、吸附效果較好，能夠賦予凝膠球具有良好的抗壓能力和化學性質穩定，且不含有毒物質，在酸、鹼、水中溶解量很小，不會引起水質惡化現象。
[0019]碳納米管吸附填料的製備
[0020]根據本發明的原理，可以使0.5-1.5g的碳納米管、0.1-0.5g的核桃殼粉末、0.1-0.5g的蓖麻殼粉末以及0.1-0.2g的硅藻土與50mL 0.8-5% (w/v)的海藻酸鈉水溶液混合。
[0021]將混合溶液置於磁力攪拌器中，以50-150rpm/min的轉速室溫攪拌10_60min。用注射器吸取混合溶液，滴加至0.1-0.5M的氯化鈣水溶液中，形成凝膠球。圖1示出該凝膠球的圖片，可見該凝膠球的粒徑在1.2-2.0mm之間,優選為約1.5mm。
[0022]分離純化實驗
[0023]根據本發明的一個實施例，可以將碳納米管凝膠球吸附填料用於分離純化洋金花生物鹼。
[0024]洋金花生物鹼的主要成份是阿託品和山莨菪鹼。本實驗採用乙醇冷浸的方法提取粗提物，之後用酸調節溶液的pH值使生物鹼變成鹽溶解於水中，再將酸水鹼化並用二氯甲烷萃取生物鹼。
[0025]具體實驗步驟如下:
[0026]1.取500g洋金花生藥材幹燥粉碎，加入5L 80%的乙醇水溶液冷浸提取48h。提取結束後採用濾紙過濾，提取重複2次，合併提取液，-0.09Mpa減壓50°C旋轉蒸發至幹，置烘箱中105°C烘乾3h。得到的粗提物浸膏為深棕色黏稠狀固體，稱重。
[0027]2.將粗提物浸膏用約300mL10%的乙酸液調pH至3。用二氯甲烷萃取三次。分別合併二氯甲烷液和酸水溶液，得到二氯相和酸水相。
[0028]3.酸水相加入約50mL氨水調節pH值到9。中和之後的水相用二氯萃取5次，合併二氯甲烷相。將溶液減壓濃縮至幹，即得到生物鹼。
[0029]4.將生物鹼分別用水，10 %的乙醇5BV (柱體積)，20 %的乙醇5BV，30 %的乙醇4BV, 40 %的乙醇6BV洗脫碳納米管凝膠球柱。
[0030]大部分的阿託品和山莨菪鹼在20% -40%之間洗脫。最高含量的阿託品在20%的乙醇-水洗脫液中，最高含量的山莨菪鹼在40%的乙醇-水洗脫液中。在洗脫液中雜質在水份含量為95.4% (W/V)，在10%的乙醇中為89.2%。
[0031]通過碳納米管凝膠球分離後，阿託品和山莨菪鹼的純度分別達到83.55% (阿託品的質量/洗脫液的乾重)和90.46%。回收率為88.21%和89.24%。分離提純效果良好。
[0032]以上所述本發明的【具體實施方式】，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何根據本發明的技術構思所作出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發明權利要求的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種碳納米管吸附填料的製備方法，其特徵在於，包括: 將碳納米管、核桃殼粉末、蓖麻殼粉末、硅藻土與海藻酸鈉水溶液混合，形成水溶膠； 將所述水溶膠滴入氯化鈣水溶液，形成為凝膠球的碳納米管吸附填料。
2.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述碳納米管、核桃殼粉末、蓖麻殼粉末、硅藻土的用量分別為每50mL海藻酸鈉水溶液0.5-1.5g、0.1-0.5g、0.1-0.5g、0.1-0.2g。
3.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述核桃殼粉末、蓖麻殼粉末大小為200 目-400 目。
4.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述海藻酸鈉水溶液的濃度為0.8-5%(w/V)。
5.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述碳納米管包括單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管，或它們的任意組合。
6.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述氯化鈣水溶液的濃度為0.1-0.5M。
7.權利要求1-6所述的製備方法獲得的碳納米管吸附填料，其特徵在於，所述凝膠球的粒徑為1.2-2.0mm。
8.一種色譜分離方法，其特徵在於，使用權利要求7所述的碳納米管吸附填料作為色譜柱填料。
9.一種色譜分離洋金花生物鹼的方法，其特徵在於，使用權利要求7所述的碳納米管吸附填料填充的色譜吸附柱，並依次以水、5柱體積10%的乙醇、5柱體積20%的乙醇、4柱體積30 %的乙醇和6柱體積40 %的乙醇洗脫。
【文檔編號】B01J20/30GK104399438SQ201410679918
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】李旭, 龍驚驚, 王遠, 沈麗紅 申請人:瀋陽化工研究院有限公司