強(qiáng)化殼聚糖去除薄荷水提取液中銅離子的研究

(沈陽(yáng)化工大學(xué) 遼寧 沈陽(yáng) 100142)

在中藥的制備、運(yùn)輸、儲(chǔ)藏中經(jīng)常會(huì)使大量的重金屬離子融入藥品中，例如銅離子、鉛離子、鉻離子等。根據(jù)科學(xué)表明人體積聚大量的銅離子時(shí)，會(huì)引發(fā)溶血性貧血、排泄功能紊亂、蛋白尿等疾病[1]。目前，對(duì)于去除中藥中金屬離子的研究越來(lái)越多，其中王先良[2]等利用大孔樹(shù)脂吸附法處理中藥中重金屬；程紅霞等[3]采用殼聚糖對(duì)中草藥水提液中重金屬銅、鎘、鉛等重金屬離子的吸附特性進(jìn)行了研究。但是其去除率并未達(dá)到一個(gè)的很好的提高，近年來(lái)，強(qiáng)化殼聚糖去除中藥中的金屬離子的方法已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本文采用超聲波震蕩以及生物堿(奎寧)兩種方法強(qiáng)化殼聚糖對(duì)中藥薄荷水提取液中金屬銅離子絮凝效果，對(duì)提高去除中藥中銅離子含量具有重要意義。

一、材料與試劑

(一)實(shí)驗(yàn)試劑

制備中藥薄荷水溶液質(zhì)量濃度為0.1g·L-1，殼聚糖質(zhì)量濃度為10g·L-1，銅離子質(zhì)量濃度為0.3g·L-1，奎寧質(zhì)量濃度為10g·L-1。

(二)實(shí)驗(yàn)儀器

PHS-3C型精密酸度計(jì)，HACH離子濃度檢測(cè)儀，YFY13B型電煎密閉煎藥機(jī)，HJ-6型磁力攪拌器，HH-1型數(shù)顯恒溫水浴鍋。

(三)試驗(yàn)方法

1.金屬離子去除率的計(jì)算

用去除率來(lái)表示殼聚糖對(duì)重金屬離子的螯合效果，首先根據(jù)離子濃度儀測(cè)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)換算后得到溶液剩余濃度，然后計(jì)算去除率。

(1)

2.銅離子濃度的測(cè)量

將銅離子溶液稀釋，使其稀釋的濃度在可測(cè)定范圍內(nèi)，取同等劑量的溶液，將兩個(gè)同等的溶液放入兩個(gè)比色皿中，向一個(gè)比色皿加入顯色劑，使另一個(gè)比色皿作為參比測(cè)定溶液，上清液銅離子濃度即為讀數(shù)乘以稀釋倍數(shù)。

二、結(jié)果與討論

(一)超聲振蕩強(qiáng)化去除中藥薄荷水提取液中金屬銅離子效果。取兩只25ml試管標(biāo)記(1)、(2)，分別向兩只試管中分別加入10ml中藥薄荷水提取液，3.3ml濃度為0.3g·L-1銅離子溶液和1.5ml濃度為10g·L-1殼聚糖溶液，用去離子水定容至20ml。將(1)放置于試管架，不予施加超聲波。(2)放入超聲設(shè)備中，超聲頻率為42K赫茲，2h后對(duì)兩個(gè)樣品進(jìn)行真空抽濾，測(cè)定上清液中銅離子濃度，由公式(2-1)得上清液銅離子去除率。其樣品(1)為70.8%、樣品(2)為82.0%，結(jié)果如圖1所示。

圖1 銅離子濃度和去除率

由圖1知，未經(jīng)超聲處理的實(shí)驗(yàn)(1)樣品中銅離子濃度明顯高于經(jīng)過(guò)超聲處理實(shí)驗(yàn)樣品，因此經(jīng)過(guò)超聲強(qiáng)化的實(shí)驗(yàn)的銅離子去除率有明顯的提高，由參照樣本(1)中70.8%提高至樣本(2)的82.0%。因此，通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可知，超聲波可使物質(zhì)作劇烈強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生單向力加速了物質(zhì)的傳質(zhì)、擴(kuò)散，代替了機(jī)械攪拌，由于超聲波攪拌是從微觀角度產(chǎn)生的，使得反應(yīng)物之間相互接觸和碰撞的幾率大大增加，所以就極大的加快了化學(xué)反應(yīng)的速率。由此可以得出，改變混合的方式，使絮凝溶液中每種成分均勻分散，增加金屬離子和活性基團(tuán)的碰撞幾率，可以在一定程度上提高中藥薄荷水提取液中銅離子的去除率。

(二)生物堿強(qiáng)化去除中藥薄荷水提取液中金屬銅離子效果如圖2所示。向7個(gè)試管中各加入10ml中藥水提液，3.3ml濃度為0.3g·L-1的銅離子溶液，再向每個(gè)試管中加入1.5ml濃度為10g·L-1的殼聚糖溶液，然后分別加入0ml、0.4ml、0.8ml、1.5ml、2ml、3ml、4ml奎寧溶液(質(zhì)量濃度為10g·L-1)，用去離子水定容至20ml。充分螯合一段時(shí)間后，對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行真空抽濾，測(cè)定上清液中銅離子濃度，由公式1得上清液銅離子去除率。結(jié)果如圖2所示。

圖2 銅離子去除率隨奎寧投加量的變化

三、結(jié)論

1.在相同的反應(yīng)條件下，對(duì)絮凝反應(yīng)施加超聲波進(jìn)行強(qiáng)化，隨著頻率的增加中藥薄荷水提取液中銅離子去除率先上升后下降，當(dāng)超聲波頻率達(dá)到42K赫茲，反應(yīng)2h后，中藥薄荷水提取液中銅離子去除率從70.8%提高至82.0%。

2.隨著生物堿(奎寧)投加量的增加，銅離子的去除率逐漸增加，當(dāng)生物堿(奎寧)投加量為4ml時(shí)，此時(shí)銅離子去除率達(dá)到94.2%。