大孔树脂对倍花单宁酸的吸附特性研究.doc

吉 首 大 学本科生毕业论文开题报告书题目名称 大孔树脂对倍花单宁酸的吸附特性研究 学生姓名 曾荣利 学号 20084064051 专业年级 08级化学工程与工艺（一）班 学 院 化学化工学院 指导教师 欧阳玉祝 职称 教授 填写时间 2011年5月31日 一、选题的依据（1）本选题的理论、实际意义单宁酸是一种水溶性多酚化合物，是一种很好的制药、化工中间体原料,在化工、冶金、纺织、印染、皮革、食品、医药等领域已得到了广泛的应用1。单宁酸的生产主要以五倍子为原料,经酸性水解,再用沉淀法、透析法、溶剂法、凝胶柱色谱等方法进行纯化。由于五倍子中含有水溶性的树脂、蛋白质、淀粉,用水浸泡后发软易烂,高温时更甚,直接用水提取所获得的单宁含量都在80%左右。食用单宁酸的纯度要求在99%以上,为了满足食用单宁酸的要求,所以,必须进一步分离纯化,以除去小分子酚类等杂质2。有研究表明单宁酸在饮用水氯消毒过程中可以产生卤代烃类物质,对人体有“致畸、致癌、致突变”作用,成为饮用水安全控制对象。 废水中的单宁酸进入自然界水体后可以消耗水中溶解氧,导致水质恶化. 因此高效去除水体中单宁酸是水污染控制的研究热点之一3。本实验以倍花为原料，用采用化学法新工艺提取单宁酸，然后以大孔树脂为吸附剂，。研究大孔树脂对单宁酸的吸附和解吸性能,探讨吸附动力学,为纯单宁酸生产的产业化提供理论依据。五倍子又名百虫仓、木附子、盐胡木等，作为传统中药，具有敛肺降火、涩肠止泻、固精缩尿、止汗、止血、解毒、敛疮等多种临床功效。五倍子用于治疗肺虚久咳、肺热痰嗽、久泻久痢、便血痔血、外伤出血、痈肿疮毒、皮肤湿烂等疾病功效显著。除医学方面以外，轻化工业、石油工业、冶金工业、国防工业、食品工业以及农业等方面也都需要五倍子产品4。五倍子生长于漆树科盐肤木、麦麸杨树上, 是由一些特殊的蚜虫（通称倍蚜） 寄生在这些植物上膨大形成的虫瘿。由于树种和寄生蚜虫不同, 分为角倍、肚倍、倍花5。 倍花分为圆角倍蚜属的倍花蚜、红倍花蚜和铁倍花蚜属的铁倍花蚜，其共同特征为虫瘿从基部作树枝状分枝，整体呈花状，着生于复叶总轴顶端或小叶中脉基部，其夏寄主为盐肤木，其夏寄主为红麸杨6。化学法由倍花制取工业单宁酸,工艺简单,操作简便,得率高,污染小,成本低。产品单宁含量可达82 %左右1。（2）国内外研究动态和自己的见解现如今，关于倍花的研究还很少，而对于五倍子的研究很多，主要集中在角倍和肚倍等。正是因为有关倍花单宁酸的研究少之又少，才产生了完成这篇论文的初衷。倍花制工业单宁酸常规方法有有机溶剂法和冷冻离子交换法。有机溶剂法消耗溶剂量多,生产安全性差,设备投资大,成本高;而化学法新工艺具有操作简便、得率高、投资少、污染小、生产安全、成本低等特点1。因而本实验采用化学法新工艺提取倍花单宁酸。目前对单宁酸的吸附研究中所用吸附剂有：氨基修饰超高交联树脂，凹凸棒土，活性炭，复合功能树脂，丙烯酸酯基吸附树脂海藻酸钠凝胶球，大孔树脂1,3,7-10等。大孔吸附树脂(Macrop rous absorp tion resin)属于功能高分子材料, 大孔树脂的表面积较大,交换速度较快,机械强度高,抗污染能力强,热稳定性好,在水溶液和非水溶液中均可使用,大孔吸附树脂具有很好的吸附性能,它理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶媒,对有机物选择性能好,不受无机盐类及强离子低分子化合物存在的影响,可以通过物理吸附从水溶液中有选择地吸附有效成分。大孔树脂是吸附性和筛选性原理相结合的分离材料11。因此本实验选用大孔树脂做吸附剂对倍花单宁酸的吸附特性进行研究。本实验就是基于单宁酸在生活中用途广，而对其纯度要求高，而倍花原料价格比其他五倍子的价格低廉，所以对大孔树脂对倍花单宁酸的吸附特性进行研究。为满足食用单宁酸的要求，纯单宁酸生产的产业化提供理论依据。二、研究内容（1）大孔树脂的选择（2）大孔树脂对倍花单宁酸的吸附特性研究实验三、研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析1、研究方法、技术路线（1）大孔树脂的选取（2）大孔树脂对倍花单宁酸的吸附特性研究实验 通过固液比及温度对吸附量和吸附率的影响进行研究。2、实验方案(1) 树脂的预处理 将大孔吸附树脂参考文献2进行预处理，处理后湿树脂密封在三角瓶里备用。(2) 大孔树脂的选取各准确称取各种5g湿树脂于数个100mL圆底烧瓶中，分别加75mL0.1mg/mL单宁酸水溶液，在50下于恒温磁力搅拌器上恒温静态吸附1h。按文献12检测试样溶液单宁酸浓度，按下式计算吸附量和吸附率。Qa =(C0 - Cr )V/m 式(1)Ea (% ) =(C0 - Cr ) 100% /C0 式(2)式( 1) 、式( 2)中: Qa :吸附量,mg/ g湿树脂; C0 、Cr :单宁酸溶液的初始和剩余浓度, mg/mL; V:溶液体积,mL;m:树脂质量, g2。(3) 不同固液比对吸附量的影响准确称取5g选定的湿树脂于数个100mL圆底烧瓶中，分别加25mL、50mL、75mL、100mL、125mL0.1mg/mL单宁酸水溶液，在恒温磁力搅拌器上加热50恒温静态吸附1h,检测计算单宁酸浓度，按（1）、（2）式计算吸附量和吸附率。(4) 温度对吸附量的影响 准确称取5g 湿树脂于数个100mL 圆底烧瓶中, 分别加75mL0.1mg/mL单宁酸水溶液, 在恒温磁力搅拌器上加热30、40、50、60、70恒温静态吸附,间隔一定时间取样线测量并计算单宁酸浓度, 并按式(1)和式(2)计算吸附量和吸附率。考查温度对吸附量的影响2。 (5) 静态解吸实验取2g吸附单宁酸的大孔吸附树脂100mL具塞锥形瓶中,加60mL一定浓度（60%）的乙醇水溶液,在振荡器上进行常温振荡解吸,每间隔一定时间取样检测计算单宁酸浓度,按下式计算解吸量和解吸率。Qd =Cd/mV 式(3)Ed (% ) =Qd/Qa100% 式(4)式(3) 、式(4)中: Qd :解吸量,mg /g湿树脂; Cd :解吸液平衡浓度, mg/mL; V:溶液体积, mL; m:树脂质量, g; Ed :解吸率, %。 (6) 吸附动力学曲线吸附动力学能够反映吸附速度的快慢,为了研究大孔树脂对单宁酸的吸附速度,取5g湿树脂于100mL 具塞锥形瓶中,加75mL 0.1mg/mL的单宁酸水溶液,在常温下于振荡器上振荡吸附,每间隔10min取样,检测计算单宁酸的浓度、吸附量和吸附率并绘制吸附动力学曲线2。3、可行性分析 在原料方面，倍花廉价易得，在仪器和技术方面，本实验所需仪器基于学校所具备仪器，因此本实验相关的仪器设备和实验室用房有保障；经过两年的基础实验课程学习和技能训练，已经有了基本的有机化学实验、分析化学实验、仪器分析实验等实验基础和较好的实验技能。因此，本项目的完成是可行的。四、进程安排和采取的主要措施：2011年03月 10日2011年03月15日 论文题目选择；2011年03月16日2011年04月16日 资料查询，实验方案设计；2011年04月17日2011年05月31日 撰写开题报告，开题；2011年06月01日2011年12月31日 实验数据的采集，并撰写论文初稿；2012年01月01日2012年 05月10日 论文修改1-3稿，定稿；2012年05月11日2012年05月23日 论文答辩。五、主要参考文献 1 周丽珠.化学法倍花制取工业单宁酸的试验研究J. 林产化工通讯,2002,36(1):19-21.2 欧阳玉祝,李佑稷,石爱华,等.大孔树脂对单宁酸的吸附与解吸行为研究J. 食品工业科技,2009(2):152-154.3 王津南,周扬,李爱民,等. 氨基修饰超高交联树脂对单宁酸的吸附行为及机理研究J. 高分子学报,2010,(1):96-101.4 王旭,温宇婧.五倍子人工繁殖方法J.药用植物,2011(2):32.5 常新民,蔡德文.倍花制取工业单宁酸实验研究J. 广西林业科技,1993,22(2):64-67.6 杨子祥,陈晓鸣,冯 颖,等五倍子蚜虫的数值分类J.昆虫分类学报,2008,30(1):16-24.7 黄健花,宋志华,金青哲,等.凹凸棒土吸附单宁酸的研究J.食品工业科技,2010(12):255-257,260.8 戴伟娣,常侠,童雅娟,等. 活性炭的液相吸附评价与单宁酸值的测定J. 林产化工通讯,2004,38(5):10-13.9 陆朝阳,姜笔存,李爱民,等. 单宁酸与苯酚在复合功能树脂上的竞争吸附研究J. 化学学报,2010,68(5):437-442.10 周扬,王津南,许丽,等. 丙烯酸酯基吸附树脂