樹脂動態分離再生

A. 鈉型離子交換樹脂再生過程是怎樣的

1、大孔吸附樹脂簡單再生的方法是用不同濃度的溶劑按極性從大到小剃度洗脫，再用2~3BV的稀專酸、稀鹼溶液浸泡屬洗脫，水洗至PH值中性即可使用。

2、鈉型強酸性陽樹脂可用10%NaCl 溶液再生，用葯量為其交換容量的2倍 (用NaCl量為117g/ l 樹脂)；氫型強酸性樹脂用強酸再生，用硫酸時要防止被樹脂吸附的鈣與硫酸反應生成硫酸鈣沉澱物。為此，宜先通入1～2%的稀硫酸再生。

3、氯型強鹼性樹脂，主要以NaCl 溶液來再生，但加入少量鹼有助於將樹脂吸附的色素和有機物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH 的鹼鹽液再生，常規用量為每升樹脂用150～200g NaCl ，及3～4g NaOH。OH型強鹼陰樹脂則用4%NaOH溶液再生。

4、一些脫色樹脂 (特別是弱鹼性樹脂) 宜在微酸性下工作。此時可通入稀鹽酸，使樹脂 pH值下降至6左右，再用水正洗，反洗各一次。

B. 樹脂動態吸附飽和量怎麼計算

稱好你用的樹脂質量，上柱後，上揚，當流出液濃度為初始上樣液濃度的1/10左右，即認為吸附飽和，通過上樣量計算被吸附的黃酮質量，除以樹脂質量即可

C. 「離子交換樹脂的再生」的意思是什麼

離子交換樹脂為什麼要再生？

離子交換樹脂在長時間使用之後，吸附能力逐漸會達到飽和，樹脂吸附能力達到飽和之後，就無法繼續吸附水中的雜質，就需要對樹脂進行再生處理，在實際運用中，為降低再生費用，要適當控制再生劑用量，使樹脂的性能恢復到最經濟合理的再生水平，通常控制性能恢復程度為70~80%左右。

離子交換樹脂的再生方法：

1、大孔吸附樹脂簡單再生的方法是用不同濃度的溶劑按極性從大到小剃度洗脫，再用2~3BV的稀酸、稀鹼溶液浸泡洗脫，水洗至PH值中性即可使用。

2、鈉型強酸性陽樹脂可用10%NaCl 溶液再生，用葯量為其交換容量的2倍 (用NaCl量為117g/ l 樹脂)；氫型強酸性樹脂用強酸再生，用硫酸時要防止被樹脂吸附的鈣與硫酸反應生成硫酸鈣沉澱物。為此，宜先通入1～2%的稀硫酸再生。

3、氯型強鹼性樹脂，主要以NaCl 溶液來再生，但加入少量鹼有助於將樹脂吸附的色素和有機物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH 的鹼鹽液再生，常規用量為每升樹脂用150～200g NaCl ，及3～4g NaOH。OH型強鹼陰樹脂則用4%NaOH溶液再生。

4、一些脫色樹脂 (特別是弱鹼性樹脂) 宜在微酸性下工作。此時可通入稀鹽酸，使樹脂 pH值下降至6左右，再用水正洗，反洗各一次。

D. 分離洛伐他汀使用的樹脂

洛伐他汀(lovastatin)是目前臨床上重要的降血脂葯物，是由真菌產生的一種甲基羥二戊醯輔酶A(HMG�CoA)還原酶抑制劑。1979年Endo等〔1〕首次報道從紅麴黴的發酵液中發現此物質，隨後Alberts等〔2〕於1980年報道了洛伐他汀的新產生菌——土麴黴(Aspergillus terreus)，並實現了產業化。洛伐他汀具有極性弱，難溶於水，溶於低級醇、酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯，不溶於石油醚，正已烷。據此分離純化一般多用溶媒萃取法〔3，4〕，但此法耗用大量溶媒，成本較高，經多次轉提，收率較低。我們嘗試根據洛伐他汀結構中具有羧酸基團的特性，採用大孔陰離子樹脂動態吸附、解吸工藝提取純化洛伐他汀。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

發酵菌種採用本公司生產的洛伐他汀生產菌種土麴黴WY9308VS。

乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、甲醇、乙醇為分析純(南京化學試劑廠)；鹽酸、氫氧化鈉為化學純(上海化學試劑采購供應站)；大孔樹脂選用D�201、D�202、D�273、D�293、D�301、D�315和D�345(華東理工大學華震公司)共7種。

主要設備包括SHB�3型循環水真空泵(鄭州長城科工貿有限公司)；R�201型旋轉薄膜濃縮儀(上海申勝生物技術有限公司)；HPLC510泵486檢測器(美國Waters公司)；PHS�3C酸度計(上海雷磁儀器廠)；ZK�82B電熱乾燥箱(上海實驗儀器廠)；Φ30mm×400mm玻璃吸附柱(上海玻璃儀器廠)。

1.2 方法

1.2.1 發酵液預處理方法 由於洛伐他汀在發酵液中以洛伐他汀羧酸形式存在於菌絲體內，在加入氫氧化鈉的鹼性條件下可以洛伐他汀酸鈉的形式而溶於水。根據這一特性，以6mol/L氫氧化鈉調整發酵液的pH至9～13，考察不同pH條件和攪拌時間對洛伐他汀溶出率的影響。以pH3.0攪拌120min條件下的洛伐他汀溶出率作為對照。

1.2.2 大孔陰離子樹脂的篩選 根據洛伐他汀具有羧酸基團的特性，選用大孔陰離子樹脂D�201、D�202、D273、D�293、D�301、D�315和D�345進行靜態吸附篩選。

1.2.3 大孔陰離子樹脂的預處理和再生方法 將准備裝柱使用的新樹脂，用2倍左右體積的乙醇浸泡2h，並不時攪動，除去色素和雜質，用離子水洗滌後裝柱，以1/15～1/20(BV/min)的流速，將4倍體積的1mol/L的氫氧化鈉溶液通過樹脂層，用離子水洗滌至流出液呈中性。再將4倍體積的1mol/L的鹽酸溶液通過樹脂層，用離子水洗滌至流出液呈中性。再次將4倍體積的1mol/L的氫氧化鈉溶液通過樹脂層，用離子水洗滌至流出液呈中性備用。樹脂的再生方法與上述預處理方法相同。

1.2.4 樹脂的動態吸附和解吸

吸附 取己預處理的樹脂200ml，將預處理過的發酵濾液從柱頂通入，流速為1/30(BV/min)，以50ml為一個體積分部收集，測定濃度，計算吸附容量。

解吸 柱床洗滌後，用適當解吸液洗脫洛伐他汀酸，流速為1/100(BV/min)，以50ml為一個體積分部收集，測定濃度，計算解吸率。

1.2.5 溶媒法萃取工藝 將至發酵終點的發酵液用6mol/L鹽酸調pH至3.0，攪拌120min後過濾，取菌絲體加入3倍體積的乙酸丁酯進行萃取，重復萃取兩次，合並乙酸丁酯萃取液，於50～60℃減壓濃縮，濃縮液於0～10℃結晶，離心分離結晶體，粗結晶於50～60℃真空乾燥，用丙酮再次結晶，並經無水乙醇重結晶後，成品於50～60℃真空烘乾。

1.2.6 洛伐他汀濃度的測定方法

HPLC法測定樣品中洛伐他汀的濃度〔5〕 取樣品液1.00ml用無水乙醇稀釋至待測濃度。以洛伐他汀對照品的無水乙醇溶液(300μg/ml)為對照計算濃度。

色譜條件 Agilent Zorbax SB C18柱(4.6mm×250mm，5μm)；流動相：乙酸∶水∶甲醇(2.4∶400∶2000)；柱溫25℃；檢測波長238nm；流速1.5ml/min。

1.2.7 成品質量分析 對採用大孔吸附樹脂工藝獲得的連續5批小試成品，按美國葯典USP27版的規定〔6〕進行檢測，並與採用溶媒萃取工藝的5批小試成品的檢測結果進行比較。

2 實驗結果

2.1 發酵液預處理方法的研究

發酵液在不同pH和攪拌時間下對洛伐他汀相對溶出率的影響結果見Tab.1，顯示洛伐他汀的最佳溶出條件為pH11.0，攪拌時間90min。本工藝的相對溶出率與溶媒法工藝在pH3條件下的相對溶出率相當。

2.2 最佳吸附條件的研究

2.2.1 樹脂的選擇 篩選用7種樹脂對洛伐他汀酸的吸附量見Tab.2。結果顯示，強鹼樹脂吸附性能明顯優於弱鹼性樹脂，其中D�273具有最佳吸附性能，因此確定D�273樹脂進行最佳工藝的研究。

2.2.2 最佳吸附流速 考慮到洛伐他汀在鹼性條件下的降解，故對在pH11條件下預處理後的發酵液用6mol/L的鹽酸調節pH至8.0。以洛伐他汀濃度為5,130mg/L的預處理液上柱，比較1/15、1/30和1/45(BV/min)時的吸附性能，結果見Tab.3。結果表明，流速越慢，吸附越好。但考慮到洛伐他汀的穩定性及流速過慢會延長生產周期，提高成本，因此選用中速1/30(BV/min)為實驗吸附流速。

2.3 最佳解吸條件的研究

2.3.1 解吸溶劑的靜態篩選

選用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等五種溶劑進行篩選。結果表明，乙醇和甲醇具有較好的解吸能力，而乙醇毒性大大低於甲醇，故選用乙醇作為解吸劑。

2.3.2 最佳解吸條件 為提高解吸收率，使洗脫峰集中，根據洛伐他汀鈉易溶於水的特點，用不同濃度的氫氧化鈉溶液和乙醇的混合液解吸，其對解吸率和解吸體積的影響見Tab.4。結果表明，採用含4%氫氧化鈉的75%乙醇進行洗脫時洗脫峰最集中，收率最高。而更高濃度的氫氧化鈉由於鹼性過大，破壞了洛伐他汀，收率明顯降低。

2.4 實驗室規模放大試驗工藝流程

根據上述試驗結果，確定如下最佳工藝流程。首先將發酵液用6mol/L氫氧化鈉溶液調至pH11.0，攪拌90min，抽濾，並用50%發酵液體積的pH11.0的鹼水頂洗，得濾液，濾液用6mol/L的鹽酸調至pH7～8；用經預處理後的D�273樹脂吸附，流速1/30(BV/min)，用水洗滌兩倍樹脂體積，用兩倍樹脂體積的75%乙醇(含4%氫氧化鈉)解吸，流速1/100(BV/min)，邊解吸邊用6mol/L的鹽酸將解吸液的pH調至7～8，解吸完畢後，解吸液於50～60℃真空濃縮回收乙醇；濃縮液轉移到分液漏斗調pH2.5～3.0，加入等體積乙酸丁酯進行萃取，萃取液於50～60℃減壓濃縮；濃縮液於0～10℃結晶5～10h，抽濾得粗品；粗品於50～60℃真空烘乾，用丙酮結晶一次，再用無水乙醇重結晶得成品。該試驗工藝的總收率達68%。

2.5 成品質量分析

所得洛伐他汀產品為白色針狀結晶，無臭、無味。連續5批小試成品的主要指標見Tab.5，均符合美國葯典USP27版規定。

2.6溶媒法和樹脂法提取工藝的成本、質量及收率比較

採用本研究確定的樹脂法提取工藝，與傳統的溶媒法萃取工藝進行比較，樹脂法在有機溶劑使用量和總成本(Tab.6)方面均明顯優於溶媒萃取法，成品質量不低於溶媒萃取法而提取平均收率略高於溶媒萃取法(Tab.7)。

3 結論

大孔樹脂法較溶媒萃取法提取洛伐他汀有以下顯著優點：採用陰離子大孔樹脂的D�273吸附洛伐他汀，減少了大部分色素和雜質的吸附，因而洗脫液質量好，洗脫高峰集中，洗脫液體積僅為樹脂柱體積的2.5倍量，解吸收率高；大孔樹脂工藝摒棄了大量溶媒，大大減少了萃取液的濃縮量，既節約了能源和溶媒的損耗，也減少了由於濃縮過程帶來的熱破壞，生產成本大大降低，簡化了設備和安全設施投入，提高了生產安全性，在當今能源和石化產品價格據高不下的年代具有一定的應用價值。大孔樹脂法在過濾和樹脂吸附及解吸過程中要求生產必須連貫迅速，過程的延誤會造成洛伐他汀在鹼性條件下過多地降解，若發生停電、停水等情況時存在收率降低的風險。

【參考文獻】
〔1〕 Endo A. Monacolin K, a new hypocholesterolemic agent proced by a Monascus species 〔J〕. J Antibiot,1979,32(8):852

〔2〕 Alberts A W, Chen J, Kuron G, et al. Mevinolin: a highly potent competitive inhibitor of hydroxymethylglutaryl�coenzyme A rectase and a cholesterol�lowering agent 〔J〕. Proc Natl Acad Sci USA,1980,77(7):3957

〔3〕 Hajko P, Vesel T, Ivan P. Process for the isolation of lovastatin 〔P〕. US: 5712130,1998�7�27

〔4〕 Kumar P, Raman S, Norula P, et al. Process for the isolation of lovastatin 〔P〕. US: 7052886,2006�5�30

〔5〕 文鏡，劉迪，金宗濂. 洛伐他汀檢測方法研究進展〔J〕. 北京聯合大學學報，2003，17(3)：71

〔6〕 United States Pharmacopeial Convention Inc. The United States Pharmacopoeia XXVII 〔S〕. Taunfon: Rand McNally,2004:1109

E. 離子交換樹脂如何再生

離子交換樹脂再生方法：

一、陽離子交換樹脂再生

1.配酸，比重≥3，同時將陽床內水全部放空；

2.打開進酸閥、上排閥，其他閥門全部關閉，打開酸泵；

3.待進酸液面超過樹脂以上500px後，開啟下排，下排流量和進酸流量相同，此時流量控制在600-1000L/h，進酸時間不低於40分鍾。

4.陽床清洗進酸完畢後可直接進行清洗，先開啟砂過濾，精密過濾，精密過濾處於上排上進狀態。放掉陽床進酸管道、上進管道內的殘酸，方法是開啟上進下進，下排開啟進酸閥，此時將精密過濾出水閥打開、關閉上排閥，將進酸管道內的殘酸沖洗到酸槽後關閉進酸閥；關閉陽床下進閥，開始進行清洗，清洗時打開陽床上排閥，陽床內的水須始終漫過樹脂，注意不要使樹脂失水；清洗到下排閥出水PH值為7左右（接近中性）為止。

二、陰離子交換樹脂再生

1.配鹼，比重≥5，將陰床內水放空；

2.打開進鹼閥、上排閥，其他閥門全部關閉，然後開啟鹼泵；

3.待鹼液液面超過樹脂500px後，開啟下排，下排流量與進鹼流量一致，此時流量控制在600-1000L/h，進鹼時間不得少於60min，進鹼完畢後放空陰床內鹼液。

4.陰床清洗時需打開中間水箱泵、風機，防止鹼液倒流至中間水箱槽，然後將進鹼管道內殘鹼沖洗到鹼槽內及即可以開始陰床清洗；同陽床清洗一樣，清洗到下排排出水PH值約為7（中性），測試電導率小於5即可。

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F. 離子交換法樹脂的處理與再生

離子交換法樹脂的處理與再生：
1. 首先對床層進行反吹，將進口吸附的雜質吹掉，防止樹脂柱壓力增加。
2. 用再生液從出口進入，對樹脂柱進行再生。
3. 再生完畢，用純水對樹脂柱進行清洗，洗滌至符合要求時，再生完畢，重新投入使用。

G. 離子交換樹脂再生方法

陽樹脂：酸--（水洗）-鹼（水洗）--酸；陰樹脂：鹼--（水洗）-酸（水洗）--鹼。鹽酸濃度4-6%；氫氧化鈉濃度4%，每種洗滌方式是從柱子下往上反洗，使用量約3倍樹脂體積，洗脫時間6小時以上。

H. 什麼叫做離子交換樹脂的再生

1. 離子交換樹脂是一種聚合物，帶有相應的功能基團。一般情況下，常規的鈉離子交版換樹脂帶有大量的權鈉離子。當水中的鈣鎂離子含量高時，離子交換樹脂可以釋放出鈉離子，功能基團與鈣鎂離子結合，這樣水中的鈣鎂離子含量降低，水的硬度下降。硬水就變為軟水，這是軟化水設備的工作過程。
   
   2.當樹脂上的大量功能基團與鈣鎂離子結合後，樹脂的軟化能力下降，可以用氯化鈉溶液流過樹脂，此時溶液中的鈉離子含量高，功能基團會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結合，這樣樹脂就恢復了交換能力，這個過程叫做「再生」。

I. 離子換樹脂再生方法

1．將樹脂放在一大桶內，先用清水漂洗干凈，濾干。
2．用80%~90%工業乙醇浸泡24小時，洗去樹脂內的乙醇溶性有機物然後抽干（濾液供回收乙醇）。
3．用40~50℃的熱水浸泡2小時，洗滌幾次後，再浮選或篩選出粒度合適的樹脂。目的是洗去樹脂內的水溶性雜質和乙醇味。然後抽干。
4．用4倍於樹脂量的2摩爾/升鹽酸（1：5）溶液浸泡處理2小時（要經常翻動），目的是洗去酸溶性雜質。用蒸餾水或自來水洗至中性，抽干。
5．用4倍於樹脂量的2摩爾/升（8%）氫氧化鈉溶液浸泡2小時（需經常翻動），目的是洗去鹼溶性雜物。用蒸餾水或自來水洗至中性，抽干，備用。
6．如果是陰離子樹脂，可轉型為C1型或OH型，用鹽酸按上法處理一次即可；如是陽離子樹脂，可轉為H型或Na型，用氫氧化鈉按上法處理一次即可。
再生，用過的樹脂。如希望陽離子樹脂為H型、Na型或NH4型，則可分別用鹽酸、氫氧化鈉或氫氧化銨處理；要使陰離子樹脂為C1型、OH型，則可用鹽酸或氫氧化鈉分別處理。
樹脂宜保存於陰涼處，但不宜深凍，因深凍會破壞樹脂的內部結構。短期存放可置於1摩爾/升鹽酸或氫氧化鈉溶液中。長期存放可加入適量防腐劑封存。遇到樹脂長霉，可用1%甲醛浸泡1小時後，再漂洗干凈，然後進行再行處理。

J. 各類離子交換樹脂的再生方法

再生劑的種類應根據樹脂的離子類型來選用，並適當地選擇價格較低的酸、鹼或鹽：

1、大孔吸附樹脂簡單再生的方法是用不同濃度的溶劑按極性從大到小剃度洗脫，再用2~3BV的稀酸、稀鹼溶液浸泡洗脫，水洗至PH值中性即可使用。

2、鈉型強酸性陽樹脂可用10%NaCl 溶液再生，用葯量為其交換容量的2倍 (用NaCl量為117g/ l 樹脂)；氫型強酸性樹脂用強酸再生，用硫酸時要防止被樹脂吸附的鈣與硫酸反應生成硫酸鈣沉澱物。為此，宜先通入1～2%的稀硫酸再生。

3、氯型強鹼性樹脂，主要以NaCl 溶液來再生，但加入少量鹼有助於將樹脂吸附的色素和有機物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH 的鹼鹽液再生，常規用量為每升樹脂用150～200g NaCl ，及3～4g NaOH。OH型強鹼陰樹脂則用4%NaOH溶液再生。

4、一些脫色樹脂 (特別是弱鹼性樹脂) 宜在微酸性下工作。此時可通入稀鹽酸，使樹脂 pH值下降至6左右，再用水正洗，反洗各一次。

5、陽樹脂再生：

通鹽酸：在環境溫度下，將4%的樹脂床體積4倍的HCL通過樹脂床，通過時間約2小時。
慢洗：以相同流速和；流向，通2倍樹脂體積的除鹽水。
快洗：以運行流速和流向，通除鹽水至PH=5-6.樹脂床備用。

6、陰樹脂再生：
通氫氧化鈉：在環境溫度下，將濃度為4%的樹脂體積4倍量的NaOH通過樹脂床，通過時間約為2小時。
慢洗：以相同流速和；流向，通2倍樹脂體積的除鹽水。
快洗：以運行流速和流向，通除鹽水至PH=8，樹脂床備用
具體操作可根據樹脂使用情況酌情增加酸鹼的濃度和再生時間。

(10)樹脂動態分離再生擴展閱讀：

應用領域：

1）水處理

水處理領域離子交換樹脂的需求量很大，約占離子交換樹脂產量的90%，用於水中的各種陰陽離子的去除。目前，離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上，其次是原子能、半導體、電子工業等。

2）食品工業

離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上。例如：高果糖漿的製造是由玉米中萃出澱粉後，再經水解反應，產生葡萄糖與果糖，而後經離子交換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業中的消耗量僅次於水處理。

3）制葯行業

制葯工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈黴素的開發成功即是突出的例子。近年還在中葯提成等方面有所研究。

4）合成化學和石油化學工業

在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。用離子交換樹脂代替無機酸、鹼，同樣可進行上述反應，且優點更多。如樹脂可反復使用，產品容易分離，反應器不會被腐蝕，不污染環境，反應容易控制等。

甲基叔丁基醚（MTBE）的制備，就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與甲醇反應而成，代替了原有的可對環境造成嚴重污染的四乙基鉛。

5）環境保護

離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環境保護問題上。目前，許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質，這些可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影製片廢液里的有用物質等。

6）濕法冶金及其他

離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。