強化殼聚糖去除薄荷水提取液中銅離子的研究

(沈陽化工大學 遼寧 沈陽 100142)

在中藥的制備、運輸、儲藏中經常會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。根據科學表明人體積聚大量的銅離子時，會引發溶血性貧血、排泄功能紊亂、蛋白尿等疾病[1]。目前，對于去除中藥中金屬離子的研究越來越多，其中王先良[2]等利用大孔樹脂吸附法處理中藥中重金屬；程紅霞等[3]采用殼聚糖對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行了研究。但是其去除率并未達到一個的很好的提高，近年來，強化殼聚糖去除中藥中的金屬離子的方法已經越來越受到人們的關注。本文采用超聲波震蕩以及生物堿(奎寧)兩種方法強化殼聚糖對中藥薄荷水提取液中金屬銅離子絮凝效果，對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)實驗試劑

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

(二)實驗儀器

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

(三)試驗方法

1.金屬離子去除率的計算

用去除率來表示殼聚糖對重金屬離子的螯合效果，首先根據離子濃度儀測的數據，經過換算后得到溶液剩余濃度，然后計算去除率。

(1)

2.銅離子濃度的測量

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

二、結果與討論

(一)超聲振蕩強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)放入超聲設備中，超聲頻率為42K赫茲，2h后對兩個樣品進行真空抽濾，測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%，結果如圖1所示。

圖1 銅離子濃度和去除率

由圖1知，未經超聲處理的實驗(1)樣品中銅離子濃度明顯高于經過超聲處理實驗樣品，因此經過超聲強化的實驗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，通過以上實驗可知，超聲波可使物質作劇烈強迫運動，產生單向力加速了物質的傳質、擴散，代替了機械攪拌，由于超聲波攪拌是從微觀角度產生的，使得反應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反應的速率。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(質量濃度為10g·L-1)，用去離子水定容至20ml。充分螯合一段時間后，對每個樣品進行真空抽濾，測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、結論

1.在相同的反應條件下，對絮凝反應施加超聲波進行強化，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，當超聲波頻率達到42K赫茲，反應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，當生物堿(奎寧)投加量為4ml時，此時銅離子去除率達到94.2%。