壳聚糖絮凝-螯合法去除中药液中重金属离子及胶体杂质的研究

As Chinese traditional treasures，Chinese medicine is favored for its pure natural, little side-effect and good efficacy. This project studys on the removing of invalid colloid impurities and harmful heavy metal ions from Chinese medicine. The compression of double electric layer will be tested under different conditions and the flocculation kinetics model for colloid impurities is established. Taking the common metal ions in liquid medicine as the object, removing effect of heavy metal ions under different conditions will be investigated , the optimal process conditions and removal mechanism are analyzed. The removing effect of colloid impurities and heavy metal ions will be studied when they exit in the solution at the same time, the relationship of mutual containment (or synergic removing)between them are analyzed. The colloid impurities and heavy metal ions are removed from Chinese medicine by new type of reactor and continued test device .The medicine is purified While maintaining the effective ingredient content .This project has great significance for improving the quality of traditional Chinese medicine, ensuring the health of the people and promoting the modernization and internationalization of traditional Chinese medicine.

中药作为中华民族的传统瑰宝，以其纯天然、毒副作用小、疗效好而受到人们的青睐。本项目针对去除中药中含有的无效胶体杂质和有害重金属离子开展研究，考察不同条件下的双电层压缩作用，建立壳聚糖絮凝胶体杂质的絮凝动力学模型。以中药液中常见的重金属离子为研究对象，考察溶液中单离子存在或多种离子共存时，不同实验条件下的金属离子去除效果，得到去除各种金属离子对应的最佳工艺条件，分析各种金属离子的去除机理。考察胶体杂质和重金属离子同时存在于溶液中时二者的去除效果，分析二者对壳聚糖长链上活性基团的竞争关系，得到二者相互遏制（或协同去除）的结论。采用新型反应器和连续实验装置，利用壳聚糖的絮凝-螯合作用，去除中药中含有的胶体杂质和重金属离子，使药液得到净化，同时保持有效成分的含量，对于提高中药制剂的质量，保障人们身体健康，推动中药走向国际，加速中药现代化进程都有着重大的意义。

中药水提液成分复杂，含有大量无效成分或杂质，还常出现重金属离子含量超标现象，影响中药的质量和效果，甚至给人们的健康带来隐患和危害。本项目以天然高分子聚合物壳聚糖为原料，基于螯合和絮凝机理，研究了去除中药液中金属离子和胶体杂质的方法和工艺。首先以絮凝沉降速度为动力学指标，明确了温度、絮凝剂用量、搅拌速度、搅拌时间等条件对胶体杂质絮凝效果的影响；以GT值作为输入能量大小的量度，讨论了搅拌时间和搅拌速度的相互作用关系。对壳聚糖鳌合金属离子的机理及影响因素进行了研究，发现壳聚糖对金属离子的鳌合能力受pH值影响很大，通过比较各种金属离子与壳聚糖开始鳌合的pH值，得到金属离子与壳聚糖发生螯合反应的难易程度，由易到难的次序为：铜、铬、铅、镉和锌；金属离子与壳聚糖发生的鳌合反应优于与碱生成氢氧化物的中和反应。通过对鳌合析出物的红外分析可知，参与鳌合反应的壳聚糖主要官能团是-NH2。对壳聚糖螯合-絮凝含重金属离子的中药液进行了研究，结果表明：壳聚糖用量、pH值、温度、金属离子初始浓度等均对金属离子去除效果产生影响。由壳聚糖用量实验可知，螯合物的析出与絮凝沉降密切相关；温度变化对螯合反应影响很小，主要影响壳聚糖的絮凝能力；絮凝反应和螯合反应都与体系酸碱度有密切关系，在中性和偏碱性条件下，絮凝及去除金属效果较好；螯合反应在初始金属离子浓度较低时不敏感；金属铜离子的存在不会破坏絮凝效果，甚至有增强作用。采用超声振荡和加入生物碱都能起到强化金属离子去除效果的作用，二者相比，生物碱强化效果更好。设计了新型套管式絮凝-沉降反应器，利用激光测试技术PLIF和PIV对反应器的浓度场和速度场进行了测量，分析了流场特性；建立絮凝实验装置，考察了处理含金属离子中药液的效果，确定合理的工艺参数，对该工艺和装置的应用做了初步探索。