多层螺旋管行星式离心过程的基础研究及应用

摘要

多层螺旋管行星式离心分离仪(Multilayer coil planet centrifuge )，又称高速逆流色谱(high-speed countercurrent chromatography, HSCCC )，是20世纪80年代发展起来的一种高效的液-液分配色谱分离技术但是，到目前为止，高速逆流色谱技术离工业化生产规模还有相当一段距离，而且其放大研究进展缓慢.究其原因，主要是因为高速逆流色谱中多层螺旋管行星式离心过程的许多化学工程基础问题还没有研究透彻，例如行星式离心力场中两相的流动情况、固定相的保留，以及其中的传质特性，包括流量、转速的影响等方面都还没有一套完整的理论依据.因此迫切需要从化学工程的角度研究螺旋管行星式离心过程的特性，以建立可靠的模型. 基于以上的文献综述和分析，本文主要进行三个方面内容的研究: 1)从化学工程基础的角度出发对高速逆流色谱的基础理论进行深入的研究，包括基于不同流型的固定相保留值的预测;高速逆流色谱内的扩散和传质研究，以及基于此建立的洗脱峰模型; 2)研究出峰时间、峰宽、分离效率和分离度之间的关系;以及高速逆流色谱制备能力的研究; 3)对高速逆流色谱在天然产物分离中的应用也进行了研究，包括高速逆流色谱在中药白术有效成分分离的应用:高速逆流色谱模型在天然产物分离中的应用。 对高速逆流色谱的理论进行深入的研究，不仅可以克服凭经验操作的缺点，而且对于逆流色谱的工业放大等都有一定的理论指导意义。

目录

第一章文献综述

1.1前言

1.2逆流色谱的发展

1.2.1流体静力学平衡体系

1.2 2流体动力学平衡体系

1 2.3高速逆流色谱的单向流体动力学平衡机理

1.3高速逆流色谱的应用

1.3.1在分离中的应用

1.3.2在中药质量控制中的应用

1 3.3在分配系数测定中的应用

1.3.4在分析中的应用

1.4溶剂系统的研究

1.4.1溶剂系统的选择

1.4.2溶剂系统物性数据的预测

1.4 3新型溶剂系统的研究

1.5洗脱模式的研究

1.5.1梯度洗脱模式

1.5.2双向洗脱模式

1.5.3循环模式

1.6固定相保留值的研究

1.6.1操作条件的影响

1.6.2溶剂系统的影响

1.6.3仪器参数的影响

1.6.4柱外体积的影响

1.7高速逆流色谱仪器的研究进展

1.7.1新型逆流色谱的发展

1.7.2新型管柱的发展

1.8逆流色谱的放大研究

1.9本论文的研究思路

本章参考文献

第二章 高速逆流色谱固定相保留值模型的建立

2.1前言

2.2模型

2.2.1层流模型

2.2.2液滴流模型

2.2.3层流模型和液滴流模型的比较

2.3实验

2.3.1仪器

2.3.2两相溶剂系统

2.3.3实验过程

2.4结果与讨论

2.4.1流量和转速对固定相保留值的影响

2.4.2模型参数的确定

2.4.3模型适用范围的确定

2.4.4模型关联结果(溶剂系统1a-10a)

2.4.5固定相保留值的预测(溶剂系统11a-16a)

2.4.6文献数据的预测

2.5本章小结

本章符号说明

本章参考文献

第三章高速逆流色谱分离度和分离效率的研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1实验仪器

3.2.2两相溶剂系统和样品的制备

3.2.3高速逆流色谱分离步骤

3.2.4参数的测定和计算

3.3结果与讨论

3.3.1流量和转速对色谱峰保留时间的影响

3.3.2流量和转速对色谱峰峰宽的影响

3.3.3色谱峰保留时间和峰宽的关系

3.3.4分离度的预测

3.3.5转速和流量对色谱分离度的影响

3.3.6操作条件和溶剂系统对色谱分离效率的影响

3.4本章小结

本章符号说明

本章参考文献

第四章高速逆流色谱制备能力的研究

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1实验仪器

4.2.2两相溶剂系统和样品的制备

4.2.3色谱分离步骤

4.2.4参数的测定和计算

4.3模型

4.4结果与讨论

4.4.1上样量对色谱峰峰宽和峰高的影响

4.4.2分配等温线

4.4.3色谱峰的分离度

4.4.4样品在两相溶剂中的溶解度

4.4.5上样量对固定相保留值的影响

4.4.6多次进样

4.5本章小结

本章符号说明

本章参考文献

第五章高速逆流色谱传质特性及色谱洗脱峰模型的研究

5.1前言

5.2模型

5.2.1模型假设

5.2.2模型建立

5.3实验

5.3.1实验仪器

5.3.2实验材料

5.3.3高速逆流色谱的制备分离

5.4结果与讨论

5.4.1模型参数的确定

5.4.2轴向扩散系数

5.4.3轴向扩散系数关联

5.4.4体积传质系数

5.4.5体积传质系数关联

5.4.6轴向扩散和相间传质引起的峰宽

5.5模型验证

5.5.1模型验证步骤

5.5.2实验验证

5.5.3文献数据中一般物质分离的验证

5.5.4文献数据中天然产物分离的验证

5.6本章小结

本章符号说明

本章参考文献

第六章高速逆流色谱在白术有效成分—白术内酯Ⅲ和苍术酮分离中的应用137

6.1前言

6.2白术的研究进展

6.1.2白术的药理作用

6.2.2白术化学成分的药理作用

6.2.3白术的有效成分研究

6.3实验部分

6.3.1仪器设备

6.3.2原料和试剂

6.3.3白术挥发油的提取

6.3.4高速逆流色谱分离实验

6.3.5气相色谱分析和组分鉴定

6.4结果与讨论

6.4.1苍术酮标准品和白术内酯Ⅲ标准品的制备

6.4.2 GC分析条件优化

6.4.3白术挥发油提取的优化

6.4.4高速逆流色谱条件的优化

6.4.5结构鉴定

6.4.6白术内酯Ⅲ和苍术酮分离的色谱模型验证

6.5本章小结

本章参考文献

第七章结论和展望

7.1 结论

7.2对后续工作的建议

论文成果

致谢