A fenil-etanol-glikozidok rendkívül hatékony adszorpciója mezopórusos szénen

BEVEZETÉS

A Cistanche tubulosa az Orobanchaceae parazita növény volt (Li et al., 2016; Wang X. et al., 2017), és főleg Tamarix növények és Calotropis fajok gyökerein nőtt (Zhang W. et al., 2016; Yan et al. al., 2017).Cistanche tubulosaeredetileg Shen Nong kínai Materia Medica című művében rögzítették kb. Kr.e. 100 A Cistanche tubulosa növekedése és termesztése súlyos környezeti feltételeket igényelt, és széles körben elterjedt az északi félteke száraz vidékein és sivatagaiban, például Hszincsiang, Belső-Mongólia, Gansu, Csinghaj tartományokban és a kínai Ningxia autonóm régióban. (You et al., 2016). A Cistanche tubulosa egy értékes kínai tonizáló gyógynövény, amelynek a vesét tápláló, öregedésgátló, a vér esszenciáját serkentő és a vastagbelet megnedvesítő funkciója volt, hogy a széklet szabaddá váljon (Gu et al., 2016; Shimada et al., 2017; Cui et al., 2018), és van b„A sivatagok ginzengeként” ismerték el (Song et al., 2016; Wang és mtsai, 2018). A Cistanche tubulosa-t hivatalosan a Kínai Gyógyszerkönyv hiteles forrásaként rögzítettékIsztanszok Herba(kínai név: Roucon-strong) a 2005-ös kiadásból (Wang T. et al., 2016; Pei et al., 2019).

TERMÉSZETES CISTANCHE TUBULOSA A SZEXUÁLIS FUNKCIÓ JAVÍTÁSÁRA PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Korábbi tanulmányok a Cistanche tubulosa számos fő kémiai összetevőjét tárták fel, beleértve a PhG-ket, iridoidokat és poliszacharidokat (Li et al., 2018a). A PhG-k szerkezete főként fahéjsavból és fenil-etil-alkoholból áll, amelyek észter- és glikozidkötéseken keresztül kapcsolódnak a -glükopiranózhoz (Luo et al., 2010), és a PhG-ket a különböző típusú Cistanche tubulosa fő aktív összetevőinek tekintették. farmakológiai tevékenységek (Liao et al., 2018). A tanulmány kimutatta, hogy a PhG-k számos gyógyászati ​​tulajdonsággal rendelkeznek, például neuroprotekcióval, immunszabályozással, gyulladáscsökkentő, májvédő és antioxidáns hatással (Aiello és mtsai, 2015; Shiao és mtsai, 2017; Wu és mtsai, 2018, 2019). A fitokémiai értékelések szerint a PhG-k, mint plechinakozid és akteozida Cistanche tubulosa fő aktív komponenseinek és markereinek tekintették (Li et al., 2017b), amelyeket általában a Cistanche tubulosa minőségi értékelésénél markervegyületként választottak, és ezeken keresztül különböztették meg a Cistanche fajokat. A PhG-k természetben előforduló vízoldható vegyületek voltak, mivel sok hidroxilcsoportot és fenolos hidroxilcsoportot tartalmaztak a molekulában. Így a PhG-k vizes oldatban elválaszthatók a Cistanche tubulosától.

A természetes termékek elválasztására és tisztítására számos módszert fejlesztettek ki, beleértve az adszorpciót (Liu és mtsai, 2016), a membránelválasztást (Zhang et al., 2018b; Li és mtsai, 2019) és az oldószeres extrakciót és így tovább (Li). és mtsai, 2015a,b; Wang S. et al., 2016; Azonban a membránszeparáció és az oldószeres extrakció nem volt alkalmas nagyléptékű előállításra, és nehéz volt elérni a termékek magas kinyerését (Zhang et al., 2018a). Az adszorpció volt az egyik legszélesebb körben alkalmazott módszer a természetes termékek szétválasztására (Wang S. et al., 2016; Konggidinata et al., 2017). Egyedülálló és hangolható pórusszerkezetüknek, nagy felületüknek és mechanikai stabilitásuknak köszönhetően a mezopórusos szenek (2 és 50 nm közötti pórusméret) egyfajta hatékony adszorbensnek bizonyultak az adszorpciós természetes termékekben. A tanulmány kimutatta, hogy a mezopórusos szénatomok alkalmasabbak makromolekulák adszorbeálására, például a mezopórusos széneket Qin et al. az eucommia ulmoides levelekből származó klorogénsav dúsítására (Qin et al., 2018). Li és mtsai. két mezopórusos szenet szintetizáltak hidrotermális kezelési megközelítéssel, és értékelték két mezopórusos szén adszorpciós teljesítményét a berberin-hidroklorid és a tengeri vízből (Li et al., 2018b). Ígéretes anyagnak tartották rendkívül hatékony adszorbensként (Zhang et al., 2013; Tian et al., 2015; Zhou et al., 2016). Ezenkívül a mezopórusos szenet is alkalmazták az aromás vegyületek, színezékek és nehézfémek adszorpciós eltávolítására a szennyvízből (Kong et al., 2016). A korábban publikált munkákban Liu et al. makropórusos gyantát használtak a Cistanche tubulosa-ból származó PhG-k adszorbeálására, és a PhG-k tisztasága nőtt, de az adszorpciós kapacitás és a deszorpciós sebesség alacsony volt. A makropórusos gyantával összehasonlítva a mezopórusos szenek nagy fajlagos felülettel, megfelelő pórusmérettel és nagy pórustérfogattal rendelkeztek. Ezért a mezopórusos szenet a PhG-k rendkívül hatékony adszorbensének tekintették. Ebben a tanulmányban a háromféle mezopórusos szenet választották ki adszorbensként a PhG-k Cistanche tubulosa-ból való elválasztásához és tisztításához.

Ennek a munkának a fő célja az volt, hogy feltárja a CMK{0}} adszorpciós teljesítményét a PhG-k Cistanche tubulosa-ból való elválasztásához és tisztításához. Megvizsgáltuk a különböző koncentrációk, pH és hőmérséklet hatását a CMK- 3 adszorpciós teljesítményére, és kiszűrtük a PhG-k optimális adszorpciós körülményeit. A mezopórusos széneket FT-IR, BET, TEM és TGA módszerekkel jellemeztük, valamint az adszorpciós izotermákat és kinetikákat részletesen elemeztük.

TERMÉSZETES CISTANCHE TUBULOSA A SZEXUÁLIS FUNKCIÓ JAVÍTÁSÁRA PHGS75% ECH 30% ACT 12%

KÍSÉRLETEK

Anyagok és reagensek

A Cistanche tubulosa szárat a Congrongtang Biological Technology Co., Ltd.-től (Xinjiang) vásároltuk. A szabványokechinakozid(98%-nál nagyobb vagy egyenlő tisztaság) és az akteozidot (98%-nál nagyobb tisztaság) a Sunny Biotech Co., Ltd.-től (Sanghaj) vásároltuk. A HLPC acetonitrilt, metanolt és ecetsavat a Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.-től (Sanghaj) vásároltuk. Az analitikai minőségű etanolt a Yongsheng Fine Chemical Co., Ltd.-től (Tianjin) vásároltuk. A rendezett mezopórusos szenet (CMK-3), a rendezetlen mezopórusos szenet (DMC) és a háromdimenziós köbös rendezett mezopórusos szenet (CMK-8) a Xianfeng Nano Material Technology Co., Ltd.-től (Nanjing) vásároltuk.

Jellemzés

Az elkészített minták morfológiáját és mikroszerkezetét transzmissziós elektronmikroszkóppal (TEM, Tecnai G2 F20) 200 KV-n üzemeltetve vizsgáltam. A TEM mintákat környezeti körülmények között készítettük úgy, hogy az etanolos oldat cseppjeit a mezopórusos anyagokkal rézrácsokkal alátámasztott szénfilmekre helyeztük. Általában egy rövidebb hullámhosszú fényforrást választottak a mikroszkóp felbontásának növelésére, és megfigyelhető a mezopórusos szénatomok szerkezete. A felületi funkciós csoportokat minőségileg Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiával (FT-IR, AVATAR360) határoztuk meg az infravörös sugárzás és az anyagmolekulák közötti kölcsönhatás segítségével. Az FT-IR csillapított teljes reflexiós módszert alkalmaz, a feltételek 2 cm-1 lépésméret és 4,000-400 cm-1 pásztázási tartomány volt. A Brunauer-Emmett-Teller (BET, ASAP 2460) által kiszámított mezopórusos szénatomok fizikai szerkezeti adatai, például fajlagos felülete, pórusmérete és pórustérfogata. Az adszorbens eljárása a következő volt: a mezopórusos szenet 60 °C-on 12 órán át gáztalanítottuk, majd az N2 adszorpciós-deszorpciós görbéit -196 °C-on teszteltük a fajlagos felület, pórusméret és pórustérfogat kiszámításához. mezopórusos szén. A termogravimetriás analizátor (TGA, STA 449 F3) egy olyan műszer, amely a termogravimetriát használja egy anyag hőmérséklet-tömeg kapcsolatának kimutatására, a TGA pedig az anyag tömegét méri a hőmérséklet függvényében programozott hőmérséklet-szabályozás mellett. A TGA-adatokat TGA-val nyertük 30-800 °C hőmérsékleten, 10 °C/perc fűtési sebesség mellett, levegő atmoszférában.

HPLC analízis

Az echinakozid és akteozid tartalmát nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával (HPLC, Waters Co., USA) határoztuk meg. A rendszer tartalmazott egy automatikus mintavevőt, nagynyomású szivattyút és ultraibolya (UV) detektort. Az analízist szimmetria C18 oszlopon (100 A, 5 µm, 4,6 × 250 mm) végeztük. A HPLC a gradiens elúciós módszert használta a minták elkülönítésére és kimutatására. Az injekciós hurok térfogata 10 µm, az oszlop hőmérséklete 30 °C, az UV spektrofotométer detektálási hullámhossza 330 nm, az áramlási sebesség 1 ml/perc, a mozgó fázis (A) acetonitril és (B) ecetsav sav/víz (1:44, v/v).

Adszorpciós egyensúly

A CMK{0}} adszorpciós feltételének optimalizálási kísérletét a következők keverékével hajtották végreakteozid és enchanozidés optimális körülmények között a Cistanche tubulosa nyers kivonatát az adszorpciós ciklus kísérletben végeztük, és minden adszorpciós kísérletet ismételten elvégeztünk legalább 3-at. Ugyanabban a kísérletsorozatban a CMK-8 és a DMC mezopórusos szénatomjai párhuzamosan futottak a CMK-val-3. A háromféle mezopórusos szenet (CMK- 3, DMC és CMK-8) egyenként 10 mg mennyiségben adtuk a három üveghez. Ezután 15 ml C0 kezdeti koncentrációjú mintaoldatot (mg/ml) adtunk az üveghez. A palackot állandó hőmérsékletű, 30°C-os rázóba helyeztük 24 órára, amíg el nem érjük az adszorpciós egyensúlyt. Ezután 1 ml adszorpciós oldatot 0,22 µm-es szűrőn átszűrtünk, és a mintaoldat Ce (mg/ml) egyensúlyi koncentrációját HPLC-vel meghatároztuk.

Deszorpciós kísérlet

Ezután elvégeztük a mezopórusos szén deszorpciós kísérletét. Az adszorbeált mezopórusos szén 15 ml metanol/ecetsav (9:1, v/v) kevert oldata alatt 1 órára 30◦C-os ultrahangos vízfürdőbe került. A kapott deszorpciós oldatot 0,22 um-es szűrőn szűrjük, mielőtt HPLC-vel analizáljuk.

A qe adszorpciós kapacitást (mg/ml) a következőképpen értékeltük:

ahol V az oldat térfogata (mL) és W a mezopórusos szénatom tömege (g).

EREDMÉNYEK ÉS MEGBESZÉLÉS

Jellemzés

Az 1. ábra a háromféle mezopórusos szén TEM-jét mutatja. A DMC egy rendezetlen porózus hálózat, a CMK-8 egy háromdimenziós porózus hálózat, a CMK-3 pedig egy csíkos szerkezet, rendezett egydimenziós pórusokkal, ami hasonló volt a közölt eredményekhez (Wang et al., 2006; Luo et al., 2010).

A 2. ábra a mezopórusos szénatomok (CMK-3, DMC és CMK-8) FT-IR spektrumát, valamint a CMK-3 adszorpció előtti és utáni FT-IR spektrumát mutatja. A 2A. ábrán látható, hogy a mezopórusos szénatomok felületén lévő funkciós csoportok főként oxigéntartalmúak voltak. A háromféle mezopórusos szén spektrumának általános alakja hasonló volt. A mezopórusos szénatomok 3423 cm-1-nél mutattak egy csúcssávot az OH nyújtó rezgéssávjára utalva. Az 1580 és 1629 cm-1 tartományban lévő sávok a karbonil- és karboxil-C=O nyúlási rezgéseinek felelnek meg. Ezenkívül az 1384 cm-1-nél fellépő csúcs az alkoholos CO nyújtási rezgései, a 2922 és 2852 cm-1-nél jelentkező húzórezgés pedig a metilén-, illetve a metilcsoporton lévő CH-nak felel meg. Ez arra utalt, hogy a mezopórusos szénatomok felületén lévő oxigéntartalmú csoportok gyenge kémiai kölcsönhatáshoz vezethetnek a PhGs molekulák és a mezopórusos szénatomok között.

A 2B. ábra a CMK-3 FT-IR spektrumát mutatja az adszorpció előtt és után, az akteozidot és az enchanozidot. Az 1697 cm−1-nél jellemző csúcs az olefin C=C-jéből származik akteozidban és enchanozidban, míg az 1519-1423 cm−1 tartományban lévő sávok az aromás gyűrű C{ nyújtási rezgéscsúcsának feleltek meg. {12}}C az akteozidban és az enchanozidban. A húzórezgés 1604 cm−1-nél a C=O kötés volt, a csúcsot pedig 1157 cm−1-nél az éterkötés feszítő rezgése okozta az akteozidban és az enchanozidban. A CMK-3 adszorpció előtti FT-IR spektrumához képest a CMK-3 FT-IR spektrumában az adszorpció után megjelentek az új csúcsok, amelyek az akteozid és az enchanozid jellegzetes csúcsaihoz tartoztak.

Az N2 adszorpciós-deszorpciós izotermák fontos paraméterek voltak a PhG-k CMK-on történő adszorpciójában-3 és az adszorbens szerkezet összehasonlításában. A 3. ábra a CMK-3, CMK-8, DMC és CMK-3 N2 adszorpciós-deszorpciós izotermáit mutatja PhGs adszorpció után. A 3. ábrán látható, hogy a mezopórusos szénatomok izotermája hasonló volt a IV-es típusú izotermához, mivel ez a fajta izoterma túlnyomórészt mezopórusos volt, amelyben a pórusméret tartománya 2 és 50 nm között volt (Sanz Pérez et al. , 2019). Az adszorpció és a deszorpciós izoterma közötti rést a kapilláris kondenzációs reakció által okozott hiszterézis huroknak nevezték. A kapilláris kondenzációs reakcióknál a kapilláris kondenzáció először a legkisebb pórusokban történik (Barsotti et al., 2016). Ez azt mutatja, hogy a CMK-3 mezopórusa kisebb, mint a DMC-nek és a CMK-nak-8, ami összhangban volt az 1. táblázat eredményeivel. A CMK-3 izotermája H1 hiszterézis hurkot mutat, amely a kapilláris kondenzációval összefüggő gyors pórustöltésre utal, és a CMK-3 pórusszerkezete ésszerűen rendezett volt. A DMC izotermája H3 hiszterézis hurkot mutat, ennek a típusú hiszterézisnek a pórusai rendezetlenek voltak a pórushálózat miatt, amely a porózus adszorbens meghatározatlan szerkezetét okozta. A CMK-8 izotermák H2 hiszterézis hurkot mutatnak, ami azt jelzi, hogy a pórusszerkezet bonyolult és a pórusméret eloszlása ​​egyenetlen.

A CMK-3 N2 adszorpciós-deszorpciós izotermáját összehasonlítottuk a PhG-k adszorpciója előtt és után. A CMK-3 izotermája az adszorpció után szintén hasonló volt a 3B. ábrán látható IV. típusú izotermához. Azt jelezte, hogy a CMK-3 az adszorpció után megőrizte mezopórusos szerkezetét. Amint az 1. táblázatból látható, a CMK-3 fajlagos felülete és pórustérfogata az adszorpció után jelentős csökkenést mutatott, a CMK-3 fajlagos felülete az adszorpció előtt és után csökkent 1-ről,{{18 }}98,02-227,75 m2/g-ra, és ennek pórustérfogata 1,32-ről 0,42 cm3/g-ra csökkent. Azt jelezte, hogy a PhGs-molekulák adszorbeálódnak a CMK-n{21}}.

Table 1 summarizes the BET-specific surface area, pore volume, and pore size of the four samples. The BET surface areas of CMK-3, DMC, and CMK-8 were 1,098.02, 430.42, and 596.00 m2 /g and the pores volume were 1.32, 0.70, and 0.85 m3 /g, respectively. The pore size of CMK-3 was 4.31 nm, lower than that of CMK-8 (9.58 nm) and DMC (5.18 nm). It can be seen that the pore volume and specific surface area follow the order: CMK-3 >CMK-8 >DMC, while pore size follows the order: DMC >CMK-8 >CMK-3.

A 4. ábra a háromféle mezopórusos szén (CMK-3, CMK-8 és DMC) TGA görbéit mutatja. A 4. ábrán látható, hogy a háromféle mezopórusos szénnek a tömegveszteség két különböző szakasza van: a tömegveszteség első szakasza a mezopórusos szénben lévő nedvesség 100 ◦C előtti elpárolgása miatt következett be, a második tömegvesztési szakasz. A CMK- 3, a DMC és a CMK-8 hőmérséklete hozzávetőlegesen 660, 427, illetve 615°C-on fordul elő, ami megfelel a mezopórusos széntartalmú anyagok oxidatív termikus bomlásának. Látható, hogy a CMK-3 hőbomlási hőmérséklete magasabb volt, mint a CMK-3 és a CMK-8, és a CMK-3 hőstabilitása jobb volt, mint a CMK-é -8 és a DMC.

A három mezopórusos szén adszorpciós teljesítményének összehasonlítása Mivel a három adszorbens főként szénből áll, a PhG-k és a mezopórusos szénatomok közötti adszorpciós kölcsönhatást azonosnak tekintették. Ezért úgy vélték, hogy az adszorpciós teljesítmény különbsége a mezopórusos szénatomok fizikai szerkezetének különbségéből származik. A 2. táblázat mutatja a háromféle mezopórusos szén adszorpciós teljesítményét. A 2. táblázatból látható, hogy a háromféle mezopórusos szén mindegyike képes adszorbeálni a PhG-ket, és a CMK-3 jobb adszorpciós teljesítményt mutatott, mint a CMK-8 és a DMC. Ez azt jelzi, hogy a mezopórusos szénatomok pórusmérete nagyobb volt, mint a PhGs-molekuláké, és a pórusméret nem volt a fő tényező, amely befolyásolta három mezopórusos szén adszorpciós kapacitását. A CMK-3 adszorpciós kapacitása 189,37 mg/g, deszorpciós sebessége pedig 94,96% volt. A CMK-3 adszorpciós kapacitása magasabb volt, mint a CMK-8 adszorpciós kapacitása. Mivel a CMK-3 pórustérfogata és fajlagos felülete nagyobb volt, mint a DMC és a CMK-8, ez azt jelzi, hogy a pórustérfogat és a fajlagos felület volt a fő tényező, amely befolyásolta az adszorpciós teljesítményt.

Az adszorpciós körülmények optimalizálása Az adszorpciós kísérlet optimalizálása a CMK{0}} esetében a kettő kombinációjával történtakteozid és enchanozid. A hőmérséklet, a pH és a koncentráció volt a fő befolyásoló tényező a CMK{0}} adszorpciós teljesítményében. Így ennek a három befolyásoló tényezőnek a CMK{1}} adszorpciós teljesítményére gyakorolt ​​hatását vizsgáltuk.

A minta koncentrációjának hatása a CMK adszorpciós teljesítményére-3

A mintakoncentráció hatását a CMK{{0}} adszorpciós teljesítményére az 5. ábra mutatja. A koncentráció növekedésével az adszorpciós kapacitás növekszik. Az adszorpciós kapacitás már nem növekszik a minta koncentrációjának növekedésével, ha a minta koncentrációját 0,41 mg/g-nál érték el. A minta alacsony kezdeti koncentrációinál az adszorbens aktív helyek elegendőek voltak viszonylag kis mennyiségű PhGs molekula adszorpciójához. Ezzel szemben a minta magas kezdeti koncentrációja mellett az adszorbenseken lévő fix mennyiségű aktív helyek nem voltak képesek adszorbeálni, ami növeli a PhGs molekulák mennyiségét. Így a CMK-3 PhGs-molekulák adszorpciós kapacitása kiegyensúlyozott.

TERMÉSZETES CISTANCHE TUBULOSA A SZEXUÁLIS FUNKCIÓ JAVÍTÁSÁRA PHGS75% ECH 30% ACT 12%

A pH hatása a CMK adszorpciós teljesítményére-3

A 6. ábra a pH hatását mutatja a CMK-3 adszorpciós teljesítményére. A 6. ábrán látható, hogy az optimális pH-érték 6 volt a PhG-k CMK-3 általi adszorpciójához. Ennek okai a következők: A PhG-k nagyszámú fenolos hidroxilcsoportot tartalmaztak, és gyenge savas molekulákhoz tartoztak, és az eltérő pH-értékek befolyásolták a PhGs-molekulák ionizációját és stabilitását. Alacsony pH-értéknél a fenolos hidroxilcsoportok ionizációja gátolna, míg magas pH-értéknél a fenolos hidroxilcsoportok stabilitása csökkenne a PhG-ken. A PhG-ken lévő fenolos hidroxilcsoportok gátolt ionizációja a PhG-k és a CMK-3 közötti elektrosztatikus kölcsönhatások csökkenését eredményezte, csökkentve a CMK-3 adszorpciós teljesítményét a PhG-k esetében. Így az optimális pH 6 volt a CMK- 3 adszorpciójához.

A hőmérséklet hatása a CMK adszorpciós teljesítményére{0}}

A hőmérséklet fontos paraméter volt az adszorpciós folyamatban. A hőmérséklet nemcsak a PhGs-molekulák diffúzióját befolyásolja a külső határréteg határfelületén, hanem az adszorbens pórusokon belül is. A 7. ábra a hőmérséklet hatását mutatja a CMK-3 adszorpciós kapacitására. A CMK-3 adszorpciós kapacitása növekszik, ha a hőmérsékletet 30 °C-ról 60 °C-ra emelik. A beszámolók szerint ennek fő oka az volt, hogy a folyamat endoterm jellege miatt az aktív hely a hőmérséklet emelkedésével növekszik, az adszorbensek szemcsén belüli diffúziója pedig az adszorpciós hőmérséklet emelkedésével (Peng et al., 2015). . Emellett a PhGs molekulák mobilitása nőtt, diffúziós ellenállásuk pedig csökkent a hőmérséklet emelkedésével. Az adszorpciós kapacitás a hőmérséklet emelkedésével csökken, ha a hőmérséklet 60-80°C. Azt jelezte, hogy az adszorpciós hőmérsékletnek van optimális értéke, és hogy a PhGs molekulák instabilok lehetnek magas hőmérsékleten. Ezért az optimális adszorpciós hőmérsékletet 60 ◦C-ra választottuk.

A CMK{{0}} optimális adszorpciós körülményei a következők voltak: a minta koncentrációja 0,41 mg/g, az oldat pH-ja 6, az adszorpciós hőmérséklet 60◦C. Optimális körülmények között a PhG-k adszorpciós kapacitása a nyers kivonatban a CMK-n-3 358,09 ± 4,13 mg/g volt, ami több mint háromszorosa a makropórusos gyantákon lévő PhG-k adszorpciós kapacitásának (HPD300, 94,93 mg/g) (Liu et al., 2013). Eközben a CMK{14}} deszorpciós aránya 94,67%-kal magasabb volt, mint a makropórusos gyantáé.

Adszorpciós izotermák

Az adszorpciós izotermák a 8A. ábrán láthatók. Az egyensúlyi koncentráció növekedésével a PhG-k adszorpciós kapacitása nőtt és telítettségi állapotot ért el. Annak érdekében, hogy jobban megértsük a PhG-k adszorpciós teljesítményét a CMK-n-3, a CMK-3 adszorpciós izotermáit Langmuir és Freundlich modellekkel vizsgáltuk. A különböző modellekből nyert adszorpciós paraméterek hasznos információkkal szolgálnak az adszorpciós mechanizmusokról. A 8B. és C. ábra a Langmuir és Freundlich modellel modellezett CMK-3 adszorpciós izotermákat ábrázolja.

A Langmuir-modell azon a feltételezésen alapult, hogy az adszorpció az adszorbensen belül meghatározott homogén helyeken megy végbe, nem lép fel jelentős kölcsönhatás az adszorbeált fajok között, és az adszorbens egy réteg után telítődik.

adszorbens molekulák képződnek az adszorbens felületen. A linearizált Langmuir-izoterma egyenlet a következőképpen írható fel:

A Freundlich-modellt általában a többrétegű és heterogén felületek adszorpciós jellemzőinek leírására használták (Wu et al., 2017). Linearizált formája a következő:

ahol qm (mg/g) az elméleti maximális egyrétegű adszorpciós kapacitás, KL (mL/mg) az adszorpciós energiához kapcsolódó Langmuir-állandó, amely tükrözi az adszorbátum és az adszorbens közötti affinitást (Wu et al., 2017; He et al. , 2019), KF [(mg/g)•(mL/mg)1/n ] és n a Freundlich-állandó. A KF a relatív adszorpciós kapacitás mutatója, n az adszorpciós hajtóerő nagyságával és a kötőhelyek heterogenitásával, az 1/n pedig az adszorpció kedvezőségét jelzi.

Az izoterma modellek paramétereit a 3. táblázat foglalja össze. A Langmuir-modell jobb volt a Freundlich-modellnél a PhG-k adszorpciós adatainak leírására CMK-n-3, ami azt jelzi, hogy a PhG-k adszorpciója a CMK-n{{2 A }} egy egyszerű egyrétegű adszorpciós eljárás volt (Wang F. et al., 2017). Ezen kívül az oxigén tartalmú

funkcionális csoportok a CMK{{0}} felszínén fokozták a PhG-k adszorpcióját. A maximális adszorpciós mennyiség (qm) elérheti a 380,70 mg/g-ot, ami hasonló a kísérleti értékhez. Ezenkívül a PhG-k 1/n értékét 0,22-nek számoltuk, ami az volt<0.5. It indicated that the adsorption of the PhGs on the CMK-3 could take place easily (Fu et al., 2007; Gan et al., 2018). This indicated that the adsorption of PhGs on CMK-3 was not completely a physical adsorption process. PhGs contain multiple hydroxyl groups which might form hydrogen bonds with the oxygen-containing functional groups on the CMK-3 and offer weak chemical adsorption for the adsorption. Therefore, CMK-3 adsorption of PhGs was a complex adsorption process combining physical adsorption with chemisorption. 

Adszorpciós kinetika

A CMK-3 adszorpciós kapacitásait az idő függvényében vizsgáltuk, hogy meghatározzuk az adszorpciós egyensúlyi időt a 9A. ábrán. A vizsgálat azt mutatja, hogy az egyensúlyi adszorpciós sebesség fokozatosan csökken, és fokozatosan kiegyenlítődik, ahogy az adszorpciós kapacitás megközelíti az egyensúlyt. Azt találtuk, hogy az adszorpciós egyensúly 14 óra elteltével beállt. A gyors kezdeti adszorpciós sebesség a PhG-k és a CMK-3 közötti magas koncentráció-gradiensnek köszönhető az oldatban, és a CMK-3 felülete nagymértékben elérhető aktív helyek között.

Az adszorpciós kinetikát pszeudo-elsőrendű, pszeudo-másodrendű és szemcsén belüli diffúziós modellek alkalmazásával értékeltük. A PhG-k CMK-ra való adszorpciójára vonatkozó pszeudo-elsőrendű, pszeudo-másodrendű modellek és szemcsén belüli diffúziós modellek ábrázolt grafikonjait a 9B–D. ábra mutatja.

A kinetikai modellek lineáris formáját a következőképpen fejezzük ki:

Ál-elsőrendű (Li et al., 2017a):

Ál-másodrendű (Tang et al., 2018):

ahol K1 (1/min) és K2 (g/mg·min−1 ) az ál-elsőrendű sebességi egyenlet, illetve a pszeudo-másodrendű sebességi egyenlet sebességi állandója. qe (mg/g) az elméleti adszorpciós kapacitás egyensúlyi állapotban.

Részecskén belüli diffúziós modell:

ahol Kp a részecskén belüli diffúziós állandó (mg/g min), C pedig a határréteg hatás visszaverődése (mg/g).

A qe, a sebességi állandók és a korrelációs együttható számított értékeit a 4. táblázat tartalmazza. Az ál-másodrendű modell R 2 értéke 0.998, míg az R 2 az ál-első- rendelési modell volt 0.84. Ez azt jelenti, hogy a pszeudo-másodrendű modell jobb lineáris kapcsolatot mutat, mint a pszeudo-elsőrendű modell. A 9C. ábra azt mutatja, hogy a t/qe vs. t lineáris görbéi jó egyezést mutatnak a pszeudo-másodrendű modell kísérleti adataival. A számított pszeudo-másodrendű qe nagyon hasonló volt a kísérleti adatokhoz (4. táblázat). Ezek az eredmények azt mutatták, hogy a pszeudo-másodrendű kinetikai modell alkalmasabb, mint az ál-elsőrendű.

A pszeudo-másodrendű modell értékelési eredményei azonban nem tudják meghatározni a potenciális adszorpciós mechanizmust. Általánosan elfogadott volt, hogy az adszorpciós kinetikát a diffúziós mechanizmus szabályozza, amely a külső diffúzióból, a határréteg diffúzióból és a részecskén belüli diffúzióból áll (Wong et al., 2019). A részecskén belüli diffúziós modellt használták annak meghatározására, hogy a szemcsén belüli diffúzió volt-e a sebességkorlátozó lépés.

A részecskén belüli diffúzióról azt mondták, hogy a sebességet korlátozó lépés, amikor a qt vs. t1/2 lineáris volt. A szemcsén belüli diffúzió volt az egyetlen sebességszabályozó lépés, amikor a görbe áthaladt az origón. A 9D. ábrán látható, hogy a részecskén belüli diffúziót két különböző szakasz szabályozta. A görbe első szakasza a felületi adszorpciót jelenti. A második szakasz a részecskén belüli diffúziót jelzi a CMK-3 pórusokban. Mivel a részecskén belüli diffúziós görbe nem ment át az origón, a modell azt jelezte, hogy az adszorpciós mechanizmus több mechanizmusból áll, és nem a részecskén belüli diffúzió volt az egyetlen sebességkorlátozó lépés. Ebből az a következtetés vonható le, hogy a PhG-k CMK-n történő adszorpciójának mechanizmusa{13}} összetett volt, mivel a külső felületi adszorpció és a részecskén belüli diffúzió egyszerre ment végbe.

Ismétlődő kísérlet

Az újrafelhasználhatóság fontos tényező volt az adszorbensek gyakorlati alkalmazásokban való felhasználásának és értékének mérlegelésekor. Ezért a CMK{0}} ciklikus adszorpciós teljesítményét a nyers kivonat esetében teszteltük. A 10. ábra a CMK-3 ciklikus adszorpciójának eredményeit mutatja egy nyers Cistanche tubulosa kivonat esetében. A 10. ábrán látható, hogy a CMK-3 adszorpciós kapacitása 358,09 ± 4,13 mg/g-ról 320,78 ± 5,62 mg/g-ra változott három adszorpciós ciklus után, ami azt jelzi, hogy a CMK-3 jó. ismételhetőség, és a CMK{14}} ismételten felhasználható PhG-k adszorbeálására.

KÖVETKEZTETÉSEK

Megvizsgáltuk a PhG-k adszorpciós tulajdonságait a háromféle mezopórusos szénen, és jellemeztük a mezopórusos szenet az adszorpció előtt és után. Az eredmények azt mutatták, hogy a CMK{0}} rendelkezik a legnagyobb fajlagos felülettel és pórustérfogattal a három adszorbens közül (CMK- 3, DMC és CMK-8), és hatékonyabban képes adszorbeálni a PhG-molekulákat. mint a DMC és a CMK-8 aCistanche tubulosa kivonatai.Mivel a CMK-3 felületén található oxigéntartalmú funkciós csoportok nagyszámú aktív adszorpciós helyet biztosíthatnak a PhGs-molekulák számára. Ezenkívül hidrogénkötések jöttek létre a PhG-k hidroxilcsoportjai és a CMK- 3 oxigéntartalmú funkciós csoportjai között. A nyers kivonat PhG-k adszorpciós kapacitása 358.09 ± 4,13 mg/g optimális körülmények között 0,41 mg/L, pH=6 és 60 ◦C, valamint a megfelelő CMK deszorpciós sebesség -3 95,02% volt. Az adszorpciós adatok azt mutatták, hogy a PhG-k adszorpciója szorosan követte a Langmuir-modellt és a pszeudo-másodrendű modelleket, az intrapartikuláris diffúziós modell pedig azt sugallta, hogy az adszorpció sebességkorlátozó lépései a részecskén belüli diffúziós modellek. A CMK{20}} potenciális adszorbensként használható a Cistanche tubulosa-ból származó PhG-k rendkívül hatékony adszorbeálására.

TERMÉSZETES CISTANCHE TUBULOSA KIVONAT CISTANCHE GYÓGYNÖVÉNY KIVONAT PHGS75% ECH 30% ACT 12%