CN216825189U

CN216825189U - 一种特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置

Info

Publication number: CN216825189U
Application number: CN202123355135.4U
Authority: CN
Inventors: 肖庆; 王国增; 蒋畅; 韩静; 张继州
Original assignee: FUJIAN COLLEGE OF TRADITIONAL CHINESE MEDICINE
Current assignee: FUJIAN COLLEGE OF TRADITIONAL CHINESE MEDICINE
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2031-12-29

Abstract

本实用新型涉及一种特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，包括快速分离脱除柱、恒流泵，所述快速分离脱除柱包括柱形空管，所述柱形空管内部自下往上依次层叠设置有滤膜层、砂芯层、中间层、砂芯层，所述中间层由若干上下交替层叠的滤纸层与吸附层组成，所述柱形空管的顶端接口接入恒流泵进样管口、底端接口接入恒流泵管体出口，所述进样管口放置于待处理中药水煎液瓶中，所述管体出口放置于干净的收集器中。将快速分离脱除柱与恒流泵连接，让中药水煎液匀速稳定的泵入脱除柱中，使得重金属脱除效率比较均一。吸附速率快，能快速吸附溶液中的重金属离子。滤膜层和砂芯层起到双重过滤的作用。

Description

一种特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置

技术领域

本实用新型涉及一种特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，涉及中药水煎液中重金属离子脱除技术领域。

背景技术

我国中药资源储量丰沛，品种齐全，是中医药产业的物质基础。然而，环境因素、自身遗传特性和采收加工环节均易造成中药材重金属污染。2020版《中国药典》中限定重金属含量的中药材已增加至42种。中药材重金属污染不仅影响了药性和质量，而且会造成神经系统、脏器及骨骼等损害，严重危害人们的身体健康。此外，中药材因重金属超标无法在市场流通导致了资源的巨大浪费。因此，有效防治中药材重金属污染是中医药领域急需解决的重要问题。

中药材重金属污染的防治措施主要体现在修复土壤、选育品种、规范化种植、科学采收和加工、优化制剂工艺等方面。土壤修复和品种选育难度大且周期长，短期内无法从源头上有效防控重金属污染。规范种植、科学采收加工只能控制外源性重金属污染，无法处理在源头上已被重金属污染的中药材。在制剂过程中利用物理或化学方法快速脱除重金属是解决中药材重金属污染的另在制剂过程中利用物理或化学方法快速脱除重金属是解决中药材重金属污染的另一重要途径，主要包括絮凝沉淀、大孔螯合树脂、键合硅胶、离子交换、超临界流体萃取、电吸附等。上述方法特异性不强，在脱除过程中往往会造成中药成分的变化或损失。上述方法特异性不强，在脱除过程中往往会造成中药成分的变化或损失。此外，仪器设备、应用范围、安全性等也是上述方法大规模使用的限制性因素。

本项目组前期设计了一种由金属硫蛋白（MT）、纤维素结合结构域（CBM）和超折叠绿色荧光蛋白（sfGFP）组成的融合蛋白，通过融合蛋白中的纤维素结合结构域将金属硫蛋白定向固定至纤维素上用作重金属生物吸附剂，用以脱除金银花水以脱除金银花水煎液中的铅离子而不影响其主要活性成分，通过过滤或低速离心即可将生物吸附剂完全分离回收。该方法具有特异性强、安全性好、成本低的优势，已公开于中国发明专利ZL201911064439.X。然而，过滤或低速离心这种分离方法无法在中药制剂大批量生产中使用，直接限制了该方法在实际生产中的应用场景。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，包括快速分离脱除柱、恒流泵，所述快速分离脱除柱包括柱形空管，所述柱形空管内部自下往上依次层叠设置有滤膜层、砂芯层、中间层、砂芯层，所述中间层由若干上下交替层叠的滤纸层与吸附层组成，所述柱形空管的顶端接口接入恒流泵进样管口、底端接口接入恒流泵管体出口，所述进样管口放置于待处理中药水煎液瓶中，所述管体出口放置于干净的收集器中。

优选的，所述滤膜层为尼龙66滤膜。

优选的，所述滤纸层为快速定性滤纸。

优选的，所述吸附层为金属硫蛋白融合蛋白-纤维素。

优选的，所述吸附层的填入层数为5~15层，每层填入量为0.05~0.3 g。

优选的，所述恒流泵的泵速为10~40 r/min。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：将快速分离脱除柱与恒流泵连接，让中药水煎液匀速稳定的泵入脱除柱中，使得重金属脱除效率比较均一。吸附速率快，能快速吸附溶液中的重金属离子。滤膜层和砂芯层起到双重过滤的作用。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的构造示意图。

图2为吸附时间对金属硫蛋白融合蛋白-纤维素吸附效率的影响。

图3为溶液pH对金属硫蛋白融合蛋白-纤维素吸附效率的影响。

图4为温度对金属硫蛋白融合蛋白-纤维素吸附效率的影响。

图5为金属硫蛋白融合蛋白-纤维素的等温吸附模型。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1~5所示，本实施例提供了一种特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，包括快速分离脱除柱1、恒流泵2，所述快速分离脱除柱包括柱形空管3，所述柱形空管内部自下往上依次层叠设置有滤膜层4、砂芯层5、中间层、砂芯层，所述中间层由若干上下交替层叠的滤纸层6与吸附层7组成，所述柱形空管的顶端接口接入恒流泵进样管口、底端接口接入恒流泵管体出口，所述进样管口放置于待处理中药水煎液瓶8中，所述管体出口放置于干净的收集器9中。

在本实用新型实施例中，所述滤膜层为尼龙66滤膜。

在本实用新型实施例中，所述滤纸层为快速定性滤纸。

在本实用新型实施例中，所述吸附层为金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，金属硫蛋白融合蛋白-纤维素是将金属硫蛋白、纤维素结合结构域、超折叠绿色荧光蛋白三个功能单元组成的融合蛋白固定至纤维素上，为现有技术，已公开于中国发明专利ZL 201911064439.X中。以金属硫蛋白融合蛋白-纤维素为重金属吸附剂，该吸附剂具有特异性强、吸附容量大、吸附速率快、成本低的特点，避免了重金属吸附材料分离回收的问题；滤纸和金属硫蛋白融合蛋白-纤维素交替加入是避免后者因大量沉积紧实而导致阻力变大，从而使得中药水煎液通过该脱除柱时速率降低。利用恒流泵将中药水煎液匀速导入以该吸附剂为柱填料的重金属离子脱除脱除柱中，这一装置一方面能够克服现有方法中特异性不强、设备较复杂、应用范围较狭窄的问题，另一方面可以避免吸附剂在中药水煎液中的分离问题，从而拓展其在实际生产中的应用场景。

在本实用新型实施例中，所述吸附层的填入层数为5~15层，每层填入量为0.05~0.3 g。

在本实用新型实施例中，所述恒流泵的泵速为10~40 r/min。

在本实用新型实施例中，制备方法包括以下步骤：

（1）在快速分离脱除柱的柱形空管底部放入尼龙66滤膜，再放置一砂芯层；

（2）将快速定性滤纸和金属硫蛋白融合蛋白-纤维素交替装入快速分离脱除柱中；

（3）然后再放置一砂芯层，适当压实；放置砂芯是为了初步过滤流入的中药水煎液，略微压实是避免当溶液流入脱除柱时，其结构发生变化从而影响吸附效率。

（4）柱形空管的顶端接口接入恒流泵进样管口、底端接口接入恒流泵管体出口；

（5）进样管口放置于待处理中药水煎液瓶中，管体出口放置于干净的收集器中。所述的待处理中药水煎液，其pH值为5~10，温度为0~45℃。

金属硫蛋白融合蛋白-纤维素层为重金属吸附材料，具有以下特点：（1）吸附速率快：能快速吸附溶液中的重金属离子，甚至一分钟就能达到吸附平衡；（2）吸附容量大：其对铅离子的饱和吸附量为280 ug/g；（3）稳定性好：溶液pH（6-9）和温度（0~45℃）对吸附效率无明显影响；（4）特异性强：前期实验已证实其对中药水煎液的化学成分几乎无影响。进一步将制得的重金属清除脱除柱的顶端和底端接口分别接入恒流泵进样口和管体出口，恒流泵的进样管置于含重金属离子的中药水煎液中，出样管置于干净无污染的收集器中。利用恒流泵将中药水煎液匀速通过重金属清除脱除柱，能够使得水煎液中的重金属离子能够以同一速率吸附至金属硫蛋白融合蛋白-纤维素上，直至饱和。此外，由于金属硫蛋白融合蛋白-纤维素成本较低，可以直接更换，甚至可通过EDTA螯合已吸附的重金属离子，达到回收重金属并再生利用的目的。因此，本实用新型装置在中药制剂实际生产过程中，既可以利用金属硫蛋白融合蛋白-纤维素的特点能够特异性的去除中药水煎液中的重金属离子，也能避免该材料分离回收相对困难的问题，是解决中药材重金属污染导致资源浪费和实现生物回收重金属的有效手段。

实施例1

在快速分离脱除柱的下端放置一层尼龙66滤膜和砂芯（厚度约1 mm），在砂芯层上交替加入快速定性滤纸和金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，每层加入0.1 g金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，共12层，在脱除柱顶端再放置一层砂芯并略微压实，制得重金属脱除脱除柱。将重金属脱除脱除柱的顶端和底端接口分别接入恒流泵的进样管口和管体出口，再将恒流泵进样管口放置于金银花水煎液中；管体出口置于干净的收集器中，恒流泵转速为30 r/min。

实施例2

在快速分离脱除柱的下端放置一层尼龙66滤膜和砂芯（厚度约1 mm），在砂芯层上交替加入快速定性滤纸和金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，每层加入0.2 g金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，共6层，在脱除柱顶端再放置一层砂芯并略微压实，制得重金属脱除脱除柱。将重金属脱除脱除柱的顶端和底端接口分别接入恒流泵的进样管口和管体出口，再将恒流泵进样管口放置于金银花水煎液中；管体出口置于干净的收集器中，恒流泵转速为10 r/min。

实施例3

在快速分离脱除柱的下端放置一层尼龙66滤膜和砂芯（厚度约1 mm），在砂芯层上交替加入快速定性滤纸和金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，每层加入0.3 g金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，共4层，在脱除柱顶端再放置一层砂芯并略微压实，制得重金属脱除脱除柱。将重金属脱除脱除柱的顶端和底端接口分别接入恒流泵的进样管口和管体出口，再将恒流泵进样管口放置于金银花水煎液中；管体出口置于干净的收集器中，恒流泵转速为20 r/min。

实施例4

在快速分离脱除柱的下端放置一层尼龙66滤膜和砂芯（厚度约1 mm），在砂芯层上交替加入快速定性滤纸和金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，每层加入0.2 g金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，共10层，在脱除柱顶端再放置一层砂芯并略微压实，制得重金属脱除脱除柱。将重金属脱除脱除柱的顶端和底端接口分别接入恒流泵的进样管口和管体出口，再将恒流泵进样管口放置于金银花水煎液中；管体出口置于干净的收集器中，恒流泵转速为20 r/min。

实施例5

在快速分离脱除柱的下端放置一层尼龙66滤膜和砂芯（厚度约1 mm），在砂芯层上交替加入快速定性滤纸和金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，每层加入0.2 g金属硫蛋白融合蛋白-纤维素，共10层，在脱除柱顶端再放置一层砂芯并略微压实，制得重金属脱除脱除柱。将重金属脱除脱除柱的顶端和底端接口分别接入恒流泵的进样管口和管体出口，再将恒流泵进样管口放置于太子参水煎液中；管体出口置于干净的收集器中，恒流泵转速为20 r/min。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims

1.一种特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，其特征在于：包括快速分离脱除柱、恒流泵，所述快速分离脱除柱包括柱形空管，所述柱形空管内部自下往上依次层叠设置有滤膜层、砂芯层、中间层、砂芯层，所述中间层由若干上下交替层叠的滤纸层与吸附层组成，所述柱形空管的顶端接口接入恒流泵进样管口、底端接口接入恒流泵管体出口，所述进样管口放置于待处理中药水煎液瓶中，所述管体出口放置于干净的收集器中。

2.根据权利要求1所述的特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，其特征在于：所述滤膜层为尼龙66滤膜。

3.根据权利要求1所述的特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，其特征在于：所述滤纸层为快速定性滤纸。

4.根据权利要求1所述的特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，其特征在于：所述吸附层为金属硫蛋白融合蛋白-纤维素。

5.根据权利要求1所述的特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，其特征在于：所述吸附层的填入层数为5~15层，每层填入量为0.05~0.3 g。

6.根据权利要求1所述的特异性脱除中药水煎液中重金属离子的新型装置，其特征在于：所述恒流泵的泵速为10~40 r/min。