论文总字数：17135字

摘 要

D-乳酸（d-lactic acid）是重要的手性中间体与有机合成原料,是多种手性物质的前体，广泛应用于制药、化妆品和高效低毒农药及除草剂等领域的手性合成，因而市场潜力巨大。

通过静态吸附实验，筛选出吸附树脂DL-01对D-乳酸的吸附量相对较大，并且选择性较好。

本文采用吸附法从发酵液中分离D-乳酸，考察了所选择树脂对D-乳酸的吸附等温线、单组分及多组分溶液中D-乳酸、乙酸、葡萄糖在DL-01色谱柱中的穿透曲线、操作条件对洗脱色谱法分离多组分溶液中D-乳酸的影响，通过实验确定了吸附的最佳条件。

关键词：吸附树脂 D-乳酸 吸附等温线 穿透曲线 分离

Abstract

D-lactic acid（D-LA）is considered to be a very important chemical compound as a chiral material or intermediate in organic synthesis.D-LA is a prosoma of many chiral compounds with applications not only in the pharmaceutical and cosmetic industry but also in highly efficient and lowly toxic pesticide and herbicide. D-LA is hence going to form a huge potential market.

Screened by static adsorption experiments Adsorption DL-01 for the adsorption of D- lactic acid is relatively large and have good selectivity.

In this paper, adsorption separation of D- lactic acid from the fermentation broth，Studied resin selected for D-lactic acid of adsorption isotherm, Single component and multicomponent solution of D- lactic acid, acetic acid and glucose breakthrough curve in the DL-01 chromatographic column,operating conditions for the elution chromatography separation for the separation of multicomponent solution in lactic acid effects. Experimentally determined the optimum conditions for adsorption.

KeyWords：adsorption resin；D-lactic acid；adsorption isotherm；breakthrough curve；separate.

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 乳酸概述 1

1.2 D-乳酸的结构与理化性质 1

1.3乳酸及D-乳酸的应用 2

1.4乳酸和乳酸衍生物的发展前景 4

1.5 乳酸的分离提取方法 4

1.5.1 钙盐法 4

1.5.2萃取法 4

1.5.3离子交换法 5

1.5.4电渗析 6

1.5.5 吸附法 6

1.6 DL-01树脂 7

1.7 本文研究的目的及意义 7

第二章 实验方法 9

2.1实验设备与材料 9

2.1.1 主要实验仪器、设备 9

2.1.2 实验材料 9

2.2 分析方法 9

2.2.1高效液相色谱法 10

第三章 实验内容与方案 10

3.1 树脂的预处理 11

3.2 吸附树脂的筛选 11

3.3 葡萄糖、D-乳酸、乙酸的标准曲线 11

3.4 吸附等温线的测定 12

3.5 多组分溶液的穿透与洗脱曲线 13

3.6 不同流速对洗脱色谱法分离多组分溶液中D-乳酸的影响 14

第四章 结果与讨论 14

4.1 葡萄糖、D-乳酸、乙酸的标准曲线的绘制 15

4.2 吸附等温线的绘制 17

4.3 多组分溶液穿透与洗脱曲线的绘制 20

4.4 不同流速下的色谱峰 21

第五章 结论与展望 24

参考书目 25

第一章 绪论

1.1 乳酸概述

乳酸，也被称为2 -羟基酸，是一种有机酸在自然界中分布广泛。乳酸是一种羧酸，它的化学式为CH₃CHOHCOOH,分子式为C₃H₆O₃ ,分子量为 90.08。

因为乳酸属于热敏感材料，在190℃沸点情况下乳酸（101.3 kPa）将被完全分解，为了使其不被分解，蒸馏温度不应超过130℃。乳酸分子中包括一个羧基以及一个羟基，可以发生缩合反应生成酯当乳酸浓度为50 %以上，所以一般情况下乳酸中含有乳酸以及乳酰乳酸的混合物。乳酸还能够参加各种化学反应，例如缩合反应、还原反应、氧化反应、和酯化反应等。

在乳酸分子中有一个手性的碳原子，所以有L型和D型两种乳酸，L型为右旋型,D型为左旋型,L-乳酸和D-乳酸等比例混合即为消旋的DL- 乳酸^[2]。

1.2 D-乳酸的结构与理化性质

L型和D型两种乳酸的旋光性不同但其它理化性质相同,其结构式如图 1-1所示^[3]。

图1-1 D-乳酸和L-乳酸对应异构体的分子结构

D-乳酸产品为淡黄色或无色透明粘稠液体，有吸湿性，在水溶液中为弱酸性。它不溶于氯仿，可以与乙醇水或乙醚任意比例混合。D-乳酸具备一元羧酸的化学性质,它的浓度超过50%时部分乳酸会形成乳酸酐,可以在分子间进行酯化反应在加热的前提下,形生成乳酰乳酸(C₆H₁₀O₅),通过稀释以及加热还能够再水解形成D-乳酸。充分脱水则可形成聚合D-乳酸。由于随着乳酸浓度的升高自身的酯化趋势也随之增强,所以乳酸一般是乳酸和丙交酯的混合物^[4]。D-乳酸的物理性质见表1-1。

表1-1 乳酸异构体的物理性质

1.3乳酸及D-乳酸的应用

在世界范围内有三大有机酸乳酸是其中之一，乳酸和乳酸的衍生物普遍地被食品、医药、化工、化妆品、皮革等领域应用^[5] 。目前，仅有 L-乳酸在食品行业得到广泛应用。这是由于人体内只存在分解代谢 L-乳酸的酶，一旦少量的 D-乳酸进入人体，可使人体代谢紊乱，情况严重的会导致乳酸性酸中毒。此外，DL-乳酸对人体也有毒副作用^[5]。

乳酸作为酸味剂，防腐剂，调味品和营养食品强化剂等，用于生产饮料，蛋糕，酒类等，可以延长保质期，调节pH值，调味及抑菌等。在化妆品行业，乳酸可以用做保湿剂，对皮肤没有刺激，具有调节酸碱性、抗菌作用。此外，乳酸还具有消除色斑和皱纹，改善皮肤粗糙等功能 ^[6] 。在皮革行业，质量分数为40%的乳酸能够除去鞣皮中的钙质以及石灰，可使皮革变得柔软和光滑，使皮革的品质提高^[6] 。在医药行业中，乳酸广泛的用作防腐剂、载体剂、助溶剂、药物制剂等，同时在病房、手术室等场所采用乳酸蒸汽消毒，可有效的灭菌，达到减少病菌传播的目的。

D-乳酸主要应用于聚乳酸材料的加工制造以及手性药物和农药中间体的合成。

（1）D-乳酸在手性化合物生成中的作用

D-乳酸含量超高97%为高光学的纯度，是重要的有机合成原材料与手性中间体,广泛应用于医药，农药和剧毒农药，化妆品和手性合成等领域。在新的环境友好型农药种类，高纯度的D-乳酸生产的"威霸”和"骠马”除草剂，是新型低毒农药可以有效地除草和病虫害，不仅经济而且可靠。除此之外，钙拮抗剂降压药、含氟除草剂的原料都为高光学纯度D-乳酸。

（2）D-乳酸的衍生物在化工产业中的应用

D-乳酸的衍生物乳酸酯类被普遍用于香料、粘合剂、涂料和油墨等生产中,也被用于电子工业和石油管道清洗。衍生物D-乳酸甲酯可以与水还有极性溶剂混合,其好处是熔点较高、蒸发速度比较慢,是很好的高沸点溶剂。除此之外,还能够作为医药、农药的原材料以及其它手性化合物合成的前体、中间体。

（3）在聚乳酸类生物降解性材料中D-乳酸的使用

近年来，由于环保意识的增加和石化资源的枯竭，人们对具有生物可再生性、生物可降解性以及生物相容性的绿色高分子材料——聚乳酸产生了浓厚的兴趣。聚乳酸在包装材料、医学材料等领域有重要的应用。乳酸是生产聚乳酸的原材料。D-乳酸可以提高聚乳酸材料的熔解温度。D型和L型乳酸可以合成D型（PDLA）和L型的聚乳酸（PLLA）。聚乳酸的优点是有生物可降解以及生物相容的性质等，因此在包装材料和医学材料上得到重要的应用^[7] 。PLLA 是一种半晶状的生物可降解和热稳定性聚合物，在商品包装材料市场具有潜在应用价值。PLLA 具备比较高的较低的伸长率以及抗张强度，使它可以用于生产医学产品。制造出的医学材料可用于整形外科的固定材料（比如棒、韧带） 、外科手术的缝合线、骨科的植入物等。在合成过程中，L-乳酸及D-乳酸各自的比例对聚乳酸（PLA）的性质和降解度有重要影响。D-聚乳酸和 L-聚乳酸各自纯的聚合物均具有热敏性^[8] 。然而，D-乳酸具有提高聚乳酸材料的熔解温度的作用。研究发现，将两种聚乳酸混合后，能够生成poly（外消旋混合物）立构复合物，其熔点为 230 ℃，比各自纯的 PLLA 或 PDLA 高出 50 ℃，同时更易于降解。

1.4乳酸和乳酸衍生物的发展前景

近年来，乳酸的市场需求量逐年上升在世界范围内，这是因为乳酸及其衍生物的广泛应用。中国的乳酸产业于上世纪80年代中期至90年代初期开始，随着市场对乳酸的需求增大，也使我国成为了世界上一个重要的乳酸生产国。在中国，乳酸最大的消耗领域就是香精及香料产业占总消费量的40%。使用发酵法加工的有不到 80 %的生产厂商，西欧、日本、美国和中国等地是主要的加工区域^[9]。在世界市场每一年乳酸的需求量都以 12-15 %的速度增长^[10]。近几年来，D-乳酸的价格一般高于同档次的L-乳酸5~10倍^[11]。

1.5 乳酸的分离提取方法

1.5.1 钙盐法

钙盐法全名叫做乳酸钙结晶-酸解法是分离乳酸的常用方法。乳酸发酵过程中，pH值的降低可抑制细胞的增殖。常加入碳酸钙作为中和剂，调节发酵液的pH在5.5～6.0，来提高乳酸的产量。发酵后，乳酸以乳酸钙的形式存在。该工艺将乳酸钙浓缩后进行结晶操作，接着加入硫酸溶液进行酸解，酸解后，弃去硫酸钙固体，接着去除溶液中的杂质离子用离子交换树脂，最后对乳酸浓缩、脱色，得到乳酸产品。该方法的优点为工艺成熟、易控制。但是缺点为工艺步骤繁多，生产劳动强度较大，而且乳酸的收率很低，仅有40%～45%。分离的过程中还会产生大量的废弃物硫酸钙固体，会引起环境的污染[12] 。

1.5.2萃取法

萃取法以L型乳酸发酵液为原料, 用正丁醇为萃取剂,提取条件为n（乳酸）：n（正丁醇）=1：1，温度为25度，pH值为2，乳酸发酵液质量分数为30%，3次提取之后，最后的提取率可达到75%。不必对乳酸进行反萃取,得到的正丁醇-乳酸的混合物被作为底物发生酯化反应,形成乳酸丁酯, 这样就可以避免以高操作要求来提取纯乳酸^[13]，如表2所示，一般的萃取剂，通过离子缔合反应机制进行乳酸萃取，萃取剂越来越多使用叔胺。缺点是，萃取剂有一定的毒性。矛盾的存在过程，有pH＞PKA是乳酸发酵过程中所需的，但提取过程需要pH＜PKA。此外，发酵液中乳酸的浓度直接影响过程的速度。所以要找出一种有足够碱性且低毒或无毒的萃取剂，所以萃取法在分离纯化发酵液中的D-乳酸的应用中存在局限性。

图1-2 萃取发酵示意图

表1-2 萃取乳酸所选用的萃取剂

1.5.3离子交换法

此方法法对不同物质进行分离的方法是使用离子交换剂以及溶液中的各种离子结合力的不同。离子交换法具有选择性高、交换容量大、便于自动控制、分离操作容易等优点而广泛用于乳酸的分离。由于乳酸会解离出乳酸根阴离子，因此，常用阴离子交换树脂对乳酸进行提取。离子交换法的缺点为：阴离子交换树脂在交换之后需要酸、碱进行再生，分离过程中再生剂的用量大，会产生大量的废水，对环境的污染较大。

1.5.4电渗析

电渗析法是一种高效的膜分离技术, 其特点是分离效率高,能耗低,便于工业生产和自动控制。近几年来, 用于分离乳酸的电渗析法被人们讨论，在1984，法国的Y.Prigent 和Franeo 报导了用电渗析和超滤法提取乳酸。1986年, 日本的M.Hong.等人对电渗析法提取乳酸进行了研究,1990年,日本的P.X.Ya等人[14]对电渗析法发酵乳酸进行了研究。用电渗析法提取乳酸的可行性被他们初步揭示。使发酵产物乳酸在位分离,（即一边进行发酵生产,一边进行产物分离）可以有效地消除抑制对于乳酸产物这样的方法是电渗析发酵法， 并且结合了生产和分离,简化了提取工艺[15]。利用电渗析法分离乳酸，则需要大量电能供应，同时对设备的安全性要求极高，膜材料也过度昂贵且极易堵塞，因此该方法仍停留在实验室研究阶段。

1.5.5 吸附法

吸附法具有设计操作简单，吸附量高，吸附速率良好，易再生，成本低，避免使用有毒试剂等优点。 在吸附过程中，吸附树脂经常用来作为分离介质提取乳酸。 Thang Vu Hong等^[16]采用中性的大孔吸附树脂 Amberlite XAD1600 从牧草青贮中分离提取乳酸。利用水作为乳酸的洗脱剂，基于色谱分离方法研究了不同的流量、上样浓度、上样体积对葡萄糖、钠离子、硫酸根离子和乳酸等混合物分离的影响，确定了最佳操作条件。实验结果表明：99%的葡萄糖和无机盐可以去除，与乳酸分离开来，乳酸的回收率大于 99.4%，纯度为 93.2%～99.9%。此外，研究还发现氨基酸和乙酸等物质不能很好地与乳酸进行分离， 作为杂质成分存在而影响了乳酸的纯度。吸附树脂也有一些缺点：其残留含量高和前处理的难度大；树脂的强度差在使用过程中易破碎导致使用寿命短；粒径分布较广导致分离效果差等。

1.6 DL-01树脂

本文采用吸附法分离纯化D-乳酸。分离介质的选取对于分离体系至关重要。本文从多种吸附树脂中筛选出一种最佳吸附树脂，超高交联树脂DL-01。研究了该分离介质对D-乳酸的吸附热力学及动力学，为后续实验提供基础数据。树脂的孔径分布、表面积和孔的结构决定了其吸附性能。通过控制后交联反应条件，包括反应原材料、交联剂、溶剂等，可以设计得到不同结构参数的超高交联吸附树脂。超高交联吸附树脂具有以下特点：在有机溶剂中具有良好的溶胀性能；具有很高的比表面积；具有的吸附量较大；占主导地位的孔径分布为中微孔区（1.5～2 nm ），有较小的平均孔径；具有优良的物理化学稳定性[17-18] 。超高交联树脂被用于有机化工废水的处理。早在上世纪70年代，科学家Davankov等利用后交联聚合的方法研制出一种新型的超高交联树脂。这种树脂包括有更大的比表面积、适宜的孔结构以及合适的表面结构作为一种吸附剂，吸附质与介质不发生化学反应，具有很强的选择吸附能力，制备流程简便，容易回收再利用，在有机溶剂中具有好的溶胀性能，力学强度良好，可以根据具体的需要进行人为设计等特点。

1.7 本文研究的目的及意义

研究发现，我国目前关于D-乳酸分离提取的研究很少，大多是L-乳酸的分离研究，而且，众多研究者只对乳酸单组份的分离进行研究。然而，乳酸发酵液中成份复杂，除了乳酸外，还存在其他产物。本文对发酵液进行预处理，分析其中的成份，发现还存在葡萄糖，乙酸等物质。有些厂家尝试了D-乳酸的分离制备，但是由于工艺安排不合理，使得工艺路线长，操作步骤多，收率低，生产投资比较大。因此，为改变国内D-乳酸的分离现状，本文对D-乳酸的分离纯化工艺进行研究，以寻求更为经济有效的提取方法，降低生产过程中的废水排放量及成本。

乳酸的分离提取方法包括钙盐法、萃取法、离子交换法、电渗析法、吸附法等。业界普遍使用的硫酸钙和乳酸酸化，然后用离子交换法提取乳酸（即钙盐法）来提取精制，钙盐法的缺点是繁琐，劳动强度和生产成本大，同时产品质量不稳定。不仅如此，使用离子交换法需要比较多的酸和碱在树脂洗脱与再生过程中。乳酸的收率仅有40%～45%，产生大量乳酸钙固体废弃物。离子交换法分离有以下的缺点：此过程会产生很多废水，需要酸、碱进行再生对使用后的阴离子交换树脂。电渗析法需要大量电能供应，对设备的安全性要求极高，膜材料昂贵且极易堵塞。溶剂萃取法使用的有机溶剂具有一定的毒性。以上方法均存在各自的缺点。乳酸下游分离工艺的优劣直接影响着D-乳酸产品的纯度和收率，进而影响乳酸产品的价格。因此，选择一种操作简单，生产成本低、环境污染小、产品质量高的分离方法，将会产生巨大的经济价值。其中，吸附法具有以下优点：设计操作简单，吸附量高，吸附速率良好，易再生，成本低，避免使用有毒试剂。本文采用吸附法分离纯化D-乳酸，筛选出对D-乳酸吸附量较大的超高交联树脂

DL-01为分离介质。 采用吸附色谱法替代传统的离子交换法，分离发酵液中的D-乳酸，考察了不同条件对分离过程的影响，并对其分离过程进行了优化，以得到高收率及高纯度的D-乳酸。

第二章 实验方法

2.1实验设备与材料

2.1.1 主要实验仪器、设备

本论文中所用到的主要实验仪器列于表2-1

表2-1 主要仪器一览表

2.1.2 实验材料

本课题所用的实验材料见表2-2

表2-2 主要试剂一览表

本实验室使用的吸附树脂为DL-01树脂

2.2 分析方法

2.2.1高效液相色谱法

选用高效液相色谱法（HPLC）对葡萄糖、D-乳酸、乙酸等物质进行分析。高效液相色谱法是色谱法的重要部分，流动相作为液体流动，并采用高压输液系统，含有单一溶剂或不同比例的混合溶剂，泵入固定相柱作为缓冲液，分离各组分，由检测器检测对样品进行了分析。分离分析技术已应用于化学的领域，医学，工业，农业，商品检验法。

HPLC的条件：有机酸柱是固定相（300mm×7.8mm，9μm）；柱温55℃，流动相0.5mM硫酸溶液，流速0.6ml/min，采用示差检测器，进样量20μL。在该色谱条件下，分离出D-乳酸的色谱图如图2-1所示，保留时间为18.400min。

图2-1 D-乳酸的HPLC色谱图

第三章 实验内容与方案

3.1 树脂的预处理

目前市场上的吸附树脂内部往往残留少量单体、有机杂质等，不能直接用于化合物的分离纯化、精制。所以，有必要对树脂进行预处理在其使用前。干树脂首先用水漂洗使其充分溶胀，再以85 %的乙醇浸泡树脂8 小时，并不时的搅拌，用水洗涤树脂至无乙醇残留。后将树脂存储在放有纯水的烧杯中以保鲜膜封口保存来备用。

3.2 吸附树脂的筛选

由于发酵液中含有葡萄糖、D-乳酸、乙酸等多种物质，要想更好的分理出D-乳酸，吸附树脂的选择尤为重要。本次实验的主要目的是能够较好的分离葡萄糖与D-乳酸、乙酸。本次试验对DL-01、HD-04、HD-05、HD-06、D-AC-01、DP-01这六种树脂进行了实验，根据实验结果选取出了最好的实验材料为超高交联树脂DL-01。

试验方法：将上述预处理好的树脂进行抽滤，直到没有水滴下来，为保证实验的准确性六种树脂应抽滤到同等状态。分别称取2g待测的树脂，放入若干100ml的三角瓶中。分别配置葡萄糖、D-乳酸、乙酸浓度为10g/l的溶液定容到1L。取50ml配置好的溶液于六个三角瓶中并设置空白对照。将若干个三角瓶放入振荡培养箱中，设定温度及时间分别为25℃，8h。吸附平衡后利用高效液相色谱仪对样品进行分析。根据所得结果计算得出DL-01树脂对分离三种物质的综合结果最好，所以本实验采用DL-01树脂。

3.3 葡萄糖、D-乳酸、乙酸的标准曲线

实验方法：分别配置一定浓度的葡萄糖、D-乳酸、乙酸等物质的标准溶液。其中，葡萄糖的浓度分别为1 g/L，2 g/L，4 g/L，6 g/L，8 g/L，10 g/L，16 g/L。D-乳酸的浓度分别为 10 g/L，20 g/L，30 g/L，40 g/L，50 g/L，60 g/L，80 g/L。乙酸的浓度分别为0.5 g/L，1 g/L，1.5 g/L，2 g/L，2.5 g/L，3 g/L，，4 g/L，5 g/L。各溶液经过孔径为0.45μm 的水系滤膜过滤后，利用高效液相色谱检测浓度。绘制标准曲线。

3.4 吸附等温线的测定

本次实验测定了不同温度下D-乳酸的吸附等温线，并用吸附等温模型对实验数据进行拟合。

吸附等温线的定义是利用固体吸附剂吸附平衡时溶液中的溶质，同等温度条件下溶质的吸附量和吸附在固体吸附剂吸附平衡浓度的函数关系。吸附等温线与温度紧密相关。

在本文中，对吸附等温数据是由亨利等温吸附模型拟合。Henry吸附等温线为线性等温线，其表达式为：

q_e =HC_e ( 3-1 )

其中：q_e为吸附平衡时乳酸的吸附量（mg/g）；H 为亨利系数[(mg/g)/(g/L)] ；C_e 为吸附平衡时溶质的浓度（g/L）。

首先测定了293K、313K、333K不同温度下单组份溶液中D-乳酸、葡萄糖、乙酸在超高交联树脂DL-01上的吸附等温线。试验方法：首先分别配置D-乳酸、葡萄糖、乙酸不同浓度的溶液，D-乳酸的浓度分别为2 g/L，5 g/L，10 g/L，25 g/L，50 g/L，75 g/L，100 g/L，125 g/L。葡萄糖的浓度分别为1 g/L，2 g/L，5 g/L，10 g/L，15 g/L，20 g/L。乙酸的浓度分别为1 g/L，2 g/L，5 g/L，10 g/L，15 g/L，20 g/L。接着将待用的处理好的超高交联树脂DL-01进行抽滤，直到没有水滴下来。之后于若干 100 mL 三角瓶中放入准确称取的2 g DL-01 树脂，分别向三角瓶中加入50 mL 上面配制好的溶液，并且为每种物质的不同浓度设置空白对照。将封好的三角瓶放入293K的摇床中振荡吸附8 h在 150 r/min 的转速下直至吸附平衡。重复上述实验两次完成313K、333K的吸附。完成后利用高效液相色谱仪对样品进行分析。分析了吸附过后溶液中D-乳酸的浓度Ce，由下面公式计算：

( 3-2 )

式中，qe为平衡时树脂的吸附容量，g/g；C0 为D-乳酸的初始浓度，g/l；Ce为D-乳酸的吸附平衡浓度，g/l；v 是溶液的体积；m 为树脂的质量，g。

之后进行了温度为313K下溶液的吸附等温线的实验。首先配置多组分溶液，按照比例配置了D-乳酸浓度为5 g/L、10 g/L、15 g/L、30 g/L、60 g/L、90 g/L、120 g/L、150 g/L时的多组分溶液。为八种浓度溶液分别设置了空白对照。将准确称取的2 g DL-01 树脂放入三角瓶中，再分别向三角瓶中加入50 mL 上面配制好的溶液，将三角瓶放入摇床中设定温度为313K，时间为8h。之后利用高效液相色谱法对所取样品进行测定。

3.5 多组分溶液的穿透与洗脱曲线

穿透曲线的定义：横坐标是流出液的流量或流出所用的时间，纵坐标是出液的浓度，是浓度的变化曲线。这可以理解为对溶质的吸附过程中的浓度变化曲线。

试验方法：称取一定质量的超高交联树脂DL-01，通过湿法装柱加入带有夹套的玻璃吸附柱。柱的长度为50cm，内径为 2cm，床层空隙率为0.35。在装有DL-01树脂的烧杯中加入纯水并用玻璃棒搅拌。一边搅拌一边将树脂倒入吸附玻璃柱中，并用纯水冲柱子压实床层。设定蠕动泵、自动部分收集器、循环恒温水浴锅的参数，根据高径比设置蠕动泵流速为1.25ml/min；设置自动部分收集器每根试管收集8分钟共10ml；设置循环恒温水浴锅循环水温度为40℃。当玻璃柱内水平面降到距树脂1-2cm时加入多组分溶液150ml，同时打开蠕动泵和自动部分收集器实验开始。玻璃柱夹套内可以通入循环水，通过控制恒温循环水浴锅的温度。在柱出口处，利用蠕动泵控制吸附流出液的流量(ml/min)，将一定初始浓度C₀(g/L)多组分溶液从吸附柱的上方进口输送到柱下方出口，并且通过自动部份收集器自动收集样品流出液，设定每个试管的收集时间，可以得到相应体积的流出液。直至每个组分都达到吸附饱和，吸附实验结束。利用HPLC检测每个试管内流出液的各物质浓度，以时间（min ）为横坐标，每个组分的流出液浓 度与初始溶液浓度的比值C/C₀ 为纵坐标，绘制各物质的穿透曲线，分析实验结果。

在吸附实验结束后，进行洗脱实验操作。方法如下：首先用蠕动泵将床层内树脂间隙及柱出口下方管道死体积内的吸附平衡溶液（初始溶液）排除，经过一系列考察后选择纯水为洗脱剂，将洗脱剂充满整个床层，以循环恒温水浴锅控制温度在40℃，在柱出口处定时收集洗脱液通过自动部份收集器，在洗脱的操作过程中每根试管均收集10ml。通过高效液相色谱检测每一管洗脱液中不同组分的浓度，以洗脱体积（mL ）为横坐标，各组分洗脱液浓度与初始溶液浓度的比值C/C₀ 为纵坐标，绘制洗脱曲线，100根试管全部收集完即结束实验。试验完成后取样并用高效液相色谱仪对样品进行分析。

3.6 不同流速对洗脱色谱法分离多组分溶液中D-乳酸的影响

根据床层体积设置流速分别为1.5倍、3倍、4.5倍床层体积，流速分别为1.25ml/min、2.5ml/min、3.75ml/min。试验方法与多组分溶液的穿透、洗脱曲线相同，三根玻璃吸附柱的规格相同，柱长为50cm，柱内直径为2cm，床层空隙率为0.35。每根玻璃吸附柱的料液进样体积都为10ml，料液进样完成后用纯水进行洗脱。循环水温度为40℃。试验完成后用高效液相色谱仪对样品进行分析。

第四章 结果与讨论

4.1 葡萄糖、D-乳酸、乙酸的标准曲线的绘制

葡萄糖的标准曲线如下图所示。

图4-1 葡萄糖的标准曲线

图4-2 D-乳酸的标准曲线

图4-3 乙酸的标准曲线

表4-1 标准曲线的相关系数

由图表可知三种物质的浓度与液相图谱的峰面积均呈很好的线性关系，其相关系数R2 均大于0.9993。

4.2 吸附等温线的绘制

以所测溶液浓度Ce为横坐标，超高交联树脂DL-01的吸附量为纵坐标绘制葡萄糖、D-乳酸、乙酸三种物质在293K、313K、333K三种温度下的吸附等温线。所得结果，如图所示。

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