本發(fā)明涉及四環(huán)素的萃取領(lǐng)域，具體涉及一種咪唑類離子液體雙水相體系多級萃取四環(huán)素的方法。

背景技術(shù)：

四環(huán)素類(tetracyclines，tc)抗生素是一種抗菌物質(zhì)，屬人畜共用藥物。環(huán)境中過量的四環(huán)素類抗生素使病原菌容易誘導(dǎo)耐藥菌株，且過量抗生素最終富集到人體，損害腎功能和造血功能，威脅著人類的健康和生存環(huán)境。四環(huán)素類抗生素也是環(huán)境中抗生素的主要種類，由于其含量低，因此要建立一種高效的方法來分離檢測四環(huán)素類抗生素殘留，以降低四環(huán)素類抗生素對人類及環(huán)境的威脅。

離子液體雙水相作為近幾年來出現(xiàn)的一種新型綠色分離體系，因其具有分相時間短、粘度低、萃取過程不易乳化且離子液體可以回收利用等優(yōu)點(diǎn)而受到越來越多的關(guān)注。其中，離子液體具有不揮發(fā)、毒性小、不易燃易爆、不易氧化，以及較高的熱穩(wěn)定性等特征，被認(rèn)為是傳統(tǒng)萃取工藝中揮發(fā)性有機(jī)溶劑的理想綠色替代品。此外，離子液體雙水相體系兩相的主要成分都是水，使得其具有生物活性分子所需要的溫和環(huán)境，在萃取分離生物物質(zhì)上具有廣闊的應(yīng)用前景。但是到目前為止，關(guān)于離子液體雙水相體系作為萃取體系分離四環(huán)素類抗生素都僅僅局限于單級萃取。單級萃取操作較簡單，在科學(xué)研究中，單級萃取常用于萃取參數(shù)的測定和萃取機(jī)理的研究，如測定分配系數(shù)k及萃取效率e等。但單級萃取的效果是有限的，它的萃取率低、需要消耗大量萃取劑、只能得到濃度很低的萃取液，這顯然不能滿足實際工藝過程的要求。并且單級萃取對tc的回收能力有限，在實際工業(yè)應(yīng)用中，一次萃取常常不能達(dá)到要求。經(jīng)單級萃取后，萃余相中往往還含有較多的tc，為了進(jìn)一步降低萃余相中tc的含量，減少離子液體的用量，避免資源的浪費(fèi)，提高tc的萃取率，需要采用由若干個單級萃取組成的多級萃取操作。多級萃取是一種有效的傳質(zhì)分離方法，具有適用范圍廣、操作靈活、快速、制備量大、低能耗、環(huán)保高效等優(yōu)點(diǎn)，可使溶質(zhì)和溶劑混合更加徹底，分離效果更好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提高萃取效果的辦法是采用多級萃取。本發(fā)明的多級萃取工藝根據(jù)萃取操作方式不同，主要分為錯流萃取和逆流萃取兩種形式。其實施方式以四環(huán)素為例說明。本發(fā)明的目的在于，提供一種咪唑類離子液體雙水相體系多級萃取分離tc的方法。該方法可以提高殘留tc測定的準(zhǔn)確性，低能耗，減少使用傳統(tǒng)有機(jī)揮發(fā)性溶劑以避免帶來二次污染的特點(diǎn)。

為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)解決方案。

一種咪唑類離子液體雙水相體系多級萃取四環(huán)素的方法，該方法是將1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽離子液體([bmim]cl)、磷酸氫二鉀及水形成的雙水相體系用于多級萃取分離四環(huán)素。

優(yōu)選的，該方法包括如下步驟：準(zhǔn)備n支干燥潔凈的離心管，加入k2hpo4溶液、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽離子液體溶液及tc儲備液到離心管中，振蕩混合均勻，離心，然后將上層萃取相分出，以下層萃余相為原料液進(jìn)行二級萃取實驗，待分層穩(wěn)定以后，分出上層萃取相，再以二級萃取后的下相為原料液進(jìn)行三級萃取實驗，萃余相即為n級錯流萃取的萃余相，經(jīng)n級錯流萃取后回收到tc的總量為萃取相的含量。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述n級中的n為2-4。

優(yōu)選的，另一種是咪唑類離子液體雙水相體系多級逆流萃取分離tc的方法，在每級萃取過程中，tc與離子液體間的接觸和分離方法與錯流萃取實驗基本相同，只是萃取過程所用的離子液體大部分為萃取有tc的離子液體萃取液，而不是錯流萃取實驗中所用干凈離子液體溶液。該方法包括如下步驟：準(zhǔn)備n支離心管，編號為0#、1#、2#......n#，在0#離心管中加入k2hpo4溶液、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽離子液體溶液及tc儲備液，振蕩混合均勻，離心；在1#、2#......n#離心管中用k2hpo4溶液和1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽離子液體溶液配成統(tǒng)一上下相體積比的雙水相體系，然后將1#、2#......n#離心管的上下相分離后，在1#、2#......n#離心管的下相中分別加入tc，振蕩混合均勻后靜置，然后將0#離心管中萃取有tc的上相作為移動相與1#離心管的含有tc的下相混合繼續(xù)進(jìn)行萃取實驗，與此同時，0#離心管中的下相作為固定相與1#離心管的上相混合，如此類推進(jìn)行下去。

進(jìn)一步優(yōu)選的，萃取時上下相體積比控制為（0.3-0.7）：1。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述n為2-4。

本發(fā)明萃取分為錯流萃取和逆流雙水相萃取兩種形式，待每級萃取后，在溫度為25℃下用漩渦振蕩器劇烈振蕩使其混合均勻，震蕩2-3分鐘放入在離心機(jī)中，設(shè)定為10000r/min轉(zhuǎn)速、20min進(jìn)行離心，再進(jìn)行下一級分離萃取。

分離后tc的分離效果的測定，取靜置好的上層和下層液0.5ml于10ml的容量瓶中，定容至10ml。搖勻，測定吸收光譜和吸光度，通過標(biāo)準(zhǔn)工作曲線可得出四環(huán)素分配系數(shù)(k)、萃取率(e%)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明開發(fā)了一種對水溶液中四環(huán)素多級雙水相萃取的方法，在常溫25℃下，采用多級逆流雙水相萃取工藝，經(jīng)過3級逆流雙水相萃取，四環(huán)素的回收率達(dá)到99%。對于萃取等量的四環(huán)素，相比單級雙水相萃取，多級雙水相萃取能增大四環(huán)素在上相的純度，有效提高四環(huán)素的萃取率，同時能夠減低離子液體的使用量，避免單級萃取造成的資源浪費(fèi)。

附圖說明

圖1是不同體積比下多級錯流與逆流萃取對tc的萃取效率以及離子液體消耗量對比圖。

圖2是相同體積比下多級錯流與逆流萃取對tc的萃取效率對比圖。

圖3是多級逆流萃取的mccabethiele圖。

圖4a、圖4b分別是單級和多級逆流萃取的對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

n級錯流萃取實驗：準(zhǔn)備n支7ml干燥潔凈的離心管，加入濃度為50wt%的k2hpo4溶液1.6ml，濃度為50wt%的[bmim]cl溶液3.4ml及濃度為1.2mg/ml的四環(huán)素儲備液1ml到離心管中，在25℃下用漩渦振蕩器振蕩使其混合均勻，震蕩2分鐘放入離心機(jī)中，設(shè)定為10000r/min轉(zhuǎn)速、20min進(jìn)行離心，后用注射器將上層萃取相分出，以下層萃余相為原料液，加入濃度為50wt%的k2hpo4溶液與[bmim]cl溶液進(jìn)行二級萃取實驗，待分層穩(wěn)定以后，分出上層萃取相，再以此下相為原料液，加入濃度為50wt%的k2hpo4溶液與[bmim]cl溶液進(jìn)行三級萃取實驗，萃余相即為n級錯流萃取的萃余相，經(jīng)n級錯流萃取后回收到四環(huán)素的總量為萃取相的含量。在進(jìn)行此次多級錯流雙水相萃取時，將上下相體積比分別控制在0.7。

實施例2

n級逆流萃取實驗：準(zhǔn)備n支7ml干燥潔凈的離心管，編為0#,1#、2#......n#，其中在0#離心管中移取濃度為50wt%的k2hpo4溶液1.6ml，濃度為50wt%的[bmim]cl溶液3.4ml和1.2mg/ml的四環(huán)素儲備液1ml，形成上下相體積比(vr=0.7)的雙水相體系進(jìn)行萃取，25℃下待振蕩離心后靜置。在1#、2#......n#離心管中用濃度為50wt%的k2hpo4溶液和[bmim]cl溶液，配成統(tǒng)一上下相體積比(vr=0.7)的雙水相體系。用注射器將1#、2#......n#離心管的上下相分離后，在1#、2#......n#離心管的下相中分別加入1.2mg四環(huán)素，振蕩混合均勻后靜置。然后將0#離心管中萃取有四環(huán)素的上相作為移動相與1#離心管的含有四環(huán)素的下相混合繼續(xù)進(jìn)行萃取實驗，與此同時，0#離心管中的下相作為固定相與1#離心管的最開始分離出的上相混合，如此類推進(jìn)行下去。

實施例3

在進(jìn)行多級錯流雙水相萃取時，將上下相體積比分別控制在0.3、0.5、0.7下進(jìn)行萃取實驗；多級逆流雙水相萃取時，上下相體積比控制在0.5下進(jìn)行萃取實驗，待每一級萃取實驗振蕩離心后，分別置于25℃下的恒溫箱內(nèi)靜置，待分相清晰后，測定每一級中上下相中四環(huán)素的含量，得出四環(huán)素萃取效率。結(jié)果如圖1所示。

從圖1可看出，在上下相體積比分別為0.3、0.5、0.7的條件下，三級錯流萃取過程對四環(huán)素的萃取率分別達(dá)到97.2%、98.1%和98.7%；體積比在0.5時，三級逆流萃取過程對四環(huán)素的萃取率能達(dá)到98.6%。其中儲備液中的大部分四環(huán)素是在一級和二級萃取過程中提取，當(dāng)萃取級數(shù)進(jìn)一步增加到三級后，萃取效率增加的幅度明顯降低。如在體積比為0.7:1的條件下，一級和二級錯流萃取分別萃取出了87.1%和96.2%的四環(huán)素，當(dāng)萃取級數(shù)增加到三級時，四環(huán)素的萃取率為98.7%，僅增加了2.5%。同錯流萃取過程相比，在相同體積比(0.5:1)下，三級逆流萃取對四環(huán)素的萃取效率與三級錯流萃取的非常相近。另外從圖1也可以看到，多級錯流萃取過程中體積比的增加也會使萃取效率增大，但是體積比的增加也意味著萃取單位質(zhì)量的四環(huán)素所消耗的離子液體量也不斷增加。如在體積比為0.3、0.5、0.7的條件下，同為處理1mg四環(huán)素，三級錯流萃取中，所消耗的[bmim]cl溶液的量分別為1.51g、2.08g和2.58g，然而逆流萃取過程所消耗的[bmim]cl溶液的量僅為1.08g。這說明逆流萃取過程在取得較高萃取效率的同時，對于處理單位質(zhì)量四環(huán)素，可以大大地降低離子液體的消耗量。

實施例4

在進(jìn)行多級錯流雙水相萃取時，將上下相體積比分別控制在0.5，分別進(jìn)行單級，二級和三級萃取實驗；多級逆流雙水相萃取時，上下相體積比控制在0.5下進(jìn)行三級萃取實驗，待每一級萃取實驗振蕩離心后，分別置于25℃下的恒溫箱內(nèi)靜置，待分相清晰后，測定每一級中上下相中四環(huán)素的含量，得出四環(huán)素萃取效率。結(jié)果如圖2所示。

從圖2可看出，在上下相體積比都為0.5的條件下，錯流萃取過程中隨著萃取級數(shù)的增加，對四環(huán)素的萃取率也不斷增加。在低體積比條件下進(jìn)行多級萃取可顯著地提高對四環(huán)素的萃取效率。與錯流萃取相比，逆流萃取過程的萃取效率最高。

實施例5

含離子液體的雙水相萃取平衡等溫線的實驗方法：保持離子液體濃度以及其他條件相同的情況下，只改變相比(保持上層水相和下層水相的總體積不變)，單次萃取達(dá)到平衡后，測定上相中四環(huán)素的濃度，可計算出下相中四環(huán)素的濃度。假設(shè)實驗中上相的體積從小變到大，這樣實驗多次，隨著下相中四環(huán)素含量的增加，進(jìn)入上相中的四環(huán)素的量也在增加，直到上相中四環(huán)素的含量達(dá)到飽和。通過上述實驗測定，得到一組下相和進(jìn)入上相中的四環(huán)素的濃度值。四環(huán)素的萃取等溫線(正萃)就是把四環(huán)素在兩相中的分配情況與萃取操作的實際情況相結(jié)合，以下相中四環(huán)素濃度為橫坐標(biāo)，以上相中四環(huán)素濃度為縱坐標(biāo)，把這些點(diǎn)連起來即得萃取平衡等溫線，即可用mccabethiele圖解法預(yù)測完全萃取四環(huán)素時的理論萃取級數(shù)。結(jié)果如圖3所示。

從圖3可看出，四環(huán)素的初始濃度為0.0042mg/ml，操作線1的上下相體積比在0.5時，逆流雙水相萃取四環(huán)素的理論級數(shù)為3；操作線2的上下相體積比在0.25時，逆流雙水相萃取四環(huán)素的理論級數(shù)為4。

實施例6

圖4a、圖4b分別為單級和多級萃取實驗的對比圖，其中圖4a為最優(yōu)化的單級雙水相萃取四環(huán)素的效果圖，圖4b為3級逆流雙水相萃取四環(huán)素的效果圖，圖中1代表分離器，2代表混合器。當(dāng)上下相體積比為2.05時（萃取1mg四環(huán)素消耗離子液體2.67g），單級萃取的最佳萃取效率為96%。當(dāng)上下相體積比為0.5時，經(jīng)過3級逆流萃取，四環(huán)素的最終回收率能達(dá)到99%，上相中四環(huán)素的純度為單級萃取上相中四環(huán)素純度的4倍,且處理萃取1mg四環(huán)素所消耗的離子液體量僅為1.08g，大大減少了離子液體的消耗量，避免了單級萃取所造成的資源浪費(fèi)。