Kecekapan Penjerapan Dipertingkatkan Glikosida Phenylethanoid Pada Karbon Mesoporus

PENGENALAN

Cistanche tubulosa ialah tumbuhan parasit Orobanchaceae (Li et al., 2016; Wang X. et al., 2017), dan ia tumbuh terutamanya pada akar tumbuhan Tamarix dan spesies Calotropis (Zhang W. et al., 2016; Yan et. al., 2017).Cistanche tubulosapada asalnya direkodkan dalam Materia Medica Cina Shen Nong di ca. 100 SM Pertumbuhan dan penanaman Cistanche tubulosa memerlukan keadaan persekitaran yang teruk, dan ia ditanam secara meluas di tanah gersang dan padang pasir di hemisfera utara, seperti wilayah Xinjiang, Mongolia Dalam, Gansu, Qinghai, dan Wilayah Autonomi Ningxia di China (Anda et al., 2016). Cistanche tubulosa adalah herba tonik Cina yang berharga yang mempunyai fungsi menyuburkan buah pinggang, anti-penuaan, meningkatkan intipati darah, dan melembabkan usus besar untuk membebaskan najis (Gu et al., 2016; Shimada et al., 2017; Cui et al., 2018), dan ia mempunyai breputasi sebagai "Ginseng of the Deserts" (Song et al., 2016; Wang et al., 2018). Cistanche tubulosa telah direkodkan secara rasmi dalam Pharmacopeia Cina sebagai sumber sahihCistanches Herba(Nama Cina: Roucon-strong) daripada edisi 2005 (Wang T. et al., 2016; Pei et al., 2019).

NATURAL CISTANCHE TUBULOSA UNTUK MENINGKATKAN FUNGSI SEKSUAL PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Kajian terdahulu telah mendedahkan beberapa konstituen kimia utama Cistanche tubulosa, termasuk PhG, iridoid, dan polisakarida (Li et al., 2018a). Struktur PhGs terutamanya terdiri daripada asid sinamat dan fenil etil alkohol yang dilekatkan pada a -glucopyranose melalui hubungan ester dan glikosidik (Luo et al., 2010), dan PhGs telah dianggap sebagai komponen aktif utama Cistanche tubulosa yang mempunyai pelbagai aktiviti farmakologi (Liao et al., 2018). Kajian menunjukkan bahawa PhGs mempunyai pelbagai sifat perubatan, seperti pelindung saraf, pengawalan imun, anti-radang, perlindungan hati, dan antioksidan (Aiello et al., 2015; Shiao et al., 2017; Wu et al., 2018, 2019). Menurut penilaian fitokimia, PhG sepertiechinacoside, dan acteosidedianggap sebagai komponen aktif utama dan penanda Cistanche tubulosa (Li et al., 2017b), yang biasanya dipilih sebagai sebatian penanda untuk penilaian kualiti Cistanche tubulosa dan spesies Cistanche dibezakan melalui sebatian ini. PhG ialah sebatian larut air secara semula jadi kerana ia mempunyai banyak kumpulan hidroksil dan kumpulan hidroksil fenolik dalam molekul. Oleh itu, PhG boleh diasingkan daripada Cistanche tubulosa dalam larutan akueus.

Banyak kaedah untuk pengasingan dan penulenan produk semula jadi telah dibangunkan termasuk penjerapan (Liu et al., 2016), pemisahan membran (Zhang et al., 2018b; Li et al., 2019) dan pengekstrakan pelarut, dan sebagainya (Li et al., 2015a,b; Wang S. et al., 2016; Walau bagaimanapun, pengasingan membran dan pengekstrakan pelarut tidak sesuai untuk penyediaan berskala besar dan ia sukar untuk mencapai pemulihan tinggi produk (Zhang et al., 2018a). Penjerapan adalah salah satu kaedah yang paling banyak digunakan untuk pengasingan produk semula jadi (Wang S. et al., 2016; Konggidinata et al., 2017). Disebabkan oleh struktur liang yang unik dan boleh disesuaikan, kawasan permukaan yang tinggi, dan kestabilan mekanikal, karbon mesopori (saiz liang antara 2 dan 50 nm) telah terbukti sebagai sejenis penjerap yang cekap untuk produk semula jadi penjerap. Kajian menunjukkan bahawa karbon mesoporus lebih sesuai untuk menjerap makromolekul, seperti karbon mesoporus telah digunakan oleh Qin et al. untuk pengayaan asid klorogenik daripada daun eucommia ulmoides (Qin et al., 2018). Li et al. mensintesis dua karbon mesoporous melalui pendekatan rawatan hidroterma dan menilai prestasi penjerapan dua karbon mesoporous untuk hidroklorida berberine dan marin daripada air (Li et al., 2018b). Ia dianggap sebagai jenis bahan yang menjanjikan sebagai penjerap yang sangat cekap (Zhang et al., 2013; Tian et al., 2015; Zhou et al., 2016). Selain itu, karbon mesoporus juga telah digunakan untuk penyingkiran penjerap sebatian aromatik, pewarna, dan logam berat daripada air sisa (Kong et al., 2016). Dalam karya yang diterbitkan sebelum ini, Liu et al. menggunakan resin makroporous untuk menjerap PhGs daripada Cistanche tubulosa, dan ketulenan PhGs meningkat tetapi kapasiti penjerapan dan kadar desorpsi adalah rendah. Berbanding dengan resin makroporous, karbon mesopori mempunyai ciri-ciri luas permukaan tertentu yang besar, saiz liang yang sesuai, dan isipadu liang yang tinggi. Oleh itu, karbon mesoporus dianggap sebagai penjerap yang sangat cekap untuk PhG. Dalam kajian ini, tiga jenis karbon mesoporus telah dipilih sebagai penjerap untuk pengasingan dan penulenan PhG daripada Cistanche tubulosa.

Objektif utama kerja ini adalah untuk meneroka prestasi penjerapan CMK-3 untuk pengasingan dan penulenan PhG daripada Cistanche tubulosa. Kesan kepekatan, pH dan suhu yang berbeza pada prestasi penjerapan CMK- 3 telah disiasat dan keadaan penjerapan optimum PhG telah disaring. Karbon mesopori dicirikan oleh FT-IR, BET, TEM, dan TGA, dan isoterma dan kinetik penjerapan telah dilakukan dan dianalisis secara terperinci.

NATURAL CISTANCHE TUBULOSA UNTUK MENINGKATKAN FUNGSI SEKSUAL PHGS75% ECH 30% ACT 12%

EKSPERIMEN

Bahan dan Reagen

Batang cistanche tubulosa dibeli daripada Congrongtang Biological Technology Co., Ltd. (Xinjiang). Piawaian bagiechinacoside(ketulenan Lebih daripada atau sama dengan 98%) dan acteoside (ketulenan Lebih daripada atau sama dengan 98%) telah dibeli daripada Sunny Biotech Co., Ltd. (Shanghai). Acetonitrile, metanol dan asid asetik HLPC telah dibeli daripada Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. (Shanghai). Etanol gred analitik telah dibeli daripada Yongsheng Fine Chemical Co., Ltd. (Tianjin). Karbon mesopous yang dipesan (CMK-3), karbon mesopous tidak teratur (DMC) dan karbon mesopous pesanan kubik tiga dimensi (CMK-8) telah dibeli daripada Xianfeng Nano Material Technology Co., Ltd. (Nanjing).

Perwatakan

Morfologi dan mikrostruktur sampel yang disediakan telah disiasat menggunakan mikroskop elektron Transmisi (TEM, Tecnai G2 F20) dikendalikan pada 200 KV. Sampel TEM disediakan di bawah keadaan ambien dengan mendepositkan titisan larutan etanol dengan bahan mesoporous pada filem karbon yang disokong oleh grid Cu. Secara amnya, sumber cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek dipilih untuk meningkatkan resolusi mikroskop, dan struktur karbon mesoporus boleh diperhatikan. Kumpulan berfungsi permukaan diukur secara kualitatif oleh spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FT-IR, AVATAR360) menggunakan interaksi antara sinaran inframerah dan molekul jirim. FT-IR menggunakan ujian kaedah pantulan jumlah yang dilemahkan, syaratnya ialah saiz langkah 2 cm−1 dan julat imbasan ialah 4,000–400 cm−1. Data struktur fizikal seperti luas permukaan tertentu, saiz liang dan isipadu liang bagi karbon mesoporus yang dikira oleh Brunauer-Emmett-Teller (BET, ASAP 2460). Prosedur untuk penjerap adalah seperti berikut: karbon mesoporus dinyahgas pada 60◦C selama 12 jam, dan lengkung penjerapan-penyahjerapan N2 telah diuji pada −196◦C untuk mengira luas permukaan tertentu, saiz liang, dan isipadu liang karbon mesoporous. Penganalisis termo gravimetrik (TGA, STA 449 F3) ialah instrumen yang menggunakan termo gravimetrik untuk mengesan hubungan suhu-jisim bahan, dan TGA mengukur jisim bahan sebagai fungsi suhu di bawah kawalan suhu program. Data TGA diperolehi menggunakan TGA dalam suhu antara 30 hingga 800◦C pada kadar pemanasan 10◦C/min di bawah suasana udara.

Analisis HPLC

Kandungan echinacoside dan acteoside telah dikesan oleh kromatografi cecair berprestasi tinggi (HPLC, Waters Co., USA). Sistem ini termasuk autosampler, pam tekanan tinggi dan pengesan ultraviolet (UV). Analisis dijalankan pada lajur simetri C18 (100Å, 5µm, 4.6 × 250 mm). HPLC menggunakan kaedah elusi kecerunan untuk memisahkan dan mengesan sampel. Isipadu gelung suntikan ialah 10µm, suhu lajur ialah 30◦C, panjang gelombang pengesanan spektrofotometer UV ialah 330 nm, kadar alir ialah 1 ml/min dan fasa bergerak ialah (A) asetonitril dan (B) asetik asid/air (1:44, v/v).

Keseimbangan Penjerapan

Percubaan pengoptimuman keadaan penjerapan untuk CMK- 3 telah dijalankan menggunakan campuranacteoside dan enchanosidedan di bawah keadaan optimum, ekstrak mentah Cistanche tubulosa telah dijalankan pada eksperimen kitaran penjerapan dan semua eksperimen penjerapan telah berulang kali dijalankan sekurang-kurangnya 3. Dalam kumpulan eksperimen yang sama, karbon mesoporus CMK-8 dan DMC dijalankan selari dengan CMK-3. Tiga jenis karbon mesoporus (CMK- 3, DMC dan CMK-8) setiap 10 mg telah ditambahkan pada tiga botol, masing-masing. Kemudian 15 mL larutan sampel dengan kepekatan awal C{11}} (mg/mL) telah ditambahkan pada botol. Botol itu diletakkan dalam penggoncang suhu malar 30◦C selama 24 jam sehingga keseimbangan penjerapan dicapai. Kemudian 1 ml larutan penjerapan ditapis melalui penapis 0.22µm dan kepekatan keseimbangan Ce (mg/mL) larutan sampel ditentukan oleh HPLC.

Eksperimen Desorpsi

Kemudian eksperimen desorpsi karbon mesoporus dijalankan. Karbon mesopori terjerap di bawah 15 mL larutan campuran metanol/asid asetik (9:1, v/v), yang diletakkan di dalam tab mandi air ultrasonik selama 1 jam pada suhu 30◦C. Larutan desorpsi yang diperolehi telah ditapis oleh penapis 0.22 sebelum dianalisis oleh HPLC.

Kapasiti penjerapan qe (mg/ml) dinilai seperti berikut:

di mana V ialah isipadu larutan (mL) dan W ialah berat karbon mesoporus (g).

KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN

Perwatakan

Rajah 1 menunjukkan TEM bagi tiga jenis karbon mesoporous. DMC ialah rangkaian berliang bercelaru, CMK-8 ialah struktur rangkaian berliang tiga dimensi dan CMK-3 ialah struktur berjalur dengan liang satu dimensi tersusun, yang serupa dengan hasil yang dilaporkan (Wang et al., 2006; Luo et al., 2010).

Rajah 2 menunjukkan spektrum FT-IR bagi karbon mesopori (CMK-3, DMC dan CMK-8) dan spektrum FT-IR sebelum dan selepas penjerapan CMK-3. Ia boleh dilihat daripada Rajah 2A bahawa kumpulan berfungsi pada permukaan karbon mesoporus kebanyakannya mengandungi oksigen. Bentuk keseluruhan spektrum bagi tiga jenis karbon mesoporus adalah serupa. Karbon mesoporus menunjukkan jalur puncak pada 3,423 cm−1 merujuk kepada jalur getaran regangan OH. Jalur dalam rantau 1,580 dan 1,629 cm−1 sepadan dengan getaran regangan karbonil dan karboksil C=O. Selain itu, puncak yang berlaku pada 1,384 cm−1 didapati sebagai getaran regangan CO alkohol, dan getaran tegangan pada 2,922 dan 2,852 cm−1 masing-masing sepadan dengan CH pada kumpulan metilena dan metil. Ini menunjukkan bahawa kumpulan yang mengandungi oksigen yang wujud pada permukaan karbon mesoporus mungkin membawa kepada interaksi kimia yang lemah antara molekul PhGs dan karbon mesoporus.

Rajah 2B menunjukkan spektrum FT-IR CMK-3 sebelum dan selepas penjerapan, acteoside dan enchanoside. Puncak ciri pada 1,697 cm−1 diperolehi daripada C=C olefin dalam acteoside dan enchanoside, manakala jalur dalam kawasan 1,519–1,423 cm−1 sepadan dengan puncak getaran regangan cincin aromatik C{ {12}}C dalam acteoside dan enchanoside. Getaran tegangan pada 1,604 cm−1 ialah ikatan C=O dan puncak pada 1,157 cm−1 disebabkan oleh getaran regangan ikatan eter dalam acteoside dan enchanoside. Berbanding dengan spektrum FT-IR CMK-3 sebelum penjerapan, spektrum FT-IR CMK-3 selepas penjerapan muncul puncak baharu, yang tergolong dalam puncak ciri acteoside dan enchanoside.

Isoterma penjerapan-desorpsi N2 ialah parameter penting untuk penjerapan PhG pada CMK-3 dan perbandingan struktur penjerap. Rajah 3 menunjukkan isoterma penjerapan-penyahjerapan N2 masing-masing bagi CMK-3, CMK-8, DMC dan CMK-3 selepas penjerapan PhGs. Seperti yang dapat dilihat daripada Rajah 3, isoterma karbon mesoporus adalah serupa dengan isoterma jenis-IV kerana isoterma jenis ini kebanyakannya mesopori, di mana julat saiz liang adalah antara 2 dan 50 nm (Sanz Pérez et al. , 2019). Jurang antara penjerapan dan penyahjerapan isoterma dirujuk kepada gelung histerisis yang disebabkan oleh tindak balas pemeluwapan kapilari. Untuk tindak balas pemeluwapan kapilari, pemeluwapan kapilari berlaku terlebih dahulu di liang terkecil (Barsotti et al., 2016). Ini menunjukkan bahawa CMK-3 mempunyai mesopore yang lebih kecil daripada DMC dan CMK-8, yang konsisten dengan keputusan Jadual 1. Isoterma CMK-3 mempamerkan gelung histerisis H1 yang menunjukkan pengisian liang pesat yang dikaitkan dengan pemeluwapan kapilari dan struktur liang CMK-3 adalah teratur. Isoterm DMC mempamerkan gelung histerisis H3, histerisis jenis ini mempunyai liang bercelaru disebabkan rangkaian liang yang menyebabkan struktur penjerap berliang yang tidak ditentukan. CMK-8 isoterma mempamerkan gelung histerisis H2, menunjukkan bahawa struktur liang adalah rumit dan taburan saiz liang adalah tidak sekata.

Isoterma penjerapan-desorpsi N2 CMK-3 dibandingkan sebelum dan selepas penjerapan PhG. Isoterma CMK-3 selepas penjerapan juga serupa dengan isoterma jenis-IV dalam Rajah 3B. Ia menunjukkan bahawa CMK-3 mengekalkan struktur mesopousnya selepas penjerapan. Seperti yang dapat dilihat daripada Jadual 1, permukaan khusus dan isipadu liang CMK-3 selepas penjerapan menunjukkan penurunan yang ketara, luas permukaan khusus CMK-3 sebelum dan selepas penjerapan menurun daripada 1,{{18 }}98.02 hingga 227.75 m2 /g, dan isipadu liangnya berkurangan daripada 1.32 kepada 0.42 cm3 /g. Ia menunjukkan bahawa molekul PhG telah terserap pada CMK-3.

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.

Rajah 4 menunjukkan lengkung TGA bagi tiga jenis karbon mesopori (CMK-3, CMK-8 dan DMC). Seperti yang dapat dilihat daripada Rajah 4, ketiga-tiga jenis karbon mesoporus semuanya mempunyai dua peringkat kehilangan jisim yang berbeza: peringkat pertama kehilangan jisim adalah disebabkan oleh penyejatan lembapan dalam karbon mesoporus sebelum 100◦C, peringkat kehilangan jisim kedua CMK- 3, DMC dan CMK-8 lebih kurang berlaku pada 660, 427, dan 615◦C, masing-masing, yang sepadan dengan penguraian terma oksidatif bahan karbon mesoporus. Dapat dilihat bahawa suhu penguraian terma CMK-3 lebih tinggi daripada CMK-3 dan CMK-8, dan kestabilan terma CMK-3 adalah lebih baik daripada CMK -8 dan DMC.

Perbandingan Prestasi Penjerapan Tiga Karbon Mesoporus Oleh kerana ketiga-tiga penjerap ini kebanyakannya terdiri daripada karbon, interaksi penjerapan antara PhG dan karbon mesoporus dianggap sama. Oleh itu, ia dianggap bahawa perbezaan dalam prestasi penjerapan diperoleh daripada perbezaan dalam struktur fizikal karbon mesoporus. Jadual 2 menunjukkan prestasi penjerapan bagi tiga jenis karbon mesoporus. Ia boleh dilihat daripada Jadual 2 bahawa ketiga-tiga jenis karbon mesopori semuanya boleh menyerap PhG dan CMK-3 mempunyai prestasi penjerapan yang lebih baik daripada CMK-8 dan DMC. Ini menunjukkan bahawa saiz liang karbon mesoporous adalah lebih besar daripada molekul PhGs, dan saiz liang bukanlah faktor utama yang mempengaruhi kapasiti penjerapan untuk tiga karbon mesoporous. Kapasiti penjerapan dan kadar desorpsi CMK-3 masing-masing adalah sehingga 189.37 mg/g dan 94.96%. Kapasiti penjerapan CMK-3 adalah lebih tinggi daripada CMK-8. Oleh kerana isipadu liang dan luas permukaan khusus CMK-3 adalah lebih besar daripada DMC dan CMK-8, ini menunjukkan bahawa isipadu liang dan luas permukaan khusus adalah faktor utama yang mempengaruhi prestasi penjerapan.

Pengoptimuman Keadaan Penjerapan Pengoptimuman percubaan penjerapan untuk CMK-3 telah dijalankan menggunakan gabungan kedua-duanyaacteoside dan enchanoside. Suhu, pH dan kepekatan ialah faktor utama yang mempengaruhi prestasi penjerapan CMK-3. Oleh itu, kesan ketiga-tiga faktor yang mempengaruhi ini pada prestasi penjerapan CMK-3 telah disiasat.

Kesan Kepekatan Sampel terhadap Prestasi Penjerapan CMK-3

Kesan kepekatan sampel ke atas prestasi penjerapan CMK{{0}} ditunjukkan dalam Rajah 5. Apabila kepekatan meningkat, kapasiti penjerapan meningkat. Kapasiti penjerapan tidak lagi meningkat dengan peningkatan kepekatan sampel apabila kepekatan sampel dicapai pada 0.41 mg/g. Pada kepekatan awal sampel yang rendah, tapak aktif penjerap adalah mencukupi untuk penjerapan sejumlah kecil molekul PhGs. Sebaliknya, pada kepekatan awal sampel yang tinggi, jumlah tetap tapak aktif pada penjerap tidak dapat menjerap meningkatkan jumlah molekul PhGs. Oleh itu, kapasiti penjerapan CMK-3 untuk molekul PhGs cenderung untuk seimbang.

NATURAL CISTANCHE TUBULOSA UNTUK MENINGKATKAN FUNGSI SEKSUAL PHGS75% ECH 30% ACT 12%

Kesan pH pada Prestasi Penjerapan CMK-3

Rajah 6 menunjukkan kesan pH pada prestasi penjerapan CMK-3. Ia boleh dilihat daripada Rajah 6 bahawa nilai pH optimum ialah 6 untuk penjerapan PhG oleh CMK-3. Sebabnya adalah seperti berikut: PhGs mempunyai sejumlah besar kumpulan hidroksil fenolik dan tergolong dalam molekul berasid lemah, dan nilai pH yang berbeza mempengaruhi pengionan dan kestabilan molekul PhGs. Pengionan kumpulan hidroksil fenolik akan dihalang pada nilai pH yang rendah, manakala kestabilan kumpulan hidroksil fenolik pada PhG akan berkurangan pada nilai pH yang tinggi. Pengionan terhalang kumpulan hidroksil fenolik pada PhG mengakibatkan pengurangan dalam interaksi elektrostatik antara PhG dan CMK-3, mengurangkan prestasi penjerapan CMK-3 untuk PhG. Oleh itu, pH optimum ialah 6 untuk penjerapan CMK- 3.

Kesan Suhu pada Prestasi Penjerapan CMK-3

Suhu merupakan parameter penting dalam proses penjerapan. Suhu bukan sahaja mempengaruhi resapan molekul PhGs pada antara muka lapisan sempadan luaran tetapi juga di dalam liang penjerap. Rajah 7 menunjukkan kesan suhu pada kapasiti penjerapan CMK-3. Kapasiti penjerapan CMK-3 meningkat dengan peningkatan suhu daripada 30 hingga 60◦C. Telah dilaporkan sebab utama adalah bahawa tapak aktif meningkat dengan peningkatan suhu disebabkan oleh sifat endotermik proses, dan resapan intra-zarah penjerap meningkat dengan peningkatan suhu penjerapan (Peng et al., 2015). . Di samping itu, mobiliti molekul PhG meningkat dan rintangan resapannya berkurangan dengan peningkatan suhu. Kapasiti penjerapan berkurangan dengan peningkatan suhu apabila suhu ialah 60–80◦C. Ia menunjukkan bahawa suhu penjerapan mempunyai nilai optimum dan molekul PhGs mungkin tidak stabil pada suhu tinggi. Oleh itu, suhu penjerapan optimum dipilih untuk menjadi 60◦C.

Keadaan penjerapan optimum CMK{{0}} adalah seperti berikut: kepekatan sampel ialah 0.41 mg/g, pH larutan ialah 6, dan suhu penjerapan ialah 60◦C. Di bawah keadaan optimum, kapasiti penjerapan PhG dalam ekstrak mentah pada CMK-3 ialah 358.09 ± 4.13 mg/g, iaitu lebih daripada tiga kali ganda kapasiti penjerapan PhG pada resin makroporous (HPD300, 94.93 mg/g) (Liu et al., 2013). Sementara itu, kadar nyahjerapan CMK-3 adalah 94.67% lebih tinggi daripada resin makroporous.

Isoterma Penjerapan

Isoterma penjerapan ditunjukkan dalam Rajah 8A. Dengan peningkatan kepekatan keseimbangan, kapasiti penjerapan untuk PhG meningkat dan mencapai status tepu. Untuk memahami lebih lanjut prestasi penjerapan PhG pada CMK-3, isoterma penjerapan CMK-3 telah disiasat menggunakan model Langmuir dan Freundlich. Parameter penjerapan yang diperoleh daripada model yang berbeza memberikan beberapa maklumat berguna tentang mekanisme penjerapan. Rajah 8B dan C menggambarkan isoterma penjerapan CMK-3 yang dimodelkan oleh model Langmuir dan Freundlich.

Model Langmuir adalah berdasarkan andaian bahawa penjerapan berlaku di tapak homogen tertentu dalam penjerap, tiada interaksi yang ketara berlaku di antara spesies terjerap, dan penjerap telah tepu selepas satu lapisan

molekul penjerap terbentuk pada permukaan penjerap. Persamaan isoterma Langmuir linear boleh ditulis seperti berikut:

Model Freundlich biasanya digunakan untuk menerangkan ciri penjerapan permukaan berbilang lapisan dan heterogen (Wu et al., 2017). Bentuk linearnya diberikan seperti berikut:

di mana qm (mg/g) ialah kapasiti penjerapan monolayer maksimum teori, KL (mL/mg) ialah pemalar Langmuir yang berkaitan dengan tenaga penjerapan yang mencerminkan pertalian antara penjerap dan penjerap (Wu et al., 2017; He et al. , 2019), KF [(mg/g)•(mL/mg)1/n ] dan n ialah pemalar Freundlich. KF ialah penunjuk kapasiti penjerapan relatif, n berkaitan dengan magnitud daya penggerak penjerapan dan kepelbagaian tapak pengikatan, dan 1/n menunjukkan kelebihan penjerapan.

Parameter model isoterma diringkaskan dalam Jadual 3. Model Langmuir adalah lebih baik daripada model Freundlich untuk menerangkan data penjerapan PhG pada CMK-3, yang menunjukkan bahawa penjerapan PhG pada CMK{{2 }} ialah proses penjerapan monolayer yang mudah (Wang F. et al., 2017). Di samping itu, kehadiran yang mengandungi oksigen

kumpulan berfungsi pada permukaan CMK{{0}} mempertingkatkan penjerapan PhG. Jumlah maksimum penjerapan (qm) boleh mencapai 380.70 mg/g yang sama dengan nilai eksperimen. Di samping itu, nilai 1/n PhG dikira sebagai 0.22, iaitu<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. 

Kinetik Penjerapan

CMK{0}} kapasiti penjerapan telah disiasat sebagai fungsi masa untuk menentukan masa keseimbangan penjerapan dalam Rajah 9A. Penyiasatan menunjukkan bahawa kadar penjerapan keseimbangan secara beransur-ansur berkurangan dan secara beransur-ansur diratakan apabila kapasiti penjerapan menghampiri keseimbangan. Didapati bahawa keseimbangan penjerapan dicapai selepas 14 jam. Kadar penjerapan awal yang cepat mungkin disebabkan oleh kecerunan kepekatan yang tinggi antara PhG dan CMK-3 dalam larutan dan permukaan CMK-3 mempunyai ketersediaan tapak aktif yang besar.

Kinetik penjerapan dinilai dengan menggunakan model resapan pseudo-tertib pertama, tertib pseudo-kedua, dan intra-zarah. Graf terplot bagi model pseudo-tertib pertama, pseudo-second-order dan model penyebaran intra-zarah untuk penjerapan PhG pada CMK-3 ditunjukkan dalam Rajah 9B–D, masing-masing.

Bentuk linear model kinetik dinyatakan seperti berikut:

Pseudo-first-order (Li et al., 2017a):

Pseudo-second-order (Tang et al., 2018):

di mana K1 (1/min) dan K2 (g/mg·min−1 ) ialah pemalar kadar bagi persamaan kadar pseudo-tertib pertama dan persamaan kadar tertib pseudo-kedua. qe (mg/g) ialah kapasiti penjerapan teori pada keseimbangan.

Model resapan intra-zarah:

di mana Kp ialah pemalar resapan intra-zarah (mg/g min) dan C ialah pantulan kesan lapisan sempadan (mg/g).

Nilai pengiraan qe, pemalar kadar dan pekali korelasi ditunjukkan dalam Jadual 4. Model pseudo-second-order memberikan nilai R 2 0.998, manakala nilai R 2 bagi pseudo-first- model pesanan ialah 0.84. Ia membayangkan bahawa model pseudo-second-order mempamerkan hubungan linear yang lebih baik daripada model pseudo-first-order. Rajah 9C menunjukkan bahawa plot linear t/qe vs. t menunjukkan persetujuan yang baik dengan data eksperimen daripada model pseudo-second-order. Qe terkira pseudo-second-order adalah agak serupa dengan data eksperimen (Jadual 4). Keputusan ini menunjukkan bahawa pseudo-second-order adalah model kinetik yang lebih sesuai daripada pseudo-first-order.

Walau bagaimanapun, keputusan penilaian model pseudo-second-order tidak dapat menentukan mekanisme penjerapan yang berpotensi. Secara amnya diterima bahawa kinetik penjerapan dikawal oleh mekanisme resapan, yang terdiri daripada resapan luaran, resapan lapisan sempadan, dan resapan intra-zarah (Wong et al., 2019). Model resapan intra-zarah digunakan untuk menentukan sama ada resapan intra-zarah adalah langkah mengehadkan kadar.

Resapan intra-zarah dikatakan sebagai langkah mengehadkan kadar apabila qt vs. t1/2 adalah linear. Resapan intra-zarah adalah satu-satunya langkah mengawal kadar apabila lengkung melepasi asalan. Ia boleh dilihat dari Rajah 9D, resapan intra-zarah dikawal oleh dua peringkat yang berbeza. Peringkat pertama lengkung mewakili penjerapan permukaan. Peringkat kedua menunjukkan resapan intra-zarah dalam liang CMK-3. Oleh kerana plot resapan intra-zarah tidak melalui asal, model menunjukkan bahawa mekanisme penjerapan adalah lebih daripada satu mekanisme dan resapan intra-zarah bukanlah satu-satunya langkah yang mengehadkan kadar. Oleh itu, boleh disimpulkan bahawa mekanisme penjerapan PhG pada CMK-3 adalah rumit bahawa kedua-dua penjerapan permukaan luaran dan resapan intra-zarah berlaku serentak.

Eksperimen Berulang

Kebolehgunaan semula merupakan faktor penting dalam mempertimbangkan penggunaan dan nilai penjerap dalam aplikasi praktikal. Oleh itu, prestasi penjerapan kitaran CMK-3 untuk ekstrak mentah telah diuji. Rajah 10 menunjukkan keputusan penjerapan kitaran CMK-3 untuk ekstrak mentah Cistanche tubulosa. Ia boleh diperhatikan daripada Rajah 10 bahawa kapasiti penjerapan CMK-3 berubah daripada 358.09 ± 4.13 mg/g kepada 320.78 ± 5.62 mg/g selepas tiga kitaran penjerapan, yang menunjukkan CMK-3 adalah baik. kebolehulangan dan CMK-3 boleh digunakan berulang kali untuk menyerap PhG.

KESIMPULAN

Sifat penjerapan PhG pada tiga jenis karbon mesoporus telah disiasat dan karbon mesoporous sebelum dan selepas penjerapan telah dicirikan. Keputusan menunjukkan bahawa CMK-3 mempunyai luas permukaan khusus dan isipadu liang terbesar di antara tiga penjerap (CMK- 3, DMC dan CMK-8), dan ia boleh menyerap molekul PhGs dengan lebih berkesan daripada DMC dan CMK-8 daripadaekstrak Cistanche tubulosa.Kerana kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen pada permukaan CMK-3 boleh menyediakan sejumlah besar tapak penjerapan aktif untuk molekul PhGs. Selain itu, ikatan hidrogen terbentuk antara kumpulan hidroksil PhG dan kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen CMK- 3. Kapasiti penjerapan ekstrak mentah untuk PhG ialah 358.09 ± 4.13 mg/g pada keadaan optimum 0.41 mg/L, pH=6 dan 60◦C, dan kadar penyahjerapan sepadan CMK -3 ialah 95.02%. Data penjerapan mempamerkan bahawa penjerapan PhGs mengikut rapat model Langmuir dan model pseudo-second-order, model resapan intra-zarah mencadangkan bahawa langkah-langkah mengehadkan kadar penjerapan adalah model resapan intra-zarah. CMK-3 boleh digunakan sebagai penjerap yang berpotensi untuk menyerap PhG yang sangat cekap daripada Cistanche tubulosa.

EKSTRAK CISTANCHE TUBULOSA SEMULAJADI EKSTRAK HERBA CISTANCHE PHGS75% ECH 30% ACT 12%