水溶性小分子醇-鹽雙水相體系的構(gòu)建及分相-分離機(jī)制和應(yīng)用研究.pdf

1、聚合物-鹽雙水相體系以及離子液體-鹽雙水相體系已成功用于抗生素的提取,但是成相物質(zhì)生產(chǎn)成本高以及分離回收的難題限制了這兩種雙水相體系在商品化生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用。本課題將水溶性小分子醇-鹽雙水相體系用于抗生素的提取過(guò)程,通過(guò)研究鹽酸四環(huán)素在兩相中的分配系數(shù)和萃取率,旨在為水溶性小分子醇-鹽雙水相體系分離純化極性或弱極性的生物活性分子提供理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。通過(guò)考察水溶性有色小分子甲基橙和羅丹明B的萃取率以及兩相的顏色變化,進(jìn)一步論證了該方法的

2、可行性和萃取機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)篩選得到了適用于水溶性小分子醇-鹽雙水相體系雙節(jié)線數(shù)據(jù)擬合的最佳方程W1=exp(a+6w0.52+CW2+dw22),基于該方程以及杠桿規(guī)則建立了快速計(jì)算液液相平衡組成的方法,計(jì)算得到了乙醇/正丙醇/異丙醇-(NH4)3C6H5O7雙水相體系以及乙醇-K3C6H5O7/Na3C6H5O7/K3PO4雙水相體系液液相平衡組成,并用Othmer-Tobias方程和Bancroft方

3、程驗(yàn)證了計(jì)算方法和結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　 (2)通過(guò)計(jì)算11種分相鹽在乙醇、正丙醇或異丙醇水溶液體系中的有效排出體積,得到了常用醇的分相能力及鹽離子的鹽析能力順序。醇的分相能力為正丙醇>異丙醇>乙醇。離子的鹽析能力在不同體系中略有不同,陽(yáng)離子的鹽析能力為Na+>Li+>NH+4,陰離子的鹽析能力為PO3-4>C6H5O3-7,HPO2-4>SO2-4>CO2-3,SO2-4的鹽析能力略大于CO2-3。陰離子半徑增大會(huì)拉平陽(yáng)離子的鹽

4、析效應(yīng),當(dāng)陰離子是無(wú)機(jī)陰離子CO2-3時(shí),Na+的鹽析能力略大于K+；當(dāng)陰離子是半徑較大的有機(jī)陰離子C6H5O3-7時(shí),Na+的鹽析能力與K+基本一致。
　　 (3)研究了鹽、醇、溫度和pH值對(duì)雙水相體系的影響。結(jié)果表明,增加鹽和醇的用量均有利于液液相分離,當(dāng)分相鹽濃度和體積一定時(shí),醇富集相體積與加入醇的體積線性相關(guān)。pH值在不同范圍內(nèi)對(duì)雙水相體系影響不同,在pH2.00～9.00條件下,pH值變化對(duì)液液相平衡沒(méi)有明顯影響；但在

5、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿條件下,pH值變化對(duì)液液相平衡產(chǎn)生影響,使上相體積減小。在7℃～40℃范圍內(nèi),溫度對(duì)水溶性小分子醇-鹽雙水相體系雙節(jié)線的影響很小,雙節(jié)線隨溫度升高略向左移動(dòng)。
　　 (4)研究了鹽酸四環(huán)素在乙醇/異丙醇/正丙醇-硫酸銨雙水相體系中的分配系數(shù)(K)以及萃取率(E1和E2)。當(dāng)硫酸銨濃度為0.50 g/mL,pH值為1.52時(shí),TC·HC1在正丙醇-(NH4)2SO4雙水相體系中的K和E1分別為40.43和90.67％,在

6、異丙醇-(NH4)2SO4雙水相體系中的K和E1分別為30.03和87.70％。通過(guò)調(diào)節(jié)雙水相體系兩相組成以及pH值,在不添加任何反應(yīng)試劑的條件下可將鹽酸四環(huán)素以陽(yáng)離子的形態(tài)直接萃取至上相,實(shí)驗(yàn)證明了用水溶性小分子醇-鹽雙水相體系提取親水性生物活性小分子的可行性。
　　 (5)在酸性和堿性條件下,成功將甲基橙和羅丹明B以不同形態(tài)萃取至乙醇/異丙醇/正丙醇-(Nt4)2SO4/(NH4)3C6H5O7/K2HPO4/K2CO3/K

7、3C6H5O7/K3PO4雙水相體系上相,最高萃取率達(dá)到100％,這進(jìn)一步說(shuō)明了水溶性小分子醇-鹽雙水相體系萃取極性或弱極性小分子產(chǎn)品的可行性。
　　 (6)研究發(fā)現(xiàn),醇、鹽、pH值以及溫度會(huì)對(duì)雙水相萃取產(chǎn)生影響。研究結(jié)果表明,“鹽析作用”是物質(zhì)在雙水相體系中不均衡分配的“主要驅(qū)動(dòng)力”。當(dāng)選擇具有較強(qiáng)分相能力以及高濃度的分相鹽時(shí),水溶性小分子醇富集的上相主要擔(dān)當(dāng)“受體溶劑”的角色。當(dāng)選擇分相能力相對(duì)較弱的鹽以及在低濃度下進(jìn)行操作