水溶性小分子醇-鹽雙水相體系的構(gòu)建及分相-分離機制和應(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程,通過研究鹽酸四環(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踐基礎(chǔ)。通過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,進一步論證了該方法的

2、可行性和萃取機制。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)則建立了快速計算液液相平衡組成的方法,計算得到了乙醇/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、程驗證了計算方法和結(jié)果的準確性。
　　 (2)通過計算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。陰離子半徑增大會拉平陽離子的鹽

4、析效應(yīng),當陰離子是無機陰離子CO2-3時,Na+的鹽析能力略大于K+；當陰離子是半徑較大的有機陰離子C6H5O3-7時,Na+的鹽析能力與K+基本一致。
　　 (3)研究了鹽、醇、溫度和pH值對雙水相體系的影響。結(jié)果表明,增加鹽和醇的用量均有利于液液相分離,當分相鹽濃度和體積一定時,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)對雙水相體系影響不同,在pH2.00～9.00條件下,pH值變化對液液相平衡沒有明顯影響；但在

5、強酸和強堿條件下,pH值變化對液液相平衡產(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。
　　 (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)。當硫酸銨濃度為0.50 g/mL,pH值為1.52時,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)素以陽離子的形態(tài)直接萃取至上相,實驗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,最高萃取率達到100％,這進一步說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值以及溫度會對雙水相萃取產(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)動力”。當選擇具有較強分相能力以及高濃度的分相鹽時,水溶性小分子醇富集的上相主要擔當“受體溶劑”的角色。當選擇分相能力相對較弱的鹽以及在低濃度下進行操作