| 题名 | 液-液-液三相体系的成相规律及其萃取应用研究 |
| 作者 | 申淑锋 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-12 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 刘会洲 |
| 关键词 | 液-液-液三相体系 三相萃取 成相理论 青霉素 甘草 含酚废水 聚合物回收 |
| 其他题名 | Study on Phase-Forming Theory of Three-Liquid-Phase Systems and Its Extraction Application |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 由有机溶剂－聚合物－盐水四元组分形成的液－液－液三相萃取体系是近年来逐渐引起人们关注的一个新的研究领域。开展三相体系的成相行为、基础理论及应用方面的研究对于建立三相萃取平台技术有着重要的推进作用。 论文首先系统研究了体系中不同的三相成相组分以及温度对于有机溶剂－聚合物－盐－水四元体系相行为的影响，确定了形成稳定三相体系的规律性。 聚合物中的聚氧乙烯基团（EO）含量、溶剂类型和盐度对体系的相行为影响较大。EO基团含量约50 %的聚合物体系，随着盐度增加，体系经历了从两相经三相态再到两相的相转变过程，类似于表面活性剂微乳体系；对于EO含量约75 %的聚合物，在硫酸铵浓度为5 %-30 %的范围内均能形成稳定的三相体系。对于包含一定组成的聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物体系，中等碳链长度以上的烷烃（nc ≥ 6）和极性的酯类可以迅速形成三相体系，而长碳链的脂肪醇（nc ≥ 8）在一定的条件下也可以形成三相。结合不同聚合物体系的相行为，确定了聚合物的相对溶解度数（RSN）、Hoy溶解度参数（δ）及其氢键作用分量（δh）组合作为参数来选择形成稳定三相体系的聚合物成相剂。 采用未折叠的相四面体描述了水(W)-有机萃取剂(E)-聚合物(P)-硫酸铵(AS)四元体系的相行为，测定了由BA、EOPO2500、AS和水组成的四元体系在中等盐度范围内的三相相平衡数据；动态光散射（DLS）和冷冻蚀刻透射电镜（FFTEM）技术对三相体系测定结果表明，包含有不同聚合物的主体相具有复杂的微观结构和粒度分布特征，其差异性与聚合物的类型、组成和性质有比较重要的联系。 聚合物成相组分的水溶液在温度升高时其红外光谱特征峰呈现了不同的变化和规律性，且在接近其浊点温度时存在着突变的性质特征。随着聚合物中EO含量的降低，其水溶液的浊点明显降低。在浊点温度附近时，聚氧丙烯基团（PO）或EO嵌段分子与水分子间的相互作用减弱以及嵌段分子之间的相互作用增强成为微相分离的主要因素。对比纯聚合物水溶液，由一定系统组成包含EOPO2500的稳定三相体系，其中间相的浊点温度明显降低。 同时，论文在三相萃取体系的潜在应用领域如青霉素发酵体系、甘草提取液以及含酚废水中目标成分的分离提取方面进行了有意义的探索研究。 对于青霉素V体系，在传统两相萃取中加入少量的三相成相组分可以改善青霉素V在上相中的分配。三相萃取青霉素发酵滤液时没有明显的乳化现象，大部分色素分配在聚合物中间相，下相中BA的含量大幅度减少，有机上相中含水量略有降低。三相萃取过程中，pH和不同成相组分对青霉素V与前体在三相体系中的差别分配行为有较大的影响。在pH < 3.0时，90 %以上的青霉素被萃取到BA相，分离系数α可以达到2.0以上。分配物质本身和与主体相的性质变化是导致相间差异分配行为的重要原因。针对由青霉素生产6-APA的特点，提出了以三相萃取、连续反萃和气助溶剂萃取为核心技术的生产6-APA新工艺，将阶段收率提高约10 %。 分析确定了乌拉尔甘草的氨水提取液中的主要有效成分为甘草甙（LQ）和甘草酸（GA），开发了对GA和LQ的HPLC-ELSD定量检测方法。甘草提取液中的GA和LQ在不同的三相萃取体系相间可以获得不同特征的分配曲线，其中有机萃取剂和溶液的pH是影响两种有效成分分配行为的主要影响因素。在所考察的三相体系中，由EOPO2500、(NH4)2SO4 和TBP形成的三相体系可以提供分离纯化GA和LQ的合理工艺。研究表明三相成相剂和待分配物质之间的疏水相互作用和氢键相互作用及其大小是产生物质差别分配的主要推动力。 三相萃取处理多组分酚类废水是可行的。溶液的pH和成相组分均对酚类化合物的分配行为产生较大的影响。包含EOPO2500和BA的三相体系是分离苯酚（Ph）和对硝基苯酚（p-NP）的较理想的选择，在pH 8.43时分离系数可达到13以上。 结合实际萃取体系聚合物中间相的特点，提出了温度诱导技术与溶剂萃取相结合的EOPO2500回收工艺。在70 ℃时，诱导后聚合物相的浓度约50 %，接近储备溶液的浓度值，回收率达到95 %左右。采用极性和溶解度参数相近原则选择二氯甲烷作为萃取纯化EOPO2500的弱极性溶剂。萃取后大部分可溶性杂质分配在水相，而回收率随着中间相和二氯甲烷体积比的增加显著降低。当中间相和二氯甲烷体积比为1.0时，聚合物萃取回收率可达90 %以上。 结合三相萃取技术在不同复杂体系中应用的特点和分配特征，提出了在三相体系和应用领域的选择、分离纯化的工艺策略以及分配机制方面的一般规律性。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 175 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1027]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 申淑锋. 液-液-液三相体系的成相规律及其萃取应用研究[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2007. |
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