二酒石酸钠二水合物和聚乙二醇的双相水系扩展热力学模型的实验

曼梅聊娱乐 2023-10-06 10:44:00
前言

在目前的研究中,获得了含有聚乙二醇的水性两相体系在不同分子量-二酒石酸钠二水合物-水的液-液平衡数据。确定了上述系统的二偶曲线,并研究了聚合物分子量对二偶曲线、联络线和两相区域尺寸的影响。

结果表明,增加聚合物的分子量可以增强体系的双相面积。两个研究模型都能够关联相关二进制和 三元系统成功。可以看出,与扩展的网络活性系数模型相比,扩展的维里模型可以更好地呈现数据。

液-液萃取是一种解决方案

在现有的化学产品分离方法中,液-液萃取是一种合适的解决方案。通常,在液-液萃取中,一种组分在彼此不溶或混溶性有限的两相之间转移。然而,在工业中使用有机溶剂进行液-液萃取并不适合生物制品的回收。

因为蛋白质和酶等生物分子在这种溶剂中很容易变性。因此,用水代替有机溶剂可能是液体提取生物分子的正确方法,称为水性两相系统。在水性两相体系中通常有两种不混溶的水溶液。它们通常包括两种聚合物或一种聚合物和一种盐。

此外,离子液体等各种溶剂已被用于构建自动变速器。然而,其中一些溶剂的高成本和毒性限制了它们在生物化合物分离方面的应用。

由聚合物和盐组成的水性两相体系比聚合物-聚合物体系更具优势。因为前一种成分的组合导致两个相具有较低的粘度和价格。此外,它需要较短的持续时间来拆分两个阶段。聚合物-聚合物体系的高粘度和成本限制了其在工业规模的应用。

因此,聚合物盐自动变速器是最适合生物分离的系统之一。众所周知,各种因素会影响水性两相体系中生物分子的有效分离。这些因素包括生物分子的大小、聚合物的分子量、酸碱、温度以及聚合物和盐的类型。一些研究人员研究了上述参数对不同自动变速器形成的影响。

热力学模型预测

库拉研究了双相水萃取在实验和工业规模上分离酶和蛋白质的应用,报道了一系列具有不同阴离子的钠盐的水性双相形成。此外,他们还报道了一系列由聚乙二醇形成的分子量为3350的金属硫酸盐自动变速器。

高评估了聚乙二醇分子量对硫酸铵-聚乙二醇水性两相体系双偶曲线的影响。Waziri等人研究了酸碱和氯化钾浓度对含有酸碱响应共聚物和聚乙二醇的水性两相体系的双偶曲线和相行为的影响。

虽然,由于环境问题,废水流中高浓度的这种盐是不可取的。其同事表明,聚乙二醇和柠檬酸钠由于其可生物降解和无毒的特性可用于胰酶的分离。聚乙二醇主要与磷酸盐和硫酸盐一起使用。

除了经典的自动变速器之外,还研究了某些溶剂对双相区域形成的影响。一些材料的分离是通过这样的系统进行的。二酒石酸阴离子是众所周知的,并且易于百分百生物降解。它被用作食品和饮料产品中的味觉增强剂,使用时不会出现污染问题。

因此,二酒石酸盐+聚乙二醇+水可能是考虑环境保护的生物材料提取的可行替代方案。将这些系统准确地应用于生物分离需要有关可用化合物的相行为和平衡组成的信息。很少有研究在有限的条件下获得含有二酒石酸钠的自动变速器的此类数据。

然而,在将聚合物储备溶液添加到二酒石酸钠水溶液混合物之前,对酸碱进行调节和测量。在一个分子量的聚合物和各种温度下研究了相同的系统,而无需调整和报告溶液的酸碱值。

由于在不同操作条件下对所有组合物和混合物进行实验既昂贵又耗时,因此热力学建模可以作为设计和应用自动变速器的强大工具,特别是用于工业目的。除了实验之外,还使用了各种热力学模型来预测两个不混溶相的平衡组成。

液-液平衡相关性的热力学模型通常包括活动系数方程。它们被分为不同的类别,并使用了不同的概念,如晶格理论、局部组成概念和维里渗透压理论。例如,在晶格理论中,分子应该固定在晶格中并在它们的位置振动。

应用了这样的模型来关联聚合物水性两相系统上生物材料分离的数据。此外,一些著名的局部组成模型,网络活性系数 被用来描述相平衡下的自动变速器。此外,基于局部组成概念在自动变速器中开发和检查了其他多余的吉布斯能量模型。

另一组热力学模型结合了麦克米兰和迈耶的维里渗透压理论和希尔理论。自动变速器相位平衡计算模型已有报道并应用。此外,还利用活性系数方程中不同项的组合。

研究并开发了由两种聚合物混合形成的水性双相体系的热力学模型。Perez等人应用了皮泽模型的扩展来描述琥珀酸钠盐,聚乙二醇和水系统中的液-液平衡。

在该模型中,考虑了聚合物分子的组合效应。此外,格罗斯曼及其同事的聚合物溶液模型的新扩展被应用于过量吉布斯能量的短程相互作用部分。与先前研究的模型相比,他们可以从该模型中获得更好的数据表示。

此外,还提出了一些聚合物盐自动变速器的扩展局部组成模型,这些模型显示了平衡组合物的可靠结果。本研究旨在获得一套适用于生物制品分离的三元体系相平衡数据。所提供的数据是新的,以前没有在文献中报道过。

该研究的重点是物种在没有任何缓冲液的情况下的真实分子间相互作用。建模涉及活动系数的使用,由于这种LLE系统非常不理想,因此使用适当的二元相互作用参数似乎是必要的。这些模型成功地应用于关联实验数据。

浊度滴定法

将硅胶作为干燥剂应用于干燥器中。然而,盐在使用前没有在干燥器中保存很长时间。当从供应商处收到盐时,立即制备盐的储备水溶液。所有材料和化学品均未经进一步净化。双蒸水用于制备溶液。

在滴定过程中,使用磁力搅拌器搅拌盐溶液。溶液变浑浊的点显示了向双相区域的过渡的组成和二元曲线的第一个点。双偶曲线的下一个点可以通过向浑浊混合物中加入已知量的水滴使其透明并再次用聚合物溶液滴定透明混合物直到可见混合物来获得。

在水溶液中存在二酒石酸钠二水合物和聚乙二醇的所有实验中获得的酸碱值在6.9和7.1之间。为了确定联络线,制备具有已知聚合物,盐和水三元混合物成分的进料样品,这些成分落在双相区域,并在20厘米中搅拌15分钟猎鹰™锥形管。

三元系统联络线的长度不同

在我们的计算中,将两摩尔水合盐中的水合物添加到混合物的含水量中。因此,所呈现的结果基于无水盐的浓度。该方法应用于建模部分的所有数据表和活动系数的计算。这些数据显示了每个三元系统的双相区域。

虽然在应用聚乙二醇 22和聚乙二醇 4000进行两相形成之间没有观察到双相面积的显着增加,但通常可以看出双相面积随着聚乙二醇分子量的增加而增加。通过提高聚乙二醇的分子量,聚合物的链长和疏水性增加。因此,它导致三元混合物分裂成两相的更多趋势。

这是因为聚乙二醇随着分子量的增加而变得更加疏水。因此,通过增加聚乙二醇分子量将水从富含聚乙二醇的相驱动到富盐相。因此,富聚乙二醇相的聚乙二醇浓度增加,而富盐相的聚乙二醇浓度会稍微稀释一些。

三元系统中联络线的长度是不同的。每条联络线的进料组成放置在直线上。可以看出,进料中聚合物和盐的浓度增加导致联络线长度增加。在较高浓度的聚乙二醇和盐下,观察到聚乙二醇的疏水性更强。这意味着溶剂倾向于移动到富盐相,并增加富含聚合物相中聚乙二醇的浓度。

因此,联络线长度和双相面积增加。联络线长度的增加表明顶部和底部相浓度之间的差异更大,因此发生更好的相分离。对于具有不同聚乙二醇分子量的其他研究系统,也观察到了相同的趋势。

笔者认为

对上述三元系统的研究表明,这种组分组合导致在组分的特定质量分数下形成两个独立的相。考虑到二酒石酸盐的可生物降解特性,它可以是分离抗生素和氨基酸等生物产物的适当成分。

本研究检查了不同分子量的聚乙二醇。获得的结果表明,使用具有较高分子量的聚乙二醇会导致双相区域的增加。较高分子量的聚乙二醇表现出更疏水的性质。此外,联络线的测定表明,饲料中聚合物和盐浓度的增加会增加相关联络线的长度。

因此,在进料中以较高浓度施用更高分子量的聚乙二醇以形成两个液相和分离生物分子是有利的。得到了上述三元体系的折射率,并与二元水-酒石酸钠体系的折射率进行了比较。折射率随着溶液中聚合物浓度的增加而降低。

所研究的三元系统的热力学模型显示了两种被研究的活性系数模型的能力。获得了两种模型的相互作用参数,可用于预测同一体系中的液-液平衡。结果对比表明,所提出的扩展模型优于扩展网络活性系数模型在关联所研究的三元系统的平衡数据方面。

参考文献

卡瓦吉《 白共晶脂肪酸相变材料性质预测温奇姆》

希梅切《由脂肪酸乙酯和烷烃组成的二元混合物的固液相图》

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