双水相萃取技术的研究现状与应用

双水相萃取技术的研究现状与应用

第36卷　第11期化　工　技　术　与　开　发Vol136　No111

2007

年11月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryNov12007

双水相萃取技术的研究现状与应用

辜　鹏,谢放华,黄海艳,王　丹

(湘潭大学化工化学学院,湖南湘潭　411105)

　　摘　要:双水相萃取技术是一种高效温和的新分离技术,在生物制药、分析检测、稀有金属分析等方面均有应用,特别是在生化分离工业中,比传统的萃取方法有着更加明显的技术和条件优势。本文综述了双水相技术的基本原理、应用方向、集成技术、热力学模型等,对双水相技术目前所存在的问题以及发展前景做了简要的论述。　　关键词:双水相萃取;生物技术;集成;热力学模型

　　中图分类号:TQ02818　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:167129905(2007)1120029205

　　液2液萃取技术是化学工业中普遍采用的一种

分离提纯方法。随着生物技术(如基因工程、蛋白质工程、代谢工程、细胞培养工程等)的高速发展,常规的萃取技术在这些领域中的应用受到限制,因为大(Aqueoustwo2工行业。双水相萃取技术始于20世纪60年代,1979年德国GDF和Kula[1]等人将双水相萃取应用于生物产品的分离,由于其条件温和,容易放大,可连续性操作,已经成功地应用于氨基酸、蛋白质和核酸的分离和提纯。国内自20世纪80年代开始对双水相萃取技术进行研究,经过20多年的发展,已经在生物制药、分析检测、稀有金属的分析分离等领域有研究和应用。　　目前国内外对双水相萃取技术的研究主要集中在:(1)双水相体系成相机理及热力学模型的探索。由于双水相体系自身的复杂性,目前还没有一套完整的理论来解释双水相体系,近年来对双水相液2液相平衡的热力学模型的研究非常活跃;(2)新型、高效、廉价的双水相体系的开发。如用低分子有机物与无机盐所形成的双水相体系来分离提取中草药。这种双水相体系的引入,可以大大节约能耗,降低成本,简化操作流程,提高产品收率,为大规模工业化的实现提供了可能;(3)双水相萃取技术应用领域的拓展,利用其它相关技术对双水相萃取过程优化。如双水相技术与相关技术的集成问题,就充分地利

用了双水相体系的技术和条件优势,为分离科学提供了新思维;(4)1当一定浓度的某种有机物水溶液与其它有机物水溶液,或者有机物水溶液与无机盐水溶液以一定体积比混合时,能够自然分相并形成互不相溶的双水相或者多水相体系,这就是双水相体系。从溶液理论来说,当2种有机物或者有机物与无机盐混合时,是分相还是混合成一相,取决于混合时的熵变和分子间的相互作用力。由于双水相体系本身的复杂性,体系的熵很难准确计算,分子间的相互作用力也不清楚,所以双水相的形成机理很复杂。

对于高聚物/高聚物双水相体系[2],用传统的理论来解释,是由于界面张力等因素形成两相之间的不对称,使得在空间上产生阻隔效应,使两相之间无法相互渗透,不能形成均一相,从而具有分离倾向,一般这种分离倾向的大小和形成双水相的2种物质的疏水性成线性关系。对于有无机盐存在的双水相体系,以及新开发的表面活性剂双水相体系,这种解释就无能为力了。表1是各种双水相体系的成相原理。

由表1可知,不同的成相原理可以解释不同组成的双水相体系,但各种原理并不能普遍适用,而且各种原理间的相互关系也十分复杂。因此双水相体系的成相原理以及溶液理论有待进一步深入研究。

作者简介:辜鹏(19822),男,湖南湘乡人,湘潭大学硕士研究生,研究方向:精细化工,化工分离与传质过程,电话:07322

2352739,13100320807(手机),E2mail:gupeng1982807@sina.com

收稿日期:2007205214