新型色谱介质的制备及其性能表征

论文摘要

色谱介质对于色谱分离至关重要,是实现有效分离的关键,开发、研制新型色谱介质具有重要的现实意义。因此,本论文以新型色谱介质的合成为主要研究内容,并深入研究了它们作为色谱介质的结构和性能研究。采用自制亚微米级硫酸钠颗粒为固体致孔剂,环己醇和十二醇为液体致孔剂,甲基丙烯酸缩水甘油酯及二甲基丙烯酸乙二醇酯分别为单体和交联剂,通过原位聚合法合成了一种高渗透性整体柱分离介质。经二乙胺修饰后,制备了阴离子交换模式的介质。与不加硫酸钠颗粒合成的整体柱相比,这种超大孔整体柱介质对蛋白质保持高吸附容量的同时,柱效及渗透性都有了很大的提高。在成功合成高渗透性整体柱的基础上,为了提高介质的吸附容量,在整体柱孔道表面接枝带有功能团的聚合物长链,经二乙胺修饰后,得到了触须式阴离子交换模式的介质。介质经过接枝后,动态吸附容量比接枝前提高了2倍多,并且吸附容量不受流速影响。由于亲水性聚合物长链的存在,使蛋白质的传质阻力增加,柱效略有降低,但仍然具有较高的渗透性,显示了良好的应用性能。采用溶胶-凝胶模板法,利用自制琼脂糖凝胶球为模板、异丙醇钛为钛源合成了多孔二氧化钛微球。并通过详细考察模板、矿化时间、矿化次数、煅烧温度等因素,获得最佳合成条件。然后,将合成的二氧化钛微球装柱,进行色谱性能测试,考察了其机械强度、柱效及分离性能。通过对二氧化钛微球的色谱性能评价,发现其能够对分子结构差异比较小的碱性化合物基线分离,并且峰对称性很好,表现了良好的分离性能。在此基础上,在琼脂糖凝胶球内引入碳酸钙颗粒,通过溶胶凝胶-固相反应法合成了大孔钛酸钙微球。合成反应中,碳酸钙颗粒既是大孔致孔剂,也是生成钛酸钙的一种反应原料。实验中,详细考察了碳酸钙含量和温度对大孔钛酸钙微球的机械强度、孔道分布及比表面积等的影响。选择优化条件下合成的大孔钛酸钙微球进行色谱测试,与二氧化钛介质比较,显示其对碱性化合物非特异性吸附低,具有作为色谱介质的良好潜力价值。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物分离
• 1.2 生物分离和液相色谱技术
• 1.3 色谱介质的研究进展
• 1.3.1 薄壳型色谱介质
• 1.3.2 触须型色谱介质
• 1.3.3 流通色谱介质
• 1.4 流通色谱
• 1.4.1 流通色谱介质的结构
• 1.4.2 流通色谱原理
• 1.5 流通色谱研究现状及存在的问题
• 1.5.1 整体柱流通介质
• 1.5.1.1 整体柱的特点
• 1.5.1.2 整体柱的分类
• 1.5.1.3 整体柱的制备
• 1.5.1.4 整体柱的孔结构控制
• 1.5.2 微球流通介质
• 1.5.2.1 微球流通介质的特点
• 1.5.2.2 微球流通介质的分类
• 1.5.2.3 微球流通介质的制备
• 1.5.2.4 微球流通介质的孔结构控制
• 1.6 色谱介质表面修饰与生物大分子分离
• 1.6.1 功能性单体制备
• 1.6.2 色谱介质改性
• 1.6.3 接枝改性
• 1.7 本论文的选题思路及主要工作
• 第二章 新型高渗透性整体柱的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 聚合机理
• 2.3 离子交换机理
• 2.4 实验材料
• 2.4.1 实验试剂
• 2.4.2 实验仪器
• 2.5 实验方法
• 2.5.1 原料的纯化
• 2.5.2 硫酸钠颗粒的制备
• 2.5.3 整体柱的制备
• 2.5.3.1 传统整体柱的制备
• 2.5.3.2 高渗透性整体柱的制备
• 2.5.3.3 整体柱的修饰
• 2.6 整体柱的表征
• 2.6.1 整体柱的流通性能
• 2.6.2 整体柱的动态吸附容量
• 2.6.3 整体柱的柱效及动态孔隙率
• 2.7 结果与讨论
• 2.7.1 单体纯化
• 2.7.2 整体柱的非特异性吸附
• 2.7.3 整体柱的微观结构
• 2.7.4 整体柱的流通性
• 2.7.5 整体柱的动态吸附容量
• 2.7.6 动态吸附等温线
• 2.7.7 整体柱的柱效
• 2.7.8 线性梯度洗脱分离实验
• 2.7.9 上样量的影响
• 2.7.10 整体柱在制备与生物分离过程中的稳定性
• 2.8 小结
• 第三章 触须式高柱容量整体柱的制备及表征
• 3.1 引言
• 3.2 触须式聚合反应及吸附机理
• 3.3 实验材料
• 3.3.1 实验试剂
• 3.3.2 实验仪器
• 3.4 实验方法
• 3.4.1 触须式高渗透性整体柱的制备
• 3.4.1.1 高渗透性整体柱的制备
• 3.4.1.2 触须式整体柱的制备
• 3.4.1.3 触须式整体柱的修饰
• 3.5 触须式整体柱的表征
• 3.6 结果与讨论
• 3.6.1 聚合时间对整体柱微观形貌及性能的影响
• 3.6.2 动态吸附性能
• 3.6.3 触须式整体柱的流通性能
• 3.6.4 触须式整体柱的柱效
• 3.7 小结
• 第四章 二氧化钛微球的制备及表征
• 4.1 引言
• 4.2 反应机理
• 4.3 实验材料
• 4.3.1 实验试剂
• 4.3.2 实验仪器
• 4.4 实验方法
• 4.4.1 琼脂糖球制备
• 4.4.2 溶剂置换
• 4.4.3 二氧化钛微球的制备
• 4.5 二氧化钛微球的结构表征
• 4.5.1 样品形貌观察
• 4.5.2 样品晶型及晶粒大小分析
• 4.5.3 孔分布及比表面积
• 4.5.4 微球尺寸分布
• 4.6 色谱性能表征
• 4.7 结果与讨论
• 4.7.1 模板
• 4.7.2 溶胶-凝胶模板法
• 4.7.3 多孔二氧化钛微球
• 4.7.4 矿化时间对二氧化钛微球结构的影响
• 4.7.5 矿化次数对二氧化钛微球结构的影响
• 4.7.6 煅烧温度对二氧化钛微球结构的影响
• 4.7.6.1 热重分析
• 4.7.6.2 X 射线衍射分析
• 4.7.6.3 高分辨透射电镜分析
• 4.7.6.4 氮气吸附实验
• 4.7.7 色谱介质性能测试
• 4.7.7.1 表面性质
• 4.7.7.2 流通性
• 4.7.7.3 柱效
• 4.7.7.4 色谱分离
• 4.8 小结
• 第五章 大孔钛酸钙微球的制备及表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料
• 5.2.1 实验试剂
• 5.2.2 实验仪器
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 碳酸钙悬浮液的制备
• 5.3.2 琼脂糖/碳酸钙凝胶球的制备
• 5.3.3 溶剂置换
• 5.3.4 大孔钛酸钙微球的制备
• 5.4 钛酸钙微球的结构表征
• 5.5 色谱性能表征
• 5.6 结果与讨论
• 5.6.1 碳酸钙悬浮液
• 5.6.2 模板
• 5.6.3 大孔钛酸钙微球的制备
• 5.6.4 碳酸钙浓度对大孔钛酸钙微球结构的影响
• 5.6.5 碳酸钙浓度对大孔钛酸钙微球孔结构的影响
• 5.6.6 煅烧温度对大孔钛酸钙微球晶体结构的影响
• 5.6.6.1 热重-差热分析
• 5.6.6.2 X 射线衍射与高分辨透射电镜分析
• 5.7 大孔钛酸钙微球色谱性能测试
• 5.7.1 流通性
• 5.7.2 色谱分离
• 5.8 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 创新点
• 6.3 对今后工作的建议与展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 致谢