离子交换型晶胶介质的接枝与性能研究

论文摘要

离子交换型超大孔连续床层析技术具有选择性好、吸附分离迅速、目标大分子在这些孔隙通道内传质阻力小、分离工序少等优点,在生物分离方面有重要应用前景。本论文制备了离子交换型晶胶介质,重点研究了阳离子交换型晶胶介质的制备条件与介质性能之间的关系;并探索了离子强度对阴离子交换型晶胶介质层析性能的影响规律,同时用阴离子交换型晶胶介质层析分离了啤酒酵母发酵液中的ATP。实验结果表明,孔内直接接枝法是将离子交换基团接枝到晶胶基质上的一种新颖并且简单有效的接枝方法。其原理是晶胶基质上的胺基在碱性条件下,由于二过碘酸合铜(Ⅲ)钾(Cu(Ⅲ)溶液)催化剂的作用失去一个氢成为带一个自由基的胺基,然后引发单体分子中的乙烯键打开与之发生聚合,从而将需要的官能团引入到晶胶介质上。接枝反应的条件:反应时间、温度,单体浓度、Cu(Ⅲ)浓度以及催化剂的配比对接枝效果的影响情况各不相同。反应温度越高或单体浓度越大,晶胶介质对蛋白质的吸附量也越大,但同时接枝前后晶胶介质的等板高度与轴向混合系数、渗透率的变化也越大;晶胶介质对蛋白质的吸附量随接枝反应时间的增加先增大后减小;Cu(Ⅲ)浓度与催化剂配比的改变对晶胶介质性能的影响并不十分显著;在本实验选取的反应条件内,晶胶介质的吸附量最大能达到2.6 mg/mL晶胶柱。离子交换型晶胶介质的层析性能会受盐离子强度与种类的影响。实验研究表明,晶胶介质对蛋白质的吸附量随着料液中阴离子浓度的增加而较小;阴离子所带的电荷数越多,对吸附量的影响程度越明显。此外,用叔胺基型阴离子交换晶胶介质可以快速有效地从酵母发酵液中直接分离ATP,仅一次层析分离操作,ATP的纯度就可以达到95.5%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 前言
• 第一章 超大孔连续床技术的国内外研究现状
• 1.1 超大孔连续床晶胶介质的制备
• 1.1.1 基质的选择
• 1.1.2 制备方法
• 1.2 功能基团的化学修饰
• 1.2.1 亲和型晶胶介质的制备
• 1.2.2 内嵌纳米粒晶胶介质的制备
• 1.2.3 离子交换型晶胶介质的制备
• 1.3 超大孔连续床的性能研究
• 1.3.1 孔隙结构分析
• 1.3.2 孔隙率测定
• 1.3.3 渗透性能测试
• 1.3.4 停留时间分布（RTD）测定
• 1.3.5 吸附层析性能的测试
• 1.4 超大孔连续床晶胶介质的应用
• 1.4.1 亲和型晶胶介质的应用
• 1.4.2 离子交换型晶胶介质的应用
• 1.5 小结
• 参考文献
• 第二章 孔内直接接枝法制备阳离子交换型晶胶介质
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 超大孔连续床晶胶基质的制备
• 2.2.2 二过碘酸合铜（Ⅲ）钾溶液的制备
• 2.2.3 阳离子交换基团的接枝
• 2.2.4 晶胶介质的性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 接枝反应的实现
• 2.3.2 反应时间的影响
• 2.3.3 单体浓度的影响
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸接枝反应条件的优化
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 阳离子交换型晶胶介质的制备
• 3.1.3 晶胶介质的性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 单体浓度的影响
• 3.2.2 反应时间的影响
• 3.2.3 反应温度的影响
• 3.2.4 Cu（Ⅲ）浓度的影响
• 3.2.5 催化剂配比的影响
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 离子强度对晶胶介质层析性能的影响
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 阴离子交换型晶胶介质的制备
• 4.1.3 阴离子交换型晶胶介质的性能研究
• 4.1.4 BSA浓度测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 阴离子交换型晶胶介质的制备与性能测试
• 4.2.2 离子浓度对阴离子交换型晶胶介质层析性能的影响
• 4.2.3 离子种类对阴离子交换型晶胶介质层析性能的影响
• 4.2.4 小结
• 参考文献
• 第五章 用阴离子交换型晶胶介质分离发酵液中的ATP
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 阴离子交换型晶胶介质的制备
• 5.1.3 阴离子交换型晶胶介质的性能测试
• 5.1.4 用阴离子交换型晶胶介质层析分离ATP
• 5.1.5 ATP纯度的分析方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 阴离子交换型晶胶介质的性能
• 5.2.2 去离子水作缓冲液分离ATP
• 5.2.3 0.01 M HCl作缓冲液分离ATP
• 5.3 小结
• 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 硕士期间论文发表情况