丙烯酸型树脂的胺化与分离葡萄糖—谷氨酸的性能研究

论文摘要

味精广泛应用于食品、医药、工业及农业等方面,年产100多万吨。传统生产味精的方法为等电离交法。该法污染严重,在生产味精的同时,需要消耗大量酸碱,不仅增加了经济成本,而且对环境造成了污染。为了从根本上消除污染,本文研究了一种新的味精清洁生产工艺即采用丙烯酸阴离子树脂作为固定相,水作为流动相,色谱法分离谷氨酸和葡萄糖。该法不仅显著降低了污染,还降低了生产成本。主要研究结果如下:（1）研究了时间、温度、胺化剂的量以及胺化剂的种类对丙烯酸树脂胺化反应的影响。结果发现:从红外谱图上无法分辨不同胺化剂形成的不同结构的功能基团。胺化温度是对树脂性能影响最大的因素,反应温度升高,树脂交换容量先增大后减小,160℃时交换容量最大,大于160℃后,由于高温下发生附加交联,交换容量减小;温度从100℃升高到180℃,树脂增重率从50%上升到100%。树脂的pKb值与胺化过程中的各个条件无关。胺化剂上活性点数目增加,交换容量增加,胺化量增加,pKb减小;活性点数目与交换容量之间成线性关系,y=0.076x+2.7177,R2=0.9999。混合胺化剂树脂的交换容量低于多乙烯多胺类单一胺化剂树脂的交换容量。（2）研究了不同反应条件对羟甲基化反应的影响。结果发现:各因素对羟甲基化反应的影响顺序是pH>温度>时间>投料比。pH对羟甲基化反应的影响最大; pH在10-11之间树脂的交换容量相近,pH在8-9之间树脂的交换容量相近,pH=10比pH=9树脂的交换容量低大约33%;pH在8-10之间,pH增加,增重率增加,pH在10-11之间,pH增加,由于水解副反应,增重率减少。增重率随时间增大而增加,反应时间5小时比2小时增重率增加15%;交换容量随时间的增大而减小,5小时比2小时交换容量减小10%。交换容量随温度先减小后增大,50℃时交换容量最小,增重率和甲醛反应率随温度先增大后减小,50℃时增重率和甲醛反应率最大;投料比对交换容量、增重率、甲醛反应率影响不大。（3）用制备的胺基树脂作为色谱固定相,色谱分离谷氨酸-葡萄糖体系,研究了固定相、流动相以及色谱条件对谷氨酸-葡萄糖体系分离度的影响。结果发现:功能基团相同,pKb值相同的树脂,交换容量越大,分离度越大。功能基团相同,pKb值相同的树脂,胺化量越大,分离度越大。相同交换容量的胺基树脂,pKb越小,越有利于葡萄糖和谷氨酸的分离。柱温越高,越有利于组分的完全分离;流速越大,分离度越大。羟甲基化后树脂对葡萄糖-谷氨酸的分离度高于原胺基树脂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 丙烯酸树脂的简介
• 1.1.1 丙烯酸树脂的特点
• 1.1.2 丙烯酸树脂的合成
• 1.1.3 丙烯酸树脂的用途
• 1.2 离子交换色谱技术及应用
• 1.2.1 离子交换色谱的分离机理
• 1.2.2 分离度
• 1.3 丙烯酸树脂的胺化研究
• 1.4 丙烯酸树脂的改性研究
• 1.4.1 羟甲基化反应
• 1.4.2 Mannich 缩合反应
• 1.4.3 磺甲基化反应
• 1.4.4 Hofmann 降解反应
• 1.5 谷氨酸－葡萄糖的色谱分离研究
• 1.6 立题依据
• 1.7 研究内容
• 第二章 丙烯酸树脂的胺化研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂和仪器
• 2.2.2 实验方法和步骤
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 红外光谱的分析
• 2.3.2 恒温条件下胺化温度对胺基树脂物化性质的影响
• 2.3.3 恒温条件下胺化时间对胺基树脂物化性质的影响
• 2.3.4 恒温胺化的正交实验设计与分析
• 2.3.5 阶梯升温条件下胺化时间对胺基树脂物化性质的影响
• 2.3.6 阶梯升温胺化的正交实验设计
• 2.3.7 胺化剂的种类与树脂物化性质的关系
• 2.3.8 混合胺化剂的胺化研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 胺基丙烯酸树脂的羟甲基化研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果讨论与分析
• 3.3.1 反应体系的温度对羟甲基化反应的影响
• 3.3.2 反应体系的pH 对羟甲基化反应的影响
• 3.3.3 羟甲基化反应正交实验优化
• 3.4 本章小结
• 第四章 色谱法分离谷氨酸－葡萄糖的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂和仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果讨论与分析
• 4.3.1 固定相对葡萄糖、谷氨酸分离的影响
• 4.3.2 色谱条件的确定
• 4.3.3 分离组分的pH 值对分离度的影响
• 4.4 本章小结
• 4.4.1 胺基丙烯酸树脂对分离度的影响
• 4.4.2 羟甲基化树脂对分离度的影响
• 4.4.3 色谱分离条件对分离度的影响
• 4.4.4 胺基丙烯酸树脂与羟甲基化树脂间的比较
• 第五章 结论与展望
• 5.1 丙烯酸树脂的胺化研究
• 5.2 胺基丙烯酸树脂的羟甲基化研究
• 5.3 色谱法分离谷氨酸－葡萄糖的研究
• 5.3.1 胺基丙烯酸树脂对分离度的影响
• 5.3.2 羟甲基化树脂对分离度的影响
• 5.3.3 色谱分离条件对分离度的影响
• 5.3.4 胺基丙烯酸树脂与羟甲基化树脂间的比较
• 5.4 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文