【正文】 劑苯并 噻唑 重氮氨基偶氮苯，并研究了 TritonX100 存在下，在 的介質(zhì)中，其與鋅的顯色反應(yīng)。劉俊康等研 究了乳化劑 OP 存在下，在 的介質(zhì)中，鋅與鄰 羧基苯基重氮氨基偶氮苯發(fā)生的顯色反應(yīng)， 為 105L/mol cm。用于直接測定食品包裝材料中的鋅，并與原子吸收光譜法對(duì)照，結(jié)果滿意。 （ 5）三苯甲烷類顯色劑 章鵬飛等研究了在 pH5 的 HOAcNaOAc 緩沖溶液中鋅與二甲酚橙的顯色反應(yīng)。該方法能消除顯色液中剩余二甲酚橙吸收影響，從而使靈敏度提高。夏暢斌等報(bào)道了Zn(II)SCN羅丹明 BPVA 高靈敏度顯色反應(yīng)體系，建立了測定礦泉水中痕量鋅的新方法，ε高達(dá) 106 L/mol cm，是目前光度法測定鋅的最靈敏方法之一。但該體系對(duì)溫度要求高宜控制在 15~20℃，溫度低于 15℃顯色不完全，高于 20℃吸光度下降。 方案論證 綜上所述，近年來微量鋅的光度分析取得了較大進(jìn)展，各類試劑的靈敏度均有所提高，摩爾吸光系數(shù)一般達(dá)到 104~105，個(gè)別的達(dá) 106。由于各類試劑的選擇性和充分利用掩蔽效應(yīng)，一般無需分離即可直接測定人發(fā)、血清、水質(zhì)及食品中的鋅。 總之，近幾年來關(guān)于鋅的測定方法很多，而且不同的分析方法有各自不同的優(yōu)點(diǎn)。其中報(bào)道最多的是分光光度法，這種方法靈敏度高，選性好，操作 簡便，快速準(zhǔn)確；其他的分析方法，如庫侖分析法在測定鋅中的應(yīng)用比較少。若能將化學(xué)的分離富集技術(shù)或生富集技術(shù)與現(xiàn)代儀器技術(shù)相結(jié)合測定鋅，將會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。對(duì)食品中鋅的研究對(duì)現(xiàn)代人的生活起到很大的作用，對(duì)鋅含量的測定的技術(shù)將廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活中。 3 方案論證 萃取技術(shù)在分離領(lǐng)域有著悠久的歷史和豐富的內(nèi)涵，液 液萃取更以其操作簡便、處理量大、設(shè)備簡單、投資小的優(yōu)點(diǎn)在精細(xì)化學(xué)品、生物、制藥、食品、稀有金屬分析等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的液 液萃取技術(shù)由于使用大量的有機(jī)溶劑而不可避免地危害環(huán)境。近 年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型的萃取技術(shù)也隨之問世，如雙水相萃取、反膠束萃取等，這些新技術(shù)以其各自獨(dú)特的優(yōu)勢在不同的生產(chǎn)領(lǐng)域得到了應(yīng)用 [1]。其中雙水相萃取 (Aqueous twophase extraction，簡稱 ATPE)以萃取條件溫和、操作簡便投資小、以水為溶劑、無有機(jī)溶劑殘留、過程易于放大等優(yōu)點(diǎn) [2]在基因工程 [3]、天然藥物化學(xué)成分的萃取 [4]、生物制藥 [4]、食品生產(chǎn) [5]等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 雙水相體系的形成、種類和成相機(jī)理 將兩種不同水溶性聚合物的水溶液混合時(shí)，當(dāng)聚合 物濃度達(dá)到一定值時(shí)，體系會(huì)自發(fā)地分成兩個(gè)互不相溶的水相，兩相中均含有大量水 ， 構(gòu)成雙水相體系 (Aqueous twophase system，簡稱 ATPS)?；虍?dāng)一種聚合物與一種鹽溶于同一種溶劑時(shí)，當(dāng)聚合物或無機(jī)鹽的濃度達(dá)到一定值時(shí)，也會(huì)生成互不溶的兩個(gè)水相。因?yàn)槭褂玫娜軇┒际撬?，故稱為雙水相體系。 雙水相體系的形成 雙水相萃取技術(shù)是隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的新型分離技術(shù)。現(xiàn)代生方案論證 物技術(shù)的發(fā)展在很大程度上依賴于生物分離技術(shù)的開拓和進(jìn)展。因此，尋求快速高效、經(jīng)濟(jì)簡便、適用于生物產(chǎn)品分離和純 化的技術(shù)便十分迫切。雙水相萃取技術(shù)正是隨著這種需求而發(fā)展起來的。 1896 年，荷蘭微生物學(xué)家 Beijerinck[6]發(fā)現(xiàn)當(dāng)明膠與瓊脂在一定濃度范圍內(nèi)相混合時(shí)，得到一個(gè)不透明的溶液，隨即分成兩相，上相含有大部分的明膠，下相含有大部分的瓊脂。兩相的主要成分都是水，而互不相溶，因此，稱之為雙水相。這是人類對(duì)于雙水相體系最早的認(rèn)識(shí)。這種現(xiàn)象現(xiàn)在稱之為 ” 聚合物的不相溶性 ” 。 此外，某些聚合物溶液與一些無機(jī)鹽等低相對(duì)分 子量化合物的溶液相混合時(shí)，只要濃度達(dá)到一定值，體系也會(huì)形成兩相。 這就是最為常見的聚合物一低相對(duì)分子量 化合物雙水相體系，主要有 ： PEG/磷酸鉀、 PEG/磷酸按、 PEG/硫酸鈉、 PEG/硫酸按、PEG/葡萄糖等。上相富含 PEG，下相富含無機(jī)鹽或葡萄糖。 從熱力學(xué)的角度上來講，當(dāng)兩種高聚物溶液互相混合時(shí)，是否相溶決定于混合時(shí)熵的增加和分子間作用力兩個(gè)因素。兩種物質(zhì)混合時(shí)熵的增加與分子數(shù)有關(guān)，根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知，組分間混合是熵增加的過程，因 而可自發(fā)進(jìn)行。分子間作用力可看作是分子中各基團(tuán)間相互作用力之和， 分子越大，作用力也越大。當(dāng)兩種高分子聚合物之間存在相互排斥作用時(shí)，由于分 子量較大，分子間的相互排斥作用與混合 過程的熵增加相比占主導(dǎo)地位。因此， 一種聚合物的周圍將聚集同種分子而排斥異種分子，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，即形成分別富含不同聚合物的兩相。 雙水相體系的種類 目前已有的雙水相體系根據(jù)成相物質(zhì)的不同可分為以下類型 (見表 1)。常用的雙水相體系一種類型是兩種非離子型聚合物，另一種類型是一種聚合物與一種無機(jī)鹽組成的體系，如 ： 葡聚糖 /磷酸鹽、聚醚 /磷酸鹽、甲基纖維素 /硫酸鹽、聚乙二醇 /硫酸鹽。聚乙二醇 無機(jī)鹽體系的萃取專一性高，而且價(jià)格低廉，是最為常用的雙水相體系 方案論證 表 l 幾種典型的雙水相體系 Table 1 Some types of aqueous two Phase systems 聚合物 水 高分子電解質(zhì) 聚合物 水 高分子聚合物 高分子電解質(zhì) 水 聚合物 低分子量組分 水 聚丙烯乙二醇 甲氧基聚乙二醇 聚乙二醇 聚乙烯醇 聚乙二醇 葡聚糖 聚吡咯烷酮 甲基纖維素 硫酸葡聚糖鈉鹽聚丙烯乙二醇 羧甲基葡聚糖鈉鹽 甲基纖維素 硫酸葡聚糖鈉鹽羧甲基纖維素鈉鹽 硫酸葡聚糖鈉鹽羧甲基纖維素鈉鹽 聚丙烯乙二醇 磷酸鉀 甲氧基聚乙二醇磷酸鉀 聚乙二醇 磷酸鉀 聚丙烯乙二醇 葡萄糖 雙水相體系最初發(fā) 現(xiàn)于高分子聚合物的水溶液，當(dāng)時(shí)研究者普遍認(rèn)為當(dāng)兩種高聚物混合后，由于聚合物分子之間的相互排斥作用和空間位阻效應(yīng)，使其無法相互滲透，不能形成均一相，因此分子間的排斥作用與混合過程的熵增相比占主導(dǎo)地位，聚合物分子的周圍最終聚集同種分子而排斥異種分子，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，即形成分別富含不同聚合物的兩相件 [79]，符合相似相容性原則。從微觀結(jié)構(gòu)看，聚合物分子被周圍的水分子強(qiáng)烈水化，這會(huì)誘導(dǎo)周圍的水分子有一定的取向，由于兩種聚合物周圍的水分子結(jié)構(gòu)不相容，有較明顯的排斥作用，從而形成界面。但隨著高聚物 無機(jī)鹽、低分子量的某 些表面活性劑之間，以及很多普通有機(jī)物和無機(jī)鹽之間的新型 ATPS 被不斷開發(fā)出來，這種觀點(diǎn)的傳統(tǒng)地位受到了挑戰(zhàn)。對(duì)于這些新型兩相體系形成機(jī)理的解釋也是多種多樣 [10]： 大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為高聚物 無機(jī)鹽 H2O 型雙水相體系的形成是鹽析作用的結(jié)果 [8， 11]； 表面活性劑混合溶液形成雙水相的機(jī)理，以 Blankstein 等為代表的學(xué)者認(rèn)為是表面活性劑混合溶液中不同的組成和結(jié)構(gòu)的膠束平衡共存的結(jié)果 [8，1213]； 普通有機(jī)溶劑乙醇、丙醇等與無機(jī)鹽形成雙水相的機(jī)理是有機(jī)溶劑與無機(jī)鹽爭奪水分子形成締合水合物的結(jié)果 [8， 1415]； 顯然，以上這些理論的解釋都有其科方案論證 學(xué)和正確的一面 ， 還有待于進(jìn)一步的探索。但有學(xué)者提出了關(guān)于 ATPS 的雙結(jié)線模型(bimodal model)[l618] (見圖 1)， 該模型通過定義分子間相互作用的表觀排斥體積(apparent excluded volume)， 在統(tǒng)計(jì)幾何學(xué)的基礎(chǔ)上與 ATPS 的物化性質(zhì)特別是界面特性 (界面張力及界面粘彈性等 )進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，進(jìn)而為研究 ATPS 的成相機(jī)理和分配原理提供了理論參考 圖 l 雙水相體系的雙結(jié)線模型 Fig. 1 1The bimodal model of aqueous two Phase system 圖 中的曲線為雙結(jié)線 (Binodal)，雙結(jié)線以下的區(qū)域?yàn)榫鄥^(qū)，以上的區(qū)域?yàn)閮上鄥^(qū)，也稱為工作區(qū)。連接雙結(jié)線上兩點(diǎn)的直線稱為系線 (Tieline，簡稱 TL)，表示了雙水相體系達(dá)到相平衡時(shí)上、下相組成和總組成的關(guān)系。系線上的各點(diǎn)上下相的組成相同，而體積不同，上下相的體積比近似服從杠桿規(guī)則，即 其中， tV 和 bV 分別為上相和下相體積 ， tA 和 bA 分別為 A 點(diǎn)與 B 點(diǎn)和 A 點(diǎn)與 T點(diǎn)之間的距離。 系線長度 (tieline length)通過下式計(jì)算 ： tbbtVA?方案論證 4 2 422 ()P E G N H S OTLL WW? ? ? ? ? 代表上下相的濃度差。一般情況下，體系對(duì)被分配物質(zhì)的處理能力與系線長度成正比。由于體系的相比沿著系線呈規(guī)律性的變化，因此可以根據(jù)相圖人為的調(diào)控體系組成，改變相比，提高目標(biāo)物質(zhì)的回收率。但是，如 果相比過大或過小，在提高被分配物質(zhì)回收率的同時(shí)也將降低其純度，影響提純效果，因此在應(yīng)用過程中需綜合考慮回收率與純化效果間的相互關(guān)系，以保證體系萃取效率的最優(yōu)化。 雙水相萃取技術(shù) 雙水相萃取技術(shù) (Aqueous twophase extration teique， ATPET)又稱為水溶液兩相分配技術(shù)。最先是由瑞典 lund 大學(xué)的 Albertsson 及同學(xué)們提出的。即利用雙水相成相現(xiàn)象和待分離的物質(zhì)在兩相的分配系數(shù)的不同來實(shí)現(xiàn)分離和提純的 目的。該技術(shù)一出現(xiàn)，就被認(rèn)為是生物產(chǎn)品分離和提純的一個(gè)有效方法 。 1956 年 ， Albertsson 利用此現(xiàn)象成功地分離了葉綠體 [6]，并開創(chuàng)了雙水相萃取技術(shù)，從此之后，此技術(shù)才逐漸發(fā)展起來。雙水相萃取技術(shù)是一種引人注目的、極有前途的新型分離技術(shù)，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和生物化工 []等領(lǐng)域。 雙水相體系的分配原理 有關(guān) ATPS 萃取方面的報(bào)道己有很多，但其影響因素卻非常復(fù)雜，很難用完整的熱力學(xué)理論體系來描述。但雙水相萃取技術(shù)從原則上講與一般溶劑萃取有許多共同之處。在滿足成相的條件下，待分離物質(zhì)若在兩水相之間存在分配系數(shù)的差異，就可能實(shí)現(xiàn)分離 提純。溶質(zhì)在雙水相中的分配系數(shù)也用平衡狀態(tài)下相和上相中溶質(zhì)的總濃度之比來表示，其萃取原理是基于物質(zhì)在兩相之間的選擇性分配。當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入雙水相體系后，由于各種表面性質(zhì)、電荷作用等各種因素 [2l]的影響，使其在上、下兩相中的濃度不同，兩相的濃度比 — 分配系數(shù) K 也就不同。借此就可以利用雙水相體系進(jìn)行物質(zhì)的分離。與傳統(tǒng)的萃取相比，該分配系數(shù)更大或更小。而且將要分離的物質(zhì)在很大的濃度范圍內(nèi)， K 值為常數(shù)，只取決于被分離物質(zhì)的性質(zhì)和特定的雙水相體系的性質(zhì)。根據(jù)兩相平衡時(shí)化學(xué)位相等的原則，利用 Brownstendt 方程式可以求 得分配系數(shù) K： ln MK kT??方案論證 式中 M— 物質(zhì)的分子量 λ — 系統(tǒng)的表面特征系數(shù) k— 玻爾茲曼常數(shù) T— 溫度 一般認(rèn)為 M 值很大，而 K 和 λ 是對(duì)數(shù)關(guān)系，這意味著兄有較小的變化就會(huì)帶來K 值較大的變化，當(dāng) M 值很小， λ 很小時(shí)， Mλ→ O，因而 k→ 1，因此過去認(rèn)為小分子物質(zhì)在雙水相體系中趨于均勻分配。然而， 90 年代以來，研究結(jié)果表明 ： 用雙水相萃取技術(shù)處理小分子也取得了較理想的效果，開拓了雙水相分配技術(shù)的新領(lǐng)域，也為分離金屬離子打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 影響雙水相萃取的因素 影響分配平衡即影響分配系數(shù)的因素有很多。在溶液中當(dāng)一 種物質(zhì)溶于某種物質(zhì)形成一相時(shí)，它便與周圍的分子相互作用 ， 這種作用可能涉及到氫鍵、離子鍵、水合鍵，還有其他一些弱作用。一般情況下定量描述這些作用力是困難的，但可以從熱力學(xué)基本點(diǎn)出發(fā)，作一些簡單的定性描述。假如物質(zhì)從下相轉(zhuǎn)移到上相的摩爾自由能變化為△ G，那么此分配系數(shù)也可以表示為 ： 自由能變化△ G 主要包含物質(zhì)與兩相間的界面能的變化和兩相的電位差，可表示為 ： 式中 ： γ pt— 物質(zhì)在上相的界面張力 γ pb— 物質(zhì)在下相的界面張力 A— 表示大分子或粒子的摩爾表面積 μ t、 μ o— 表示兩相電位 Z— 物質(zhì)所帶電荷 從上式可以看出，物質(zhì)的表面積和表面電荷、物質(zhì)在兩相的界面特征、電位差是影響物質(zhì)分配平衡的主要因素。另外從相圖可以看出， PEG 或鹽的濃度增大，兩相Glnk KT???() ()e x p p t p b toA Z u uK K T K T???? ? ?? ? ?? ???方案論證 的差別增大，兩相之間的界面張力差增大，引起分配系數(shù)發(fā)生變化。因此在具體的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來變化體系的條件，以引起分配系數(shù)的變化。山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論但是在實(shí)際的操作過程中，無法固定整個(gè)雙水相體系，也無法確切的知道分離的體系中有多少其它物質(zhì)，所以使得整個(gè)體系相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。目前還沒有定量的關(guān)聯(lián)模型能預(yù)測整個(gè)體系的分配關(guān)系，最佳的操作條件仍需要具體的實(shí)驗(yàn)來完成得到。 雙水相萃取的熱力學(xué)模型 雙水相萃取技術(shù)是近年來發(fā)展起來的、有希望用于大規(guī)模提取和純化生物活性物質(zhì)的新型生物分離技術(shù)。雖然，該技術(shù)在應(yīng)用方面己取得了很大的進(jìn)展，但幾乎都是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，到目前為止還沒能完全清楚地從理論上解釋雙水相系統(tǒng)的形成機(jī)理以及