络合萃取氨基酸稀溶液平衡特性研究（氨基酸-L-缬氨酸/L-丙氨酸/甘氨酸）
作 者 : 白会华
学位授予单位 : 河南大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 李德亮
学位年度 : 2017
关键词 : 络合萃取；氨基酸；溶液平衡；特性研究；缬氨酸；丙氨酸
摘 要 : 络合萃取方法对从稀溶液中回收有机物是一种比较有发展前景的技术,它是具有高效性和高选择性的新型分离技术。络合萃取法不仅克服了化学萃取过程中不可逆的缺点,而且还吸收了物理萃取法中萃取溶剂易于回收、操作比较简单、成本比较低等优点。目前,该方法已经被广泛应用于分离有机物稀溶液,且有的已经应用于工业生产中,如无锡10多家化工厂的含苯酚的废水处理已经应用成功,取得了良好的经济效益和社会效益。本论文就是利用络合萃取方法对分离萃取L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸稀溶液进行的探究,分析了影响络合萃取的一些因素,然后根据质量作用定律建立模型,并通过红外证实了反应机理,取得了很好的效果。在此基础上,我们对影响反萃取的一些因素进行了初步研究,为工业应用奠定了理论基础。L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸都属于中性氨基酸。它们的分子中都同时含有酸性官能团-COOH和碱性官能团-NH2,表现出了Lewis酸碱两性,具有独特的化学性质、物理性质和生物性质。本文选用酸性二（2-乙基己基）磷酸（D2EHPA）、中性磷酸三丁酯（TBP）和碱性三辛烷基叔胺（7301）为萃取剂进行了最佳萃取剂的筛选,结果发现D2EHPA萃取效果最佳。随后以D2EHPA为萃取剂,分别以极性稀释剂正辛醇、惰性稀释剂溶剂油、弱极性稀释剂乙酸丁酯分别对L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸进行了较详细的研究,考察了影响这三种氨基酸萃取平衡的一些因素,包括萃取剂的浓度、稀释剂的种类、水相平衡pH以及溶质的初始浓度等。实验结果表明:在萃取L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸的过程中,无论是正辛醇作为稀释剂,还是溶剂油、乙酸丁酯作为稀释剂,在一定浓度范围内,分配比D值均随萃取剂D2EHPA浓度的增加而增大;随水相平衡pH值先增大,达到一个峰值后再逐渐的减小,分配比的峰值都出现在L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸中性分子对应的pH值区域;并且当其他萃取条件一定时,D2EHPA在稀释剂中的萃取效果是正辛醇优于乙酸丁酯和溶剂油,乙酸丁酯的萃取效果又优于溶剂油。也就是说其分离效果D2EHPA-正辛醇体系>D2EHPA-乙酸丁酯体系>D2EHPA-溶剂油体系,这和稀释剂的极性顺序一致,说明极性稀释剂正辛醇更有利于D2EHPA对这三种氨基酸的萃取。根据质量作用定律,我们建立了L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸的萃取平衡模型,计算出表观平衡常数K和参数Ф等。实验发现D2EHPA与这三种氨基酸主要以离子交换和质子转移的形式生成1:1的离子对型萃合物。随后用傅立叶红外光谱对D2EHPA-正辛醇、溶剂油、乙酸丁酯体系中的L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸、空白有机相和负载有机相进行了对比分析,进一步证实了该反应机理,且稀释剂、pH值不影响萃合物的结构。在此基础上,还初步探讨了溶质的电性参数pKa,pKb及疏水性参数（LgP）对萃取平衡分配比的影响。结果表明:用D2EHPA作为萃取剂萃取L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸时,萃取分配比最大值出现在pKa1和pKa2之间。疏水性参数对萃取平衡的影响占主要因素,疏水性参数越大,越有利于溶质进入有机相,其分配比也就越大。反萃取是利用络合萃取的逆过程,通过破坏有机相中被萃组分的结构,使被萃取物质从负载有机相返回水相的过程。本实验分别选用酸性反萃剂盐酸、硫酸,中性反萃剂水和碱性反萃取剂碳酸氢钠和氢氧化钠进行反萃取,筛选出了最佳反萃取剂为HCl,并在此基础上对反萃取条件进行研究。实验表明,反萃取25℃均在20min内达到平衡;在实验浓度范围内,反萃剂的浓度对反萃效率（E%）影响不明显;相比对反萃取的影响比较大,在R=2时,反萃取L-缬氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸的效率达到最大。
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