双水相浮选过程中青霉素的分离行为.pdf

《双水相浮选过程中青霉素的分离行为.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第39卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究简报第3期2011年3月ChineseJournalofAnalyticalChemistry425～428双水相浮选过程中青霉素的分离行为毕鹏禹常林董慧茹川(北京化工大学理学院，北京100029)(中国检验检疫科学研究院，北京100123)摘要基于双水相浮选技术(ATPF)分离富集水相中青霉素的方法，研究了双水相浮选过程中青霉素的分离行为。在常温下，2．5g／L青霉素水溶液300mL、初始pH7、(NH)zSO浓度350g／L、浮选溶剂为50％(w／

2、w)PEG1000水溶液10mL条件下，分别研究了青霉素在双水相浮选过程中的动力学行为和分离后的赋存状态。3种通气流速条件下的动力学研究结果表明，青霉素分离过程存在两个阶段，分别是沉淀浮选阶段和分子吸附浮选阶段，两个阶段均遵守一级动力学；双水相浮选中有机相的红外差谱表明，青霉素以离子形态直接溶解于聚乙二醇相，这是双水相浮选分离效率明显高于传统萃取技术的根本原因。关键词双水相浮选；溶剂浮选；双水相萃取；青霉素；分离行为1引言青霉素是人类最早掌握的抗生素，也是目前应用最广泛的抗生素之一。传统发酵法生产

3、青霉素主要采用乙酸丁酯萃取技术对发酵液中的青霉素进行分离纯化。通常，溶剂萃取技术需要被分离物质以分子态的形式存在，然而分子态的青霉素在室温下却很不稳定。因此，需要将萃取的操作环境调整到0-3℃it]，大大增加了生产成本。在实际生产过程中，乙酸丁酯萃取技术在实现分离青霉素的同时，还会引起水相中的乙酸丁酯残留(约l％，w／w)删，导致较为严重的环境污染。可见，青霉素的分离、富集和纯化过程是控制生产成本、减少环境污染的重要环节。结合溶剂浮选技术和双水相萃取技术]，本研究组提出了双水相浮选(Aqueous

4、two—phaseflota—tion，ATPF)的概念，并将其成功用于分离富集发酵液中的青霉素。双水相浮选技术是将溶剂浮选的气泡传质方式引入到双水相体系中而形成的一种分离技术】，这种分离模式可以有效地降低双水相萃取所需的聚乙二醇用量，使整个分离过程更加绿色环保。此外，与传统的溶剂萃取、溶剂浮选、双水相萃取相比，双水相浮选技术在分离效率、富集倍数和简化操作条件等方面都有较为明显的优势】。为了更好地认识双水相浮选技术，使其能够应用于更多的实践领域，本研究以青霉素的水溶液为模拟溶液，考察了双水相浮选技

5、术对青霉素的分离行为，为双水相浮选技术的更多应用提供实验依据和理论支持。2实验部分2．1仪器与试剂安捷伦1100系列高效液相色谱仪(美国Agilent公司)；Nicolet5700傅立叶变换红外光谱仪(美国ThermoElectron公司)；U3010紫外可见分光光度计(日本Hitachi公司)；320-S型酸度计，AB204一N型电子天平(瑞士Mettler公司)；浮选装置(参照文献[8，10】自制)。青霉素试样(纯度94％，石家庄中诺药业有限公司)；青霉素标准品(纯度99．4％，北京兽医药品监

6、察所)；聚乙二醇1000(分子量1000±50，天津福晨化学试剂厂)；(NH)：SO、HPO、NaCI、正丁醇、乙酸丁酯(分析纯，北京化工厂)。2．2实验方法在双水相浮选实验中，于室温(20℃)下，取2．5g／L青霉素试样溶液300mL，调至pH7，再将其转移至浮选柱中；调节氮气流速，加入l0．00mLPEG水溶液(1：1，w／w)时，开始计时。在浮选过程中，每隔201f0512收稿；2010-09-21接受本课题系北京化工大学研究生科研创新基金项目(No．09Si002)资助Email：dong

7、hr@mailbuct．edu．cn426分析化学第39卷一^。一段时间，从水相中取样，测定pH值，并立即进行高效液相色谱分析。浮选结束后，取上相的PEG溶液进行红外分析，并与空白实验的PEG溶液的红外光谱进行对比。色谱条件：Diamonsil—Cl8色谱柱(150×4．6mm，5m)；流动相为甲醇一50mmol／L磷酸盐缓冲液(60：40，v／v)；流速为1mL／min；柱温为常温；检测波长为215am。有机相进样量为2L，水相进样量为10L。青霉素分离效率的计算公式为：E：(1一c)×100％

8、(1)C0式中，E为双水相浮选的分离效率，c为某时刻水相中青霉素浓度，C。为初始的水相中青霉素浓度。由于青霉素浓度c与色谱分离后对应的青霉素的积分面积A成正比关系，故采用A代替c。采用红外光谱法确定青霉素在聚乙二醇相中的赋存状态。由于聚乙二醇相中存在大量的PEG1000分子和水分子，故采用衰减全反射(ATR)测定，并将所得谱图与空白的浮选样品的ATR-FTIR光谱进行差减，最终得到青霉素在聚乙二醇溶液中的红外光谱。ATR测试分辨率为4cm_。，扫描次数为l6次，采用ZnSe晶体45