双水相萃取ppt课件.ppt

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1、4.3双水相萃取双水相系统(aqueoustwo-phasesysten,ATPS)PEG=聚乙二醇(polyethyleneglycol)Kpi=磷酸钾DX=葡聚糖(dextran)双水相形成的机理某些有机物之间或有机物与无机盐之间，在水中以适当的浓度溶解后形成互不相溶的两相或多水相体系。右图中是聚乙二醇6000（PEG6000）和葡聚糖（Dextran500）两种聚合物形成的双水相.聚乙二醇和葡聚糖以不同比例分配在上下两相中，两相中水的含量都很高。从溶液理论上说，当两种或多种有机物和水溶液相互混合时，是分层还是混合成一相，取决于混合时熵变和分子间的相互作用。双水相体系的熵很

2、难准确计算；分子间的作用力也不清楚。聚合物的不相容性：两种高聚物分子间如有斥力存在，在达到平衡后就有可能分成两相，两种高聚物分别富集于不同的两相中。（双水相形成的依据）上层组成5%PEG60002%Dextran50093%H2O下层组成3%PEG60007%Dextran50090%H2O形成原因：聚合物的不相容性，即聚合物分子的空间阻碍作用，无法形成均一相，具有相分离倾向，一定条件下分成两相。双水相的类型：离子型高聚物－非离子型高聚物PEG－DEXTRAN高聚物－相对低分子量化合物PEG－硫酸铵当两种高聚物水溶液混合物混合后的总组成点落在两相区（如：点M）可形成互不相溶的两

3、相T和B。两相的组成和密度均不同。一般，T相为上层，高聚物PEG含量较高；B相为下层，高聚物KPI含量较高。双水相系统相图的测定可由实验来测定。将一定量的高聚物P浓溶液置于试管内，然后用已知浓度的高聚物Q溶液来测定。随着高聚物Q的加入，试管内的溶液由均相突然变浑浊。记录高聚物Q的加入量。然后再在试管内加入1ml水，溶液变澄清，继续滴加高聚物Q，溶液又变混浊，记录高聚物Q的加入量；以此类推，由实验可测定出一系列双节线上的平衡组成，进行数据整理，计算出各组数据；以高聚物P的浓度对高聚物Q的浓度作图，即可得到双节线。相图中的临界点K是系统上相、下相组成相同时由两相转变为均相的分界点。

4、双水相萃取的原理与液液萃取原理相似，依据物质在两相间的选择性分配，但萃取体系的性质不同。当物质进入双水相体系，依据悬浮粒子与其周围物质具有的复杂的相互作用：氢键电荷力疏水作用范德华力构象效应在上相和下相间进行选择性分配，分配系数比常规的萃取要大得多或小得多。双水相中的分配平衡溶质在双水相中的分配系数（服从Nernst分配定律）：相图当相系统固定时，分配系数为一常数，与溶质的浓度无关。平衡状态下，上相中溶质的浓度平衡状态下，下相中溶质的浓度分配系数双水相萃取过程主要包括：双水相的形成、溶质在双水相中的分配和两相的分离。由双水相萃取过程可知，在满足成相的条件下，其萃取原理与一般溶剂

5、萃取有许多共同之处，都是利用被分离物质在两相之间的分配差异来实现分离的。其差异主要是形成两相的物系不同，一个是有机相和水相，一个是双水相。两相物性的差异，使双水相萃取具有自身的特征。特征：操作条件温和表面张力大大低于有机溶剂相与水相间的表面张力；两相分散的耗能低，分散程度高，传质面积大，传质速率快；在温和的萃取条件下，达到较高的萃取效率。安全性能高药品生产，双水相萃取质量和安全性好；高聚物一般为不易挥发物质，操作环境对人体无害。操作简便与溶剂萃取操作相同，设备相同，易于实现连续化操作，处理量较大，分离后两相不需要特殊处理，可直接进入下一工序进一步分离纯化。易于放大各种参数可按比

6、例放大，而产物收率并不降低，有利于从实验室走向工业化应用；适合于生物活性物质的分离纯化，对细胞碎片的分离较容易。双水相萃取的理论基础表面自由能依据两相平衡时化学位相等的原则，可求得分配系数，服从Brownstedt方程式，即大分子物质的M值很大，λ的微小变化就会引起分配系数很大的变化。故利用不同的表面性质，就可以达到分离个大分子的目的。双水萃相取的理论基础表面电荷当盐的正、负离子对上下相有不同的亲和力，即正负离子的分配系数不同时，就会产生电位。电位差为：带电的蛋白质在两相的相间电位亦服从上式。在上述含盐的双水相体系中，蛋白质溶质要受两相电位差的影响，在两相的分配系数为：蛋白质的

7、静电荷蛋白质在零界面势系统中的分配系数蛋白质的分配系数法拉第常数综合以上结果，Gerson提出下列公式：表面积两相表面自由能之差电荷数电位差由标准化学位和活度系数等组成的常数结论：被分配物由于表面性质、憎水作用、氢键作用和离子键作用，选择性地在上相和下相之间分配；理论上很难计算出分配系数，通常要由实验测定。影响分配比的因素聚合物浓度的影响浓度增加，分相容易，两相的相对组成的差异更大；聚合物组成的影响相对分子质量对聚合物组成的影响取决于聚合物的化学性质。在聚丙二醇/葡萄糖双水相体系，较疏水