本文關(guān)鍵詞：氨基單糖納濾分離特性研究

  更多相關(guān)文章： 氨基單糖 納濾 物性調(diào)控 數(shù)學(xué)模型 納濾膜分離特性

【摘要】：氨基單糖是一類具有多種重要生理功能和藥用功能的甲殼素衍生物,氨基單糖的制備方法決定了其制備過(guò)程中會(huì)存在其前體氨基單糖殘留,納濾分離是一種潛在的高效分離純化氨基單糖的方法。為了探究氨基單糖的納濾分離效果和分離特性,本課題旨在研究不同物性條件對(duì)氨基葡萄糖鹽酸鹽(GAH)、N-乙酰氨基葡萄糖(NAG)和氨基葡萄糖硫酸鹽(GAS)單一體系及混合體系的納濾分離特性的影響,為納濾分離小分子結(jié)構(gòu)類似物提供理論依據(jù),為納濾分離機(jī)理提供有益補(bǔ)充。首先,利用500 Da的負(fù)電荷有機(jī)納濾膜進(jìn)行過(guò)濾分離,通過(guò)調(diào)節(jié)壓力為4-22 bar,GAH與GAS濃度分別為5-25g/L、NAG濃度為30-70g/L,溫度為15-35℃以及通過(guò)NaCl、MgCl2、MgSO4調(diào)控離子強(qiáng)度探究不同物性條件對(duì)三種單一氨基單糖體系的納濾分離特性的影響。結(jié)果表明,在4-22 bar范圍內(nèi),三種氨基單糖膜通量與壓力均成線性關(guān)系；隨壓力增加,GAH與NAG截留率先上升后下降；而由于電荷作用,GAS截留率隨壓力升高增大至48%。物料濃度不斷增加時(shí),NAG截留率隨濃度增大而不斷減小至35%；GAH與GAS則隨濃度增大而分別增大至42%、49%。料液溫度由15℃升高至35℃時(shí),三種氨基單糖膜通量不斷增大,有利于提高生產(chǎn)效率,但其截留率則隨操作溫度的升高而降低。改變離子強(qiáng)度結(jié)果表明,由于Donnan效應(yīng),GAH與GAS截留率隨MgSO4加入而升高,MgCl2對(duì)GAH與GAS截留率影響最小。MgSO4的加入導(dǎo)致NAG截留率最高；相比于NaCl,MgCl2有利于NAG滲透,因此MgCl2的加入導(dǎo)致NAG截留率最低。其次,通過(guò)濃差極化、不可逆熱力學(xué)、立體位阻以及計(jì)算分子直徑模型對(duì)GAH與NAG、GAH與GAS以及GAS與NAG三種混合體系納濾分離過(guò)程進(jìn)行表征,分析了納濾分離GAH與NAG、GAH與GAS以及GAS與NAG三種混合體系的分離特性。結(jié)果表明,在4-22 bar條件下,壓力對(duì)GAH分離因子影響不大,始終維持在1.2左右。GAH與NAG濃度比由1：14增大至1：2時(shí),GAH分離因子由1.10增大至1.23,因此GAH濃度升高可擴(kuò)大二者截留率差異。溫度由15℃升高至35℃時(shí),GAH分離因子則由1.37降低至1.07,不利于GAH與NAG分離。同時(shí)GAH與NAG分子極性分別增大至3.74、5.94 Debye;計(jì)算分子直徑分別增大至0.62、0.68 nm,且二者計(jì)算分子直徑與溫度成指數(shù)關(guān)系,為納濾傳質(zhì)機(jī)理作了重要補(bǔ)充。此外,離子強(qiáng)度顯著影響GAH分離因子,MgSO4加入導(dǎo)致GAH分離因子降低至1.0。靜電排斥和Donnan平衡為GAH納濾傳質(zhì)機(jī)理；溶質(zhì)擴(kuò)散為NAG納濾傳質(zhì)機(jī)理,并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型相吻合,因此本文所用數(shù)學(xué)模型可應(yīng)用于GAH與GAS混合溶液的納濾分離。對(duì)于GAH與GAS混合體系,MgSO4的加入導(dǎo)致GAH分離因子最高可達(dá)1.35,而MgCl2的加入使得此GAH分離因子低至1.05；且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型相吻合,因此本文所用數(shù)學(xué)模型可應(yīng)用于GAH與GAS混合溶液的納濾分離。對(duì)于GAS與NAG混合體系,隨GAS濃度增大,NAG分離因子不斷增大；且模型擬合所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致,因此本文所用數(shù)學(xué)模型亦可應(yīng)用于NAG與GAS混合溶液的納濾分離。結(jié)果表明通過(guò)物性調(diào)控可以擴(kuò)大氨基單糖的納濾截留差異,為大規(guī)模氨基單糖的納濾分離提供有力的技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：氨基單糖 納濾 物性調(diào)控 數(shù)學(xué)模型 納濾膜分離特性
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ028.8
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 立題背景與意義12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展12-22
• 1.2.1 氨基單糖應(yīng)用及生產(chǎn)12-15
• 1.2.2 氨基單糖的分離提取15-16
• 1.2.3 納濾分離技術(shù)概述16-18
• 1.2.4 納濾分離機(jī)理研究進(jìn)展18-19
• 1.2.5 納濾技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用19-22
• 1.3 研究目的意義與研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.3.1 研究目的及意義22
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.3.3 技術(shù)路線23-24
• 第二章 單一氨基單糖體系的納濾分離特性研究24-44
• 2.1 引言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法24-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器24-26
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法26-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-43
• 2.3.1 納濾膜基本性能測(cè)定29-33
• 2.3.2 壓力對(duì)氨基單糖納濾分離特性的影響33-35
• 2.3.3 濃度對(duì)氨基單糖納濾分離特性的影響35-37
• 2.3.4 溫度對(duì)氨基單糖納濾分離特性的影響37-40
• 2.3.5 離子強(qiáng)度對(duì)氨基單糖納濾分離特性的影響40-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 第三章 混合體系氨基單糖的納濾分離機(jī)制探究44-64
• 3.1 引言44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法44-46
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器44
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法44-46
• 3.3 納濾分離數(shù)學(xué)模型46-49
• 3.3.1 濃差極化模型46-47
• 3.3.2 不可逆熱力學(xué)模型47
• 3.3.3 計(jì)算分子直徑模型47-48
• 3.3.4 立體位阻模型48-49
• 3.4 結(jié)果與討論49-63
• 3.4.1 壓力對(duì)GAH與NAG混合溶液納濾分離性能的影響49-50
• 3.4.2 濃度比對(duì)GAH與NAG混合溶液納濾分離性能的影響50-53
• 3.4.3 溫度對(duì)GAH與NAG混合溶液納濾分離性能的影響53-57
• 3.4.4 離子強(qiáng)度對(duì)GAH與NAG混合溶液納濾分離性能的影響57-58
• 3.4.5 GAH與GAS混合體系對(duì)數(shù)學(xué)模型的適用性驗(yàn)證58-61
• 3.4.6 NAG與GAS混合溶液對(duì)數(shù)學(xué)模型的適用性驗(yàn)證61-63
• 3.5 本章小結(jié)63-64
• 第四章 結(jié)論與展望64-66
• 4.1 主要結(jié)論64-65
• 4.2 創(chuàng)新點(diǎn)65
• 4.3 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-73
• 致謝73-74
• 論文發(fā)表74

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