甘氨酸结晶过程及多晶型现象研究

发布时间：2017-03-26 15:16

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【摘要】：甘氨酸是一种结构最简单的氨基酸，，应用领域十分广泛。针对国内甘氨酸生产存在的晶体形态差，晶型不单一，粒度分布不均匀等问题，本文对甘氨酸的结晶过程及多晶型现象进行了系统的实验研究和理论分析。 采用动态法分别测定了甘氨酸在纯水和不同配比的水-乙醇溶剂中的溶解度，甘氨酸在水中的溶解度随温度的变化较好地符合λh方程，而在水-乙醇混合溶剂中呈较好的线性关系；采用激光法测定了甘氨酸的结晶介稳区，并分别考察了降温速率和搅拌速率对其介稳性质的影响；测定了甘氨酸的结晶诱导期及固液表面张力。 采用间歇动态法分别测定了甘氨酸在纯水及不同配比的水-乙醇物系中冷却结晶的动力学。对甘氨酸冷却结晶动力学实验数据选用ASL和MJ2粒度相关生长模型，通过矩量变换处理，采用线性最小二乘法回归得到了甘氨酸晶体结晶过程的成核速率方程和生长速率方程。 对甘氨酸的多晶型现象进行了探索研究。单晶培养实验发现，α-晶型的单晶体可以通过甘氨酸水溶液的缓慢蒸发法得到，而往结晶原料液加入NaCl或NaNO3可制得γ-晶型的晶体。分别利用单晶的X射线衍射、粉末衍射及红外光谱对晶体进行了鉴别分析，获得了各晶型的晶体结构和晶胞参数。采用DSC热分析法研究了α、γ-晶型之间的转变规律，结果表明γ-晶型向α-晶型的转化为对映晶型之间的不可逆吸热过程，且转化过程受温度和晶体的制备过程的影响。利用Cerius2软件对甘氨酸晶体的晶习进行了理论模拟，分别运用BFDH和AE模型进行了模拟计算，相比较而言，AE模型模拟得到的α-晶体在真空条件下和在水溶液中的晶习与实际晶习很接近，因此引入水分子与晶面的相互作用对附着能进行了修正，得到了其在水中的理论晶习，结果与实际基本相同。 针对甘氨酸生产对产品质量的要求，系统的考察了结晶方式、降温速率、搅拌速率、晶种及乙醇的流加速率等工艺条件对产品的粒度分布、收率、晶形等的影响，并最终确定了甘氨酸生产的经验最优的工艺操作条件。
【关键词】：甘氨酸 粒度分布 结晶热力学 结晶动力学 多晶型现象 晶习模拟
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：O623
【目录】：

• 第一章 前言7-11
• 1.1 甘氨酸的生产及应用技术7-9
• 1.1.1 甘氨酸的应用7-8
• 1.1.2 甘氨酸的生产方法8-9
• 1.2 本文的研究内容9-11
• 第二章 甘氨酸的结晶热力学研究11-23
• 2.1 文献综述11-16
• 2.1.1 溶解度11-14
• 2.1.2 介稳区14-15
• 2.1.3 诱导期及表面张力的确定15-16
• 2.2 甘氨酸结晶热力学性质的测定16-23
• 2.2.1 甘氨酸溶解度的测定16-18
• 2.2.2 甘氨酸介稳区的测定及影响因素的考察18-21
• 2.2.3 甘氨酸诱导期及表面张力的测定21-23
• 第三章 甘氨酸结晶动力学研究23-37
• 3.1 结晶成核与生长23-26
• 3.1.1 晶体成核23-24
• 3.1.2 晶体生长24-26
• 3.2 结晶动力学的测试方法26-28
• 3.2.1 连续稳态法26-27
• 3.2.2 连续动态法27-28
• 3.2.3 间歇动态法28
• 3.3 甘氨酸结晶动力学实验28-37
• 3.3.1 实验装置29
• 3.3.2 实验步骤29-30
• 3.3.3 取样与分析30
• 3.3.4 结果和讨论30-37
• 第四章 甘氨酸的多晶型现象和晶习模拟37-63
• 4.1 文献综述37-47
• 4.1.1 多晶型现象37-44
• 4.1.1.1 固体状态37
• 4.1.1.2 多晶型的性质37-38
• 4.1.1.3 多晶型的形成机制38
• 4.1.1.4 多晶型的鉴别分析38-40
• 4.1.1.5 多晶型之间的转变40-44
• 4.1.2 晶习44-47
• 4.2 甘氨酸的多晶型研究47-60
• 4.2.1 甘氨酸不同晶型的单晶生长47-52
• 4.2.2 α、γ-晶体的晶型转变52-57
• 4.2.3 工艺产品的晶型检测57-60
• 4.3 甘氨酸晶习的理论模拟60-63
• 4.3.1 α-晶型晶习的理论模拟60-61
• 4.3.2 γ-甘氨酸晶习的理论模拟61-63
• 第五章 甘氨酸结晶新工艺开发63-75
• 5.1 国内外甘氨酸结晶工艺的研究进展63
• 5.2 甘氨酸结晶工艺实验63-73
• 5.2.1 甘氨酸冷却结晶工艺实验65-67
• 5.2.2 甘氨酸冷却-溶析耦合结晶新工艺67-72
• 5.2.3 经验最优操作条件72-73
• 5.3 新工艺下产品质量的考察73-75
• 5.3.1 粒度分布73-74
• 5.3.2 晶型和晶形74
• 5.3.3 抗聚结性74-75
• 第六章 结论与建议75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 建议76-77
• 主 要 符 合 说 明77-79
• 参 考 文 献79-83
• 附 录83-98
• 附录二 α-甘氨酸单晶衍射原始数据95-98
• 致 谢98-99
• 论文发表及参加科研情况99

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周肖寅;刘峥;冯小珍;;药物多晶型现象研究进展[J];化学与生物工程;2010年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 邓欢;钨钼矿浸提废液综合利用研究[D];郑州大学;2011年

2 曹付明;杂质对谷氨酸结晶影响及二次结晶谷氨酸纯化研究[D];江南大学;2012年

3 胡卫国;甘氨酸合成与分离新工艺的研究[D];天津大学;2005年

4 李捚;5’-鸟苷酸二钠结晶工艺的研究[D];华南理工大学;2010年

5 褚明伟;葡萄糖酸钠结晶过程研究[D];华东理工大学;2012年

6 舒氧;醋酸纤维素/层状双金属氢氧化物（LDHs）共混膜的制备与表征[D];武汉科技大学;2012年

7 张晓楠;PCERG-1201结晶过程的研究[D];郑州大学;2013年

8 黄志平;非布索坦多晶型与结晶工艺研究[D];华南理工大学;2013年

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本文编号：268996