基于四环素分离/富集的咪唑类离子液体双水相体系的热力学模型及萃取工艺研究
发布时间：2021-12-11 06:48
四环素类抗生素作为一种广谱性的人畜共用药物,可有效加强人类和其他生物疾病的预防与治疗。然而随着抗生素的广泛使用,使得其在食品、环境中都存在残留,并且通过循环最终将进入人体内,对肾脏和造血系统造成不可逆的损害,严重危害了人类的健康和生活环境。由于四环素类抗生素在食品或环境中的含量都较低,直接使用现有的检测手段难以得出准确结果,因此,建立一种高效快速的分离/富集四环素类抗生素残留的方法,成为其检测工作的关键。含离子液体双水相萃取技术能有效地将离子液体与双水相体系的优点结合起来,具有高效温和、绿色环保、不易乳化、界面清晰等优点,能较好的应用在抗生素类药物的分离/富集当中。然而目前对于含离子液体双水相体系相平衡基础理论的研究中,主要是集中在对相应的几种关联方法如Othmer-Tobias、Bancroft和Merchuk等方程进行简单数学拟合,但对于热力学模型的研究还比较少见,还不能完全清楚地从理论上解释该体系浊点的形成、分相的机理以及对其相平衡的预测,这也在一定程度上限制了该体系的应用。因此,随着含离子液体双水相体系研究的进一步发展,迫切需要相应的热力学理论做为指导工具。本论文研究咪唑类离子...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
几种常见离子液体代表性阳离子结构
第一章绪论51.2.3.3天然化合物的分离Li等[39]通过构建[Bmim]BF4/(NH4)2SO4ATPS来萃取芦荟蒽醌，并考察了盐的使用量、温度、pH和平衡时间等影响因素，结果发现平衡的时间延长并不会提高芦荟蒽醌的分离效果，且在体系温度在298.15K，pH为4.0时，最佳的的萃取效率能达到92%以上。Santos等[40]则通过利用由胆碱类离子液体构建的ATPS从红辣椒中分离辣椒素。分别考察了离子液体阴离子组成、体系各组分比和温度等条件对分离效果的影响，实验证明在最佳条件下辣椒素的分配系数能达到60.95，萃取率在90.57%以上。Claudio等[41]建立了由多种咪唑类离子液体与K3PO4形成的ATPS来分离香兰素，并研究了离子液体的种类、香兰素的初始浓度及温度等影响因子。通过实验发现，香兰素会优先迁移至富含离子液体的一相，且更倾向于阴离子为卤代基的离子液体，如Cl-、Br-，在其中的分配系数远远高于其他种类的离子液体。分配系数在由烷基碳链碳原子数为6的离子液体[C6mim]Cl形成的ATPS中达到最大值，随后降低，这是主要是由于阳离子极性特性的减弱和富含离子液体一相表面张力的降低造成的。该体系最佳操作温度在298.15K，且随着目标物初始浓度的提高，其分配系数会随之增大。图1-2鞣酸在不同的离子液体双水相体系中的分配过程Fig.1-2PartitioningofgallicacidindifferentIL-basedATPSCoutinho等[42]研究了鞣酸在咪唑类离子液体与Na2SO4、K2HPO4/KH2PO4以及K3PO4
第一章绪论7图1-3增加离子液体回收率示意图：a)额外加入盐；b)加入蒸发工艺Fig.1-3Schematicdiagramsofstrategytoenhancetheionicliquidrecoverywhen:a)extrasaltisaddedtothesystem;b)evaporationisused1.2.3.5抗生素的萃取分离Han等[47]利用[Bmim]BF4-Na2CO3ATPS、[Bmim]BF4-NaH2PO4ATPS分别来研究环境水中阿奇霉素和麦迪霉素的萃取情况，并分析了无机盐的浓度、种类以及温度等影响因子，研究发现：在最佳状态时，阿奇霉素和麦迪霉素的萃取率分别为96.2%和92.2%，分配系数分别为162和90.9。在实际应用中，可采用此方法检测河水、湖水和地下水等实际水体中大环内酯类抗生素的含量。Abdolrahimi等[48]则利用[Bmim]BF4与有机钠盐构成生物适用性更强的ATPS来分离头孢氨苄，通过绘制相图来观察各类有机钠盐的成相能力，基本遵循如下规律：C6H5Na3O7>C4H4Na2O4>C4H4Na2O6>C4H2Na2O4。因为头孢氨苄同时具有氨基和羧基，属于两性化合物，因而体系的pH对其分配系数影响很大，通过响应面分析，各影响因素，如pH、初始浓度等得以优化，可选择使用[Bmim]BF4-C4H4Na2O6和[Bmim]BF4-C4H2Na2O4ATPS，最佳效果分别能达到96.39%和97%。Li等[49]建立了[Bmim]BF4-Na2CO3体系用于分离提纯罗红霉素（ROX），分析了[Bmim]BF4与Na2CO3的浓度、温度及分相盐类型对实验结果的影响，其操作流程如图1-4所示。由于ROX分子的疏水性，故极易富集于含离子液体的上相中，其机理主要是由ROX与上相中离子液体产生的疏水性相互作用从而实现分离。通过研究发现，在条
【参考文献】：
期刊论文
[1]两种生态型蚯蚓对四环素污染土壤中酶活性和细菌群落结构的影响[J]. 罗舒文,甄珍,李文清,张伟健,吴伟健,任磊,蔺中. 农业环境科学学报. 2020(02)
[2]EXCEL模拟计算三元部分互溶体系多级萃取过程实例[J]. 孔令涛,马凤云,刘景梅. 广东化工. 2018(01)
[3]MBr（M=Na,K）在离子液体[Bmim]Br水溶液中的溶解度[J]. 任颖倩,陆轶群,彭昌军,刘洪来. 化工学报. 2012(10)
[4]超临界流体萃取原理及应用[J]. 于娜娜,张丽坤,朱江兰,刘江利. 化工中间体. 2011(08)
[5]土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展[J]. 吴楠,乔敏. 生态毒理学报. 2010(05)
[6]Debye-Hckel理论的研究进展[J]. 覃东棉,刘桂华,李小斌,彭志宏,周秋生. 材料导报. 2010(13)
[7]粪源抗生素金霉素和喹乙醇在养殖水体中的残留及对锦鲤的生态毒理效应研究[J]. 魏瑞成,包红朵,郑勤,侯翔,李维,王冉. 农业环境科学学报. 2009(09)
[8]Excel模拟优化多级萃取工艺[J]. 刘景梅,马凤云,叶枫. 计算机与应用化学. 2008(05)
[9]基于EXCEL或MATLAB的保温层优化[J]. 刘俏,艾勇,范圣第. 计算机与应用化学. 2006(08)
[10]用Excel对精馏塔灵敏板位置确定的数值分析[J]. 马凤云,曹玲,黄雪莉. 计算机与应用化学. 2006(03)
本文编号：3534203
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
几种常见离子液体代表性阳离子结构
第一章绪论51.2.3.3天然化合物的分离Li等[39]通过构建[Bmim]BF4/(NH4)2SO4ATPS来萃取芦荟蒽醌，并考察了盐的使用量、温度、pH和平衡时间等影响因素，结果发现平衡的时间延长并不会提高芦荟蒽醌的分离效果，且在体系温度在298.15K，pH为4.0时，最佳的的萃取效率能达到92%以上。Santos等[40]则通过利用由胆碱类离子液体构建的ATPS从红辣椒中分离辣椒素。分别考察了离子液体阴离子组成、体系各组分比和温度等条件对分离效果的影响，实验证明在最佳条件下辣椒素的分配系数能达到60.95，萃取率在90.57%以上。Claudio等[41]建立了由多种咪唑类离子液体与K3PO4形成的ATPS来分离香兰素，并研究了离子液体的种类、香兰素的初始浓度及温度等影响因子。通过实验发现，香兰素会优先迁移至富含离子液体的一相，且更倾向于阴离子为卤代基的离子液体，如Cl-、Br-，在其中的分配系数远远高于其他种类的离子液体。分配系数在由烷基碳链碳原子数为6的离子液体[C6mim]Cl形成的ATPS中达到最大值，随后降低，这是主要是由于阳离子极性特性的减弱和富含离子液体一相表面张力的降低造成的。该体系最佳操作温度在298.15K，且随着目标物初始浓度的提高，其分配系数会随之增大。图1-2鞣酸在不同的离子液体双水相体系中的分配过程Fig.1-2PartitioningofgallicacidindifferentIL-basedATPSCoutinho等[42]研究了鞣酸在咪唑类离子液体与Na2SO4、K2HPO4/KH2PO4以及K3PO4
第一章绪论7图1-3增加离子液体回收率示意图：a)额外加入盐；b)加入蒸发工艺Fig.1-3Schematicdiagramsofstrategytoenhancetheionicliquidrecoverywhen:a)extrasaltisaddedtothesystem;b)evaporationisused1.2.3.5抗生素的萃取分离Han等[47]利用[Bmim]BF4-Na2CO3ATPS、[Bmim]BF4-NaH2PO4ATPS分别来研究环境水中阿奇霉素和麦迪霉素的萃取情况，并分析了无机盐的浓度、种类以及温度等影响因子，研究发现：在最佳状态时，阿奇霉素和麦迪霉素的萃取率分别为96.2%和92.2%，分配系数分别为162和90.9。在实际应用中，可采用此方法检测河水、湖水和地下水等实际水体中大环内酯类抗生素的含量。Abdolrahimi等[48]则利用[Bmim]BF4与有机钠盐构成生物适用性更强的ATPS来分离头孢氨苄，通过绘制相图来观察各类有机钠盐的成相能力，基本遵循如下规律：C6H5Na3O7>C4H4Na2O4>C4H4Na2O6>C4H2Na2O4。因为头孢氨苄同时具有氨基和羧基，属于两性化合物，因而体系的pH对其分配系数影响很大，通过响应面分析，各影响因素，如pH、初始浓度等得以优化，可选择使用[Bmim]BF4-C4H4Na2O6和[Bmim]BF4-C4H2Na2O4ATPS，最佳效果分别能达到96.39%和97%。Li等[49]建立了[Bmim]BF4-Na2CO3体系用于分离提纯罗红霉素（ROX），分析了[Bmim]BF4与Na2CO3的浓度、温度及分相盐类型对实验结果的影响，其操作流程如图1-4所示。由于ROX分子的疏水性，故极易富集于含离子液体的上相中，其机理主要是由ROX与上相中离子液体产生的疏水性相互作用从而实现分离。通过研究发现，在条
【参考文献】：
期刊论文
[1]两种生态型蚯蚓对四环素污染土壤中酶活性和细菌群落结构的影响[J]. 罗舒文,甄珍,李文清,张伟健,吴伟健,任磊,蔺中. 农业环境科学学报. 2020(02)
[2]EXCEL模拟计算三元部分互溶体系多级萃取过程实例[J]. 孔令涛,马凤云,刘景梅. 广东化工. 2018(01)
[3]MBr（M=Na,K）在离子液体[Bmim]Br水溶液中的溶解度[J]. 任颖倩,陆轶群,彭昌军,刘洪来. 化工学报. 2012(10)
[4]超临界流体萃取原理及应用[J]. 于娜娜,张丽坤,朱江兰,刘江利. 化工中间体. 2011(08)
[5]土壤环境中四环素类抗生素残留及抗性基因污染的研究进展[J]. 吴楠,乔敏. 生态毒理学报. 2010(05)
[6]Debye-Hckel理论的研究进展[J]. 覃东棉,刘桂华,李小斌,彭志宏,周秋生. 材料导报. 2010(13)
[7]粪源抗生素金霉素和喹乙醇在养殖水体中的残留及对锦鲤的生态毒理效应研究[J]. 魏瑞成,包红朵,郑勤,侯翔,李维,王冉. 农业环境科学学报. 2009(09)
[8]Excel模拟优化多级萃取工艺[J]. 刘景梅,马凤云,叶枫. 计算机与应用化学. 2008(05)
[9]基于EXCEL或MATLAB的保温层优化[J]. 刘俏,艾勇,范圣第. 计算机与应用化学. 2006(08)
[10]用Excel对精馏塔灵敏板位置确定的数值分析[J]. 马凤云,曹玲,黄雪莉. 计算机与应用化学. 2006(03)
本文编号：3534203
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