本文關鍵詞：氨基單糖納濾分離特性研究

  更多相關文章： 氨基單糖 納濾 物性調(diào)控 數(shù)學模型 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程中會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),為納濾分離機理提供有益補充。首先,利用500 Da的負電荷有機納濾膜進行過濾分離,通過調(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NaCl、MgCl2、MgSO4調(diào)控離子強度探究不同物性條件對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,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,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。改變離子強度結(jié)果表明,由于Donnan效應,GAH與GAS截留率隨MgSO4加入而升高,MgCl2對GAH與GAS截留率影響最小。MgSO4的加入導致NAG截留率最高；相比于NaCl,MgCl2有利于NAG滲透,因此MgCl2的加入導致NAG截留率最低。其次,通過濃差極化、不可逆熱力學、立體位阻以及計算分子直徑模型對GAH與NAG、GAH與GAS以及GAS與NAG三種混合體系納濾分離過程進行表征,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,GAH分離因子由1.10增大至1.23,因此GAH濃度升高可擴大二者截留率差異。溫度由15℃升高至35℃時,GAH分離因子則由1.37降低至1.07,不利于GAH與NAG分離。同時GAH與NAG分子極性分別增大至3.74、5.94 Debye;計算分子直徑分別增大至0.62、0.68 nm,且二者計算分子直徑與溫度成指數(shù)關系,為納濾傳質(zhì)機理作了重要補充。此外,離子強度顯著影響GAH分離因子,MgSO4加入導致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)機理；溶質(zhì)擴散為NAG納濾傳質(zhì)機理,并且實驗結(jié)果與數(shù)學模型相吻合,因此本文所用數(shù)學模型可應用于GAH與GAS混合溶液的納濾分離。對于GAH與GAS混合體系,MgSO4的加入導致GAH分離因子最高可達1.35,而MgCl2的加入使得此GAH分離因子低至1.05；且實驗結(jié)果與數(shù)學模型相吻合,因此本文所用數(shù)學模型可應用于GAH與GAS混合溶液的納濾分離。對于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)果與實驗結(jié)果相一致,因此本文所用數(shù)學模型亦可應用于NAG與GAS混合溶液的納濾分離。結(jié)果表明通過物性調(diào)控可以擴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支撐。
【關鍵詞】：氨基單糖 納濾 物性調(diào)控 數(shù)學模型 納濾膜分離特性
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內(nèi)外研究進展12-22
• 1.2.1 氨基單糖應用及生產(chǎn)12-15
• 1.2.2 氨基單糖的分離提取15-16
• 1.2.3 納濾分離技術概述16-18
• 1.2.4 納濾分離機理研究進展18-19
• 1.2.5 納濾技術在生產(chǎn)領域的應用19-22
• 1.3 研究目的意義與研究內(nèi)容22-24
• 1.3.1 研究目的及意義22
• 1.3.2 研究內(nèi)容22-23
• 1.3.3 技術路線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 實驗材料與方法24-29
• 2.2.1 實驗材料24
• 2.2.2 實驗儀器24-26
• 2.2.3 實驗方法26-29
• 2.3 結(jié)果與討論29-43
• 2.3.1 納濾膜基本性能測定29-33
• 2.3.2 壓力對氨基單糖納濾分離特性的影響33-35
• 2.3.3 濃度對氨基單糖納濾分離特性的影響35-37
• 2.3.4 溫度對氨基單糖納濾分離特性的影響37-40
• 2.3.5 離子強度對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制探究44-64
• 3.1 引言44
• 3.2 實驗材料與方法44-46
• 3.2.1 實驗材料與儀器44
• 3.2.2 實驗方法44-46
• 3.3 納濾分離數(shù)學模型46-49
• 3.3.1 濃差極化模型46-47
• 3.3.2 不可逆熱力學模型47
• 3.3.3 計算分子直徑模型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GAH與NAG混合溶液納濾分離性能的影響50-53
• 3.4.3 溫度對GAH與NAG混合溶液納濾分離性能的影響53-57
• 3.4.4 離子強度對GAH與NAG混合溶液納濾分離性能的影響57-58
• 3.4.5 GAH與GAS混合體系對數(shù)學模型的適用性驗證58-61
• 3.4.6 NAG與GAS混合溶液對數(shù)學模型的適用性驗證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65
• 4.3 展望65-66
• 參考文獻66-73
• 致謝73-74
• 論文發(fā)表74

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本文編號：824846