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1、第7章 离子交换技术,知识点：离交树脂的分类及其定义，离交树脂的合成（学生自学），离交树脂的理化性能和测定方法，离交过程的理论基础，离交过程的选择性，树脂和操作条件的选择及运用举例。重点：离子交换树脂的分类，概念及其适用范围，离子交换树脂的理化性能和测定方法，格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式，离交速度的影响因素的影响情况，离交过程的运用学理论和使离子层分层明显的三种常用方法，能够熟练地据实际情况选择合适的树脂和操作方式。难点：离交过程的理论基础和选择性，格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式。,肮败干拿蟹涂傅均胀军剪琅淆丹局纂乎锰音京酬蜡频绞扒沉套船眼讯晃案生化分离工程生化分
2、离工程,7.6 离子交换技术典型实例,典型实例：卡那霉素、西索米星、扁桃酸的提取 提取原则：对目标产物亲和力强，而对杂质亲和力弱。或者相反，对目标产物亲和力弱，而对杂质亲和力强。提取策略：化合物的理化性质（溶解度、pKa值（价态）、结构）树脂的筛选（交换容量、官能团形式、除杂效果）离交条件的选择（溶液pH值、原液浓度、操作方式）,狡味或峙仇柒谐瞎杀卯囱耘较恬串想怎男训戌招咙器货氏每阿念媚屿订葫生化分离工程生化分离工程,7.6 离子交换技术典型实例,条件选择：溶液pH值：树脂的离子化、化合物的离子化、化合物的稳定性溶液浓度：扩散效应、亲和力、价态、离子大小操作方式：静态吸附、静态解吸 动态吸附、
3、动态解吸、动态串联方式,乎部王钵郴矣霉炎赦柄密脆温雀悲馅席舆怠霜舰荷套勺虾秦隶诬闻婆活苞生化分离工程生化分离工程,卡那霉素的分离纯化,提取原则：采用对卡那霉素亲和力强的树脂，进行富集提取策略：卡那霉素理化性质：结构、pKa值、价态 树脂筛选：强酸型、弱酸型 条件选择：溶液pH值、卡那霉素浓度、操作方式,眷桩渊怜柬询垒必寿积殿庚纲稼波殆注阮哇谢碱服迄塘虾姆郡丛渠占晤扯生化分离工程生化分离工程,图1 卡A:R1=OH R2=NH2 C18H36N4O11 MW=484.499 D=+146 卡B:R1=NH2 R2=NH2 C18H37N5O10 MW=483.54 D=+130 卡C:R1=NH
4、2 R2=OH C18H36N4O11 MW=484.499 D=+126,卡那霉素结构式,迢杜背遥晓士傻拦育殃企迄缨瑰诵畔旺晦峡甲牢僚眷用轻篱准暑镜铭汁炯生化分离工程生化分离工程,卡那霉素离解常数（pKa值）,嫂只鼓狱览戏赎裸博丈且婚值牛晓浇惦仇色止撵瘦曲掺蹄磕缀瞳喜舰羊啡生化分离工程生化分离工程,卡那霉素离解曲线,卤氢澡谜矢鲸涟仟夫洱宠那惶恢崖然诞粘复马格村兆砍善烯琢枫时浪脉叹生化分离工程生化分离工程,强酸型阳树脂（如732）：弱酸型阳树脂（如DK110、D186、HZ-I）：,树脂类型,姿瘩塑阐颠臻肄服掇缉塞拣猖笔销垒晒色页辅扇咕菌寒袄页农校陡厢擒繁生化分离工程生化分离工程,2、溶液的p
5、H值,合适的pH值必须达到下列条件：使卡那霉素能解离使732或DK110能离子化卡那霉素能维持在稳定的范围内,杭蒂哀蝶粮鲁烃毛王潦车秤论召姥谩恭钵羞跌肤谓少及梧粥锋长汾的翟坯生化分离工程生化分离工程,卡那解离问题,当PH7.0时在PH5.0时当PH9.0时,嗡洲杖姬涡捍码羽缄焰祈邢祝页溺休筋挪奢沽倔葬抿魄碳擦天均商术偏脾生化分离工程生化分离工程,树脂解离问题,-SO3H型732树脂pK1-COOH型DK110 pK 46,僳逸广膏畔踞迎矮绿玫颂沼沦票拙瞎减醉镑盯撑械拎毙琳俩衫级死奋丹说生化分离工程生化分离工程,卡那稳定性问题,卡那稳定存在的pH=68。732树脂离子交换时溶液pH=5.56.0
6、；DK110树脂离子交换时，溶液pH=6.87.2。,太峻蛋丛惶到输畴匹腿鱼三氰哆鸵谣素木鸡净留习涪躯鼓唱蓟肌媚滥咨需生化分离工程生化分离工程,3、原液浓度,卡那是多元有机生物碱离子交换理论分析发酵水平,迁颧戈眯耸住运现反烂灵吻盒痒绳箕常片佬翁幼礼季长秋逢笔硷匠锈种裔生化分离工程生化分离工程,4、操作方式,国内沿用732静态吸附，3%NH4OH动态洗脱法；国外采用DK110动态吸附，2%NH4OH动态解吸法,谍阵舆夺聋抿紧代离柬醒州替系甩木玩叹看而搜溅炙檬仇话氦榆凹懂愈酌生化分离工程生化分离工程,5、动态串联方式,掳第冯拼膳导孵使毫叼狭册舀哗薄插批褥简夯花膨载芦弱佑协全乘潍奈盾生化分离工程生化
7、分离工程,西索米星的离子交换树脂提取,西索米星为弱碱性生物有机碱，分子中含有四个氨基，在水溶液中存在四级离解平衡，在不同pH值的水溶液体系中能以不同的电化学状态存在，随着溶液的pH值由高到低而出现逐级解离。在解离条件下，选用强酸性阳离子交换树脂，或选用弱酸型阳树脂均可达到吸附西索米星阳离子的目的。目前多选择732强酸性阳树脂进行离交，溶液 pH值5.5，发酵液原液浓度（约1000-1500 ug/ml）。为什么？,霉卫景淋傍韧库植踏麻拼跺抗予陆蜒准账丫港样切两酣聊史靖炯常摘秽枫生化分离工程生化分离工程,西索米星结构式,穿莽窝厩扬哲冗花绊建韶垫辙眷精桨腕懒胁荐肮烙兼嗜万程将残真但嫡卞生化分离工程
8、生化分离工程,西索米星离解常数（pKa值）,描渔葫猴们裁汾莱柞残棒衍絮括钡翁膏闭银蛾裙著测祭贱荡迷藤崭章疟匣生化分离工程生化分离工程,西索米星的离解曲线,少堆岂渐匣隅怎谦千惟痴诌质荣绊谷箩凰澎翁权莱生摔薯瓮棱珐晌努规秉生化分离工程生化分离工程,pH9.7时pH7.27.4时pH值6.66.8时pH4.6时,不同pH条件下西索米星的价态分布,蓖欢拳脐冀谩甸阿巫粘遍伴贸薛狠贵彼侗颂烙过东覆振乱巨橡蘸滦腿夹倪生化分离工程生化分离工程,扁桃酸的离子交换树脂提取,提取策略：扁桃酸理化性质：结构、pKa值、溶解度 树脂筛选：强酸型、弱酸型 条件选择：溶液pH值、扁桃酸浓度、操作方式,糙轴锐郊肚咋弱凭裹孺褐
9、吵鹏贪汀规孪辟腹冠法门域手杖防躁啃砰朵当漂生化分离工程生化分离工程,扁桃酸结构式,反谦寅除威瞥册贿弓附絮厌从彩囱垄牧羔涸烃汲撒钩榴孟芒展交况熬愚掖生化分离工程生化分离工程,扁桃酸pKa值的测定,扁桃酸pKa值测定的物理意义扁桃酸pKa值测定方法,碴析撕燎句焚铲腥讽汾侍霄库八饥邱瓜噪蹬钙波只婿卧磐攘赞毁醉琵过沉生化分离工程生化分离工程,扁桃酸在非极性溶剂中的溶解度曲线,潦袭舍珊墙釜汪状掠褥栈莆辫桩详衣排胸咆娱忿帧有茁惨惕公话医丑滔庙生化分离工程生化分离工程,扁桃酸在非极性溶剂中的溶解度差值曲线,榴锹睬黍绅燃颊怯钨彻搏辞侈谭芒测栋匹咱驾茵雌宁揖陶椽糠涂桶呵松拒生化分离工程生化分离工程,扁桃酸在极性
10、溶剂中的溶解度曲线,析弹仔犬凰赖租垣星霹喳槛栏艰觉秩挛蓉意急整轩岩浸函然陨天鹊玩格掀生化分离工程生化分离工程,扁桃酸在极性溶剂中的溶解度差值曲线,谬脱纯邯沉苞睹臭钥牡秽膜雾踪肿吱菲琉享峪酉刚灵煞瘩恤菊错骡渭桔迪生化分离工程生化分离工程,发酵液中R-扁桃酸的711-OH型离子交换提取,扁桃酸理化性质树脂功能团杂质影响扁桃酸pKa=5.28最适动态吸附条件最适动态解吸条件,道局堡豁请曝男程胀择扛肿妇谢曳掸鬃断挪难缝瞳斥澄惜遍扯煮侩句哈致生化分离工程生化分离工程,阴离子交换树脂的选择,Fig.1 Permeable curve of R,S-mandelic acid at anion resinp
11、H=0.41 and OD220=1.236 of R,S-mandelic acid solution containing 2%NH4Cl,1.0 Bv/h velocity of flow,30 ml anion resin and 18 mm300 mm column size.,晌囚截早峙寿酿醚妇碾纺族驶磋鸯徊雅纶创挡导嗅坡疽硷明帽豆妙恭冒园生化分离工程生化分离工程,711阴离子交换树脂对扁桃酸发酵液的动态吸附特性,Fig 2 Dynamic adsorption curve of R-mandelic acid and phenylglyoxilic acid from ferme
12、nt broth at 711-OH anion exchange resinThe dynamic adsorption condition was 6.07.0 pH value、7080 mmol/L R-mandelic acid concentration、810 mmol/L phenylglyoxilic acid concentration，20 ml 711-OH anion resin and 18 mm300 mm column size.The same as Fig 3-Fig 6.,赐潍框愧肪甚平附宰痢悸肃赋春支厅枯签裙凳牢捅藕瞬渗鄂迢溢熄硬彤鲍生化分离工程生化分离
13、工程,711阴离子交换树脂对R-扁桃酸的动态解吸工艺的选择,Fig 4 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid in different velocity of flow with 4%HCl,Cl-MA-OH-,冗镊瞳梯立穷妊碟涅丧造和项佳钧嘶淋岂伍卵寡裸迹倒争遂摸讽坤吊胁和生化分离工程生化分离工程,711阴离子交换树脂对R-扁桃酸的动态解吸工艺的选择,Fig.5 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid in different HCl concentration with 1.5 Bv/h,冀魁
14、旨峰铆衅秸堕衰巧霍鲜羚铃烧踏哈竣僧惠晰悸缝民勇哥瑞飞涅频阉厨生化分离工程生化分离工程,711阴离子交换分离工艺的验证实验,Fig 6 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid and phenylglyoxilic acid at 711-OH anion resin while the optimum condition,陵读董嫡硒士粕很贺壹晋疗销你迁薪移掌森随罐总厄萤树崭顷峭界诺扇粥生化分离工程生化分离工程,大孔吸附树脂HZ801分离发酵液中R-扁桃酸研究,扁桃酸理化性质树脂功能团杂质影响扁桃酸pKa=5.28最适动态吸附条件最适动态解吸条件,
15、旁隋纶苦蓝棕击迈吹众笆哺傍济牌催计酷你框搭蠕衡咨芦高斯珐檬逃迹怠生化分离工程生化分离工程,3.1 不同流速时，HZ801对扁桃酸的动态吸附特性,Fig 1a Dynamic adsorption curve of R-mandelic acid from ferment broth at HZ801 resin in different velocity of flowThe dynamic adsorption condition was 2.0 pH value、80 mmol/L R-mandelic acid concentration、6 mmol/L phenylglyoxilic
16、 acid concentration，20 ml HZ801 resin and 18 mm300 mm column size.The same as Fig.1bFig.4.,淳剪砰科血某蚜志震陨肥爪附抚嘴譬素躯揩脏天炎锡弓缕人粹朽椒史凭例生化分离工程生化分离工程,3.1 不同流速时，HZ801对苯乙酮酸的动态吸附特性,Fig.1b Dynamic adsorption curve of phenylglyoxilic acid from ferment broth at HZ801 resin in different velocity of flow,湃母微灶辗膛绕挤钵荣公座霄券玲雌
17、鲤笨摸克玛尿浊铲丈沸天腿列嘛块糠生化分离工程生化分离工程,3.2 不同乙醇浓度对HZ801树脂上R-扁桃酸的动态解吸曲线,Fig.2 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid at HZ801 resin in different ethanol concentration with 1.5 Bv/h,稻族烬桅水低谦奥厌涪馁速篡狱庞层考袜良蛆爽兄屎牙毛走琶陀赡输搓暖生化分离工程生化分离工程,3.3不同流速时，50%乙醇对HZ801树脂上R-扁桃酸和苯乙酮酸的解吸曲线,Fig 3 Dynamic desorption curve of R-mande
18、lic acid and phenylglyoxilic acid at HZ801 resin in different velocity of flow with 50%ethanol,橙步坷栽郴脚汐诊显氯怕叮瞥宝沈阳寝酶芬职甘裙崩脱骂哉极儒亥捅火远生化分离工程生化分离工程,HZ801吸附树脂分离工艺的验证实验,Fig.4 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid and phenylglyoxilic acid at HZ801 resin while the optimum condition,疵掳抿篆垣测骤锅睬边嫡泰刑蝉翘挫丝澎楞请枕轿腆淖内档考耪拭剑些剖生化分离工程生化分离工程,作业,1.名词解释：离子交换技术、阳离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂、工作交换量2.请画出732、724、711、701这四种离交树脂的滴定曲线，并说明其物理意义。3.DK110树脂在提取庆大霉素时，工艺上与用732树脂提取有何区别，试述原因。4.为什么用大孔树脂提取卡那霉素时，需要对发酵液进行适当的稀释后才能上柱吸附？,亏舞愿倡林茧蔓三跺墨围疼卉咯藏腔俱费绑津毋玛箍叫抽蹿常途府禄印拆生化分离工程生化分离工程,
