兩性離子纖維的制備及其對(duì)氨基酸的吸附分離雷勇強(qiáng)湯麗鴛符若文

1、兩性離子纖維的制備及其對(duì)氨基酸的吸附分離雷勇強(qiáng)湯麗鴛符若文*基金項(xiàng)目 中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào): 01018)資助第一作者 雷勇強(qiáng)（1979年出生），男，中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院98級(jí)基地班聯(lián)系人 符若文，Email: （中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，廣州 510275）摘要 本論文主要論述了不同酸堿基團(tuán)比例的強(qiáng)酸弱堿型兩性離子交換纖維pp-g-4vp-St-SO3H的制備，研究了它們?cè)诓煌瑮l件下對(duì)幾種氨基酸的吸附和分離情況，并將強(qiáng)酸弱堿型纖維吸附和分離氨基酸的性質(zhì)規(guī)律跟強(qiáng)酸型纖維和樹(shù)脂作了一定的對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)控制

2、單體的投料比可以控制接枝產(chǎn)物的酸堿基團(tuán)比例。纖維對(duì)氨基酸的吸附速度和吸附量要高于樹(shù)脂。對(duì)比強(qiáng)酸型的離子交換纖維和樹(shù)脂，強(qiáng)酸弱堿型的兩性離子交換纖維對(duì)氨基酸的吸附有更好的選擇性。酸堿基團(tuán)比例（St:4vp）為2:8的 PP-g-4vp-St-SO3H纖維能很好的分離谷氨酸和丙氨酸的混合物。關(guān)鍵詞 離子交換纖維；預(yù)輻照；接枝共聚；接枝率；靜態(tài)吸附；分離；氨基酸離子交換技術(shù)廣泛應(yīng)用于分離、提純、吸附。離子交換纖維是一種纖維狀的離子交換材料。它的實(shí)用價(jià)值在于它具有比粒狀離子交換劑更大的比表面。離子交換纖維與離子交換樹(shù)脂相比，吸附速度快，比表面積大，使用方便，可以制成絲狀，布狀或無(wú)紡材料。離子交換纖維的

3、研究開(kāi)始于本世紀(jì)四十年代。天然纖維如棉、羊毛本身雖有離子交換功能，但交換容量低，需要對(duì)其進(jìn)行改性，引入酸性或堿性官能團(tuán)，提高其交換容量。最早有人用脲磷酸對(duì)棉纖維磷化，制得具有陽(yáng)離子交換性能的磷酸化棉；后來(lái)又有人用胺化法制得陽(yáng)離子交換棉。五十年代，除了對(duì)纖維素改性外，還出現(xiàn)了聚乙烯醇纖維與含有離子交換活性基團(tuán)的烯類單體進(jìn)行接枝共聚，制備出了離子交換纖維1。七十年代，開(kāi)始用聚丙烯清PAN、聚烯烴纖維為基體制備離子交換纖維。同時(shí)由于活性炭纖維ACF的研究發(fā)展，還出現(xiàn)了用碳纖維CF、半碳化纖維制備的離子交換纖維2。 氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，從各種氨基酸生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有180多種。-氨基酸

4、中都存在氨基和羧基，但由于側(cè)鏈基團(tuán)（R）的不同，其性質(zhì)各有不同。按其酸堿性質(zhì)的不同，可將氨基酸分為三大類，即酸性氨基酸，堿性氨基酸和中性氨基酸。離子交換法是分離氨基酸的常用技術(shù)。現(xiàn)階段常用于氨基酸分離的離子交換材料絕大多數(shù)都是離子交換樹(shù)脂36。幾乎所有的氨基酸都能與離子交換樹(shù)脂起交換反應(yīng)，但因氨基酸性質(zhì)如酸堿度、極性和分子量等的不同，離子交換樹(shù)脂對(duì)各種氨基酸的交換吸附能力也不同。離子交換材料應(yīng)用于氨基酸的分離，主要以離子交換樹(shù)脂為主，離子交換纖維用得較少。本實(shí)驗(yàn)以PP纖維為原料，經(jīng)Co60射線預(yù)輻照，在交聯(lián)劑二乙烯苯的存在下引發(fā)不同比例的苯乙烯、4乙烯基吡啶單體進(jìn)行接枝共聚，然后進(jìn)行磺化，制備

5、出含有不同比例酸堿基團(tuán)的兩性離子交換纖維?；趦尚岳w維中酸堿基團(tuán)的協(xié)同作用，它對(duì)氨基酸的選擇性能比只含單一基團(tuán)的酸性和堿性纖維以及樹(shù)脂都會(huì)有很大的提高，分離系數(shù)良好，這將大大提高其對(duì)氨基酸的分離能力。1. 實(shí)驗(yàn)部分1.1儀器和原料上海第二儀器廠產(chǎn)分光光度計(jì)，日立83550型高速氨基酸分析儀，JSM-6330F場(chǎng)發(fā)射電子顯微掃描電鏡，德國(guó)Elematar Analysesyteme. Gmbh產(chǎn)CHNOS Elementanalyter，美國(guó)Perkin-Eimer公司產(chǎn)240C型元素分析儀，上海雷磁創(chuàng)益儀器儀表有限公司生產(chǎn)的PHS29A型酸度計(jì)主要原料：廣州市紡織工業(yè)研究所制PP纖維，各種氨基

6、酸為市售生化試劑，苯乙烯、4乙烯基吡啶、二乙烯基苯等用前經(jīng)蒸餾純化，二氯乙烷(AR)，氯磺酸(AR)等。1.2 纖維制備首先將PP纖維在空氣中經(jīng)Co60-射線預(yù)輻照（輻照在廣州輻照中心完成）。按一定量的固液比在裝有冷凝管的250ml三頸瓶中，加入一定量蒸餾水、一定比例的混合單體、交聯(lián)劑和乳化劑，并加熱攪拌。然后，加入預(yù)輻照的PP纖維和一定量的莫爾鹽，在氮?dú)獗Ｗo(hù)和預(yù)定的溫度下，磁力攪拌反應(yīng)4小時(shí)。接枝共聚產(chǎn)物用乙醇、蒸餾水反復(fù)洗滌，并于稀鹽酸中浸泡過(guò)夜，后用蒸餾水洗至中性，然后在紅外燈下烘干。干燥恒重后的接枝纖維三頸瓶中用1，2二氯乙烷浸泡溶脹過(guò)夜。然后用滴液漏斗加入氯磺酸進(jìn)行磺化，電磁攪拌，在

7、60下反應(yīng)90分鐘，即可制得強(qiáng)酸弱堿兩性離子交換纖維pp-g-4vp-St-SO3H。1.3 離子交換纖維的性能研究（1）氨基酸的靜態(tài)吸附取恒重后的離子交換纖維置于碘量瓶中，分別加入一定量（V/ml）不同 pH值的氨基酸溶液，25水浴，于振蕩器中振蕩24小時(shí)。取樣品液和標(biāo)準(zhǔn)液各1ml，加入pH5.47檸檬酸檸檬酸鈉緩沖液1ml后用茚三酮顯色，用上海第二儀器廠生產(chǎn)的分光光度計(jì)分別測(cè)定其OD570，由此算出吸附量。（2）混合氨基酸的靜態(tài)吸附取一定量恒重后的離子交換纖維置于碘量瓶中，分別加入25ml在不同 pH值的不同氨基酸混合溶液，25水浴，于振蕩器中振蕩24小時(shí)。在廣東省昆蟲(chóng)研究所測(cè)得吸附后溶液

8、中各種氨基酸的濃度。（3）氨基酸的分離配制濃度為20g/L的氨基酸混合溶液。將恒重后的離子交換纖維約1.5g濕法裝柱，柱長(zhǎng)約25cm，用上述氨基酸混合溶液1.00ml上柱。先后用不同濃度，不同PH值的緩沖溶液洗脫，控制流速約20s/4D。用紙層析判斷氨基酸的分離效果，然后測(cè)出每份洗脫液液的OD570，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)液的OD570值算出洗脫液中的氨基酸濃度。（4）纖維吸附氨基酸動(dòng)力學(xué)測(cè)試取一定量恒重后的離子交換纖維置于碘量瓶中，加入0.15g/l的氨基酸溶液200ml，從零時(shí)刻開(kāi)始，每隔一段時(shí)間取出1ml溶液測(cè)其OD570值，由此可作出吸附過(guò)程的氨基酸濃度變化曲線。 2. 結(jié)果與討論2.1 纖維的制備

9、對(duì)于兩性離子交換纖維的制備，本所此前已作過(guò)大量的研究，并且對(duì)纖維制備過(guò)程中的影響因素作出了全面的論述。因此本文主要從控制纖維的酸堿基團(tuán)出發(fā)，討論不同酸堿比例的兩性離子纖維的制備。2.1.1 纖維的接枝前人的研究表明79，對(duì)于單組分單體參與的接枝反應(yīng)，在單體濃度較低時(shí)纖維的接枝率隨單體的濃度增加而上升。由圖1可以看出，在總單體濃度不變的情況下，兩性纖維的接枝率隨著接枝單體中4-vp的含量減少而降低，這表明兩種共存的單體中，4-vp的反應(yīng)活性比St要高。原因是，在65苯乙烯的競(jìng)聚率r10.54，而4-vp的競(jìng)聚率r20.7，也就是說(shuō)4乙烯基吡啶的反應(yīng)活性比苯乙烯要高。圖1.不同單體比對(duì)纖維接枝率的

10、影響2.1.2 接枝纖維的磺化接枝共聚后的纖維經(jīng)氯磺酸磺化制得強(qiáng)酸弱堿兩性離子交換纖維。由下圖可以看出，接枝纖維的磺化增重率跟纖維的接枝率有很大關(guān)系，接枝率越高，增重率就越大。這說(shuō)明在本實(shí)驗(yàn)中磺化反應(yīng)只發(fā)生在接枝纖維的接枝體上。圖2.不同單體比的纖維接枝率和磺化程度的關(guān)系2.1.3 元素分析表1 各纖維的N和S元素分析結(jié)果單體比St:4-vp10:0 9:1 1:1 2:8 0:10接枝率(%)250 236.2 362.1 279.7 280N含量(%)0 7.830 7.291 7.922 8.130S含量(%)12.86 9.453 8.233 7.455 0表1是對(duì)pp-g-4VP-S

11、t-SO3H纖維的N和S元素分析結(jié)果，可以看到，隨著苯乙烯加入量的增加，產(chǎn)物中S的含量也增大，這表明苯乙烯含量越高，磺化的程度就越高，也就表明磺化反應(yīng)只發(fā)生在苯乙烯的苯環(huán)上?；腔磻?yīng)是親電反應(yīng)，容易在電子云密度大的基團(tuán)上發(fā)生。苯乙烯和4乙烯基吡啶雖然同為芳香體系，但吡啶環(huán)中含有N原子，電負(fù)性大于C原子，吡啶環(huán)不容易給出電子，環(huán)的電子云密度小，不易發(fā)生親電反應(yīng)。而且，在強(qiáng)酸條件下，質(zhì)子化的吡啶更不容易進(jìn)行磺化反應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，吡啶只有在非常強(qiáng)烈的條件下才會(huì)發(fā)生磺化反應(yīng)。同時(shí)，隨著4-乙烯基吡啶加入量的增加，產(chǎn)物中的N含量隨之增加，產(chǎn)物中的吡啶含量也不斷升高。這一結(jié)果表明，可以通過(guò)控制單體的投料比來(lái)

12、控制接枝產(chǎn)物的酸堿基團(tuán)比例。2.2 纖維吸附和分離氨基酸的性能2.2.1靜態(tài)吸附氨基酸 使用檸檬酸系列緩沖溶液對(duì)單一氨基酸的靜態(tài)吸附 由于各種氨基酸酸堿性的差異即等電點(diǎn)不同，在水溶液中，隨著pH值的不同其離解程度就不一樣。所以，在用離子交換纖維對(duì)氨基酸進(jìn)行吸附時(shí)，溶液的pH值對(duì)吸附量影響很大。而離子交換纖維在吸附交換過(guò)程中會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)，從而會(huì)導(dǎo)致吸附氨基酸后溶液的pH值發(fā)生變化。我們首先選擇檸檬酸系列緩沖溶液對(duì)氨基酸進(jìn)行靜態(tài)吸附的測(cè)試。（1）單體比St:4-vp=9:1的pp-g-St-4vp-SO3H纖維對(duì)酸性氨基酸的吸附性能表2 對(duì)谷氨酸和天冬氨酸的吸附量pH2.19 3.

13、44 5.60 8.97谷氨酸吸附量(mg/g)26.12 12.62 2.38 35.49天冬氨酸吸附量(mg/g)26.93 18.25 8.55 34.25由上表可見(jiàn)，該纖維對(duì)酸性氨基酸的吸附在堿性條件下比酸性要好，中性時(shí)最差。（2）單體比St:4-vp=9:1的pp-g-St-4vp-SO3H纖維對(duì)中性氨基酸的吸附性能表3 對(duì)絲氨酸的吸附量pH2.19 5.60 8.97絲氨酸吸附量(mg/g)8.525 0 21.775表4 對(duì)丙氨酸的吸附量pH2.19 5.60 8.97丙氨酸吸附量(mg/g)5.245 0 26.58表3和表4的數(shù)據(jù)同時(shí)測(cè)得，可從中看出該纖維對(duì)丙氨酸和絲氨酸的吸

14、附量相差不大。另外，上述三表中的數(shù)據(jù)明顯的表現(xiàn)出該纖維對(duì)兩種中性氨基酸的吸附規(guī)律，即堿性條件下吸附最好，酸性時(shí)較差，接近中性條件吸附量最低。（3）單體比St:4-vp=9:1的pp-g-St-4vp-SO3H纖維對(duì)堿性氨基酸的吸附性能表5 對(duì)精氨酸的吸附量pH2.19 5.60 8.97精氨酸吸附量(mg/g)161.94 66.29 99.33表6 對(duì)組氨酸的吸附量pH2.19 5.60 7.59 11.50組氨酸吸附量(mg/g)133.97 28.91 25.77 102.68由上可見(jiàn)，該纖維對(duì)堿性氨基酸的吸附跟對(duì)酸性和中性氨基酸都有所不同，在酸性時(shí)的吸附量要比堿性時(shí)大，接近中性時(shí)較差。

15、組氨酸在其等電點(diǎn)PH7.59吸附量最低。由此可以認(rèn)為，單體比St:4-vp9:1的pp-g-St-4vp-SO3H纖維對(duì)不同氨基酸有不同的吸附。等電點(diǎn)堿性的氨基酸吸附最好，酸性的其次，接近中性的最差。而對(duì)于堿性氨基酸，在酸性條件下吸附要好，對(duì)于酸性和中性氨基酸，在堿性條件下要好，在近中性環(huán)境對(duì)各種氨基酸的吸附都會(huì)降低。（4）各種纖維對(duì)不同氨基酸的靜態(tài)吸附對(duì)比表7 不同纖維對(duì)谷氨酸的靜態(tài)吸附單體比St:4-vp10:0(纖維) 1:1 2:8 0:10 10:0(樹(shù)脂)pH=2.19吸附量(mg/g)28.69 10.79 1.53 0.00 17.03pH=5.60吸附量(mg/g)12.57

16、 4.96 3.45 2.90 3.60pH=8.97吸附量(mg/g)20.37 1.52 0.21 0.00 5.45表8 不同纖維對(duì)丙氨酸的靜態(tài)吸附單體比St:4-vp10:0(纖維) 1:1 2:8 0:10 10:0(樹(shù)脂)pH=2.19吸附量(mg/g)77.73 23.52 19.82 11.73 44.58pH=6.02吸附量(mg/g)65.59 16.97 10.11 0.00 8.31pH=8.97吸附量(mg/g)37.59 0.00 1.67 0.00 0.94表9 不同纖維對(duì)組氨酸的靜態(tài)吸附單體比St:4-vp10:0(纖維) 1:1 2:8 0:10 10:0(樹(shù)

17、脂)pH=3.44吸附量(mg/g)255.13 25.57 6.41 0.00 245.06pH=6.02吸附量(mg/g)43.54 3.90 1.25 7.05 21.70pH=7.59吸附量(mg/g)350.20 56.98 4.84 1.83 261.35pH=11.5吸附量(mg/g)15.03 11.38 5.16 6.82 3.82由表7可見(jiàn)，強(qiáng)酸型纖維和強(qiáng)酸型樹(shù)脂對(duì)谷氨酸的吸附規(guī)律基本一致，但纖維的吸附量明顯要比樹(shù)脂的大；單體比1:1的纖維對(duì)谷氨酸的吸附量要比前述兩者小，吸附量由酸性條件向堿性條件遞減；弱堿性和單體比2:8的纖維在不同pH下對(duì)谷氨酸的吸附量都很低。由表8可以

18、看出，所有吸附材料對(duì)丙氨酸的吸附量都要比谷氨酸大，而且，各吸附材料對(duì)丙氨酸的吸附量都表現(xiàn)出由酸性條件向堿性條件遞減的趨勢(shì)。由表9可見(jiàn)，強(qiáng)酸型纖維和樹(shù)脂對(duì)組氨酸的吸附量要明顯大于其它。另外，強(qiáng)酸型纖維和樹(shù)脂兩種材料以及單體比1:1的纖維對(duì)組氨酸的吸附量都是在其等電點(diǎn)pH=7.59最大，這與上節(jié)單體比9:1的纖維表現(xiàn)出較大的差異性，具體原因有待進(jìn)一步研究和探討。綜上三表，總體來(lái)說(shuō)上表各材料對(duì)三種氨基酸的吸附是組氨酸丙氨酸谷氨酸。其中在個(gè)別pH條件下纖維的吸附量表現(xiàn)出較大的差別，預(yù)期，根據(jù)上表選擇恰當(dāng)?shù)臈l件能對(duì)混合氨基酸加以分離。使用非檸檬酸系列緩沖溶液對(duì)氨基酸的靜態(tài)吸附使用非檸檬酸系

19、列緩沖溶液，旨在分析緩沖溶液對(duì)氨基酸靜態(tài)吸附的影響。下面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步表明，使用非檸檬酸系列緩沖溶液時(shí)氨基酸的吸附量跟使用檸檬酸系列緩沖溶液有較大的不同，簡(jiǎn)單的說(shuō)，氨基酸在酸性條件下的吸附量相對(duì)減小，而在堿性條件則有很大增大；另外在某些條件下，如pH11.50，纖維對(duì)兩種氨基酸的吸附選擇性表現(xiàn)得更為明顯?？梢?jiàn)緩沖溶液的選用對(duì)氨基酸的吸附有較大的影響。下面的四條曲線直觀的反映出兩種纖維對(duì)谷氨酸和丙氨酸的吸附規(guī)律。表10 兩性離子交換纖維（St:4-vp=1:1）對(duì)谷氨酸的靜態(tài)吸附pH 1.60 2.41 3.22 4.20 6.02 8.97 11.50吸附量(mg/g) 5.29 5.34 3

20、.78 4.73 2.70 11.54 5.89表11 兩性離子交換纖維（St:4-vp=2:8）對(duì)谷氨酸的靜態(tài)吸附pH 1.60 2.41 3.22 4.20 6.02 8.97 11.50吸附量(mg/g) 2.07 2.10 0.61 2.44 4.97 6.58 0表12 兩性離子交換纖維（St:4-vp=1:1）對(duì)丙氨酸的靜態(tài)吸附pH 1.60 2.41 3.22 4.20 6.02 8.97 11.50吸附量(mg/g) 3.34 2.49 1.99 1.00 0 32.72 0表13 兩性離子交換纖維（St:4-vp=2:8）對(duì)丙氨酸的靜態(tài)吸附pH 1.60 2.41 3.22

21、4.20 6.02 8.97 11.50吸附量(mg/g) 7.44 1.66 1.15 0 37.92 19.44 37.593.2.2 纖維吸附氨基酸動(dòng)力學(xué)研究本實(shí)驗(yàn)選用了都只含有磺酸基團(tuán)的強(qiáng)酸型離子交換纖維和市售732樹(shù)脂在pH7.59下進(jìn)行了吸附丙氨酸動(dòng)力學(xué)的對(duì)比研究，結(jié)果如下圖3.9和圖3.10。圖3強(qiáng)酸型纖維吸附丙氨酸的動(dòng)力學(xué)曲線由兩條曲線可明顯看出，強(qiáng)酸型離子交換纖維對(duì)丙氨酸的吸附速度很快，其吸附曲線在10分鐘以后就趨于平坦，表明溶液中氨基酸的濃度基本恒定，吸附已達(dá)到平衡。而強(qiáng)酸型樹(shù)脂對(duì)丙氨酸的吸附很緩慢，在400分鐘以后其吸附液中的丙氨酸濃度才基本達(dá)到平衡。強(qiáng)酸型離子交換纖維對(duì)

22、丙氨酸的吸附速度幾乎是強(qiáng)酸型樹(shù)脂的40倍。這說(shuō)明離子交換纖維對(duì)氨基酸的吸附速度要遠(yuǎn)快于離子交換樹(shù)脂。兩種材料上述吸附速度差異主要和各自的構(gòu)造特點(diǎn)有關(guān)。由于纖維的直徑遠(yuǎn)少于樹(shù)脂，纖維材料的比表面積顯著大于顆粒樹(shù)脂，因此，離子交換纖維的交換吸附及洗脫速度要比相應(yīng)的粒狀樹(shù)脂快好幾倍。圖4強(qiáng)酸型樹(shù)脂吸附丙氨酸的動(dòng)力學(xué)曲線3.2.3 靜態(tài)吸附混合氨基酸下面三表是三種不同類型的離子交換材料對(duì)混合氨基酸的靜態(tài)吸附測(cè)定結(jié)果。由表中數(shù)據(jù)可以看出，兩性離子交換纖維對(duì)酸性和堿性氨基酸的吸附量大約是中性氨基酸的兩倍，而強(qiáng)酸型離子交換纖維和樹(shù)脂對(duì)各種氨基酸的吸附量差別不大，此結(jié)果再次證明了兩性離子交換纖維在吸附氨基酸的

23、選擇性方面明顯優(yōu)于強(qiáng)酸型纖維和樹(shù)脂。表14 兩性離子交換纖維（St:4-vp=1:1）對(duì)混合氨基酸的靜態(tài)吸附氨基酸天冬酸 谷氨酸 丙氨酸 絲氨酸 組氨酸 總量吸附前濃度（g/l）0.104 0.100 0.101 0.099 0.102 0.506吸附后濃度（g/l）0.0043 0.0024 0.0443 0.0491 0.0039 0.1040吸附量（mg/g）12.79 12.52 7.27 6.40 12.58 51.56表15 強(qiáng)酸型纖維對(duì)混合氨基酸的靜態(tài)吸附氨基酸天冬酸 谷氨酸 丙氨酸 絲氨酸 組氨酸 總量吸附前濃度（g/l）0.104 0.104 0.099 0.100 0.09

24、9 0.506吸附后濃度（g/l）0.0464 0.0348 0.0202 0.0353 0.0000 0.1367吸附量（mg/g）10.52 12.64 14.39 11.82 18.08 64.44表16 強(qiáng)酸型樹(shù)脂對(duì)混合氨基酸的靜態(tài)吸附氨基酸天冬酸 谷氨酸 丙氨酸 絲氨酸 組氨酸 總量吸附前濃度（g/l）0.104 0.104 0.099 0.100 0.099 0.506吸附后濃度（g/l）0.0482 0.0263 0.0137 0.0254 0.0000 0.1136吸附量（mg/g）6.15 8.56 9.40 8.22 10.91 混合氨基酸的分離（1）

25、丙氨酸和谷氨酸混合溶液的分離通過(guò)前面的實(shí)驗(yàn)，研究各種纖維在不同條件下對(duì)各種氨基酸的靜態(tài)吸附結(jié)果，我們選用單體比St:4-vp=2:8的兩性纖維對(duì)丙氨酸和谷氨酸的混合溶液進(jìn)行吸附分離?；旌习被嵩趐H11.50上柱，第18號(hào)試管用pH11.50的Na2HPO4NaOH緩沖溶液洗脫，914號(hào)試管用1M的氨水洗脫，每管溶液6.17ml。氨基酸顯色測(cè)試表明第2、3、4和10、11、12號(hào)洗脫液中含有氨基酸；紙層析定性分析結(jié)果表明前面三管洗脫液中所含氨基酸為谷氨酸，后面三管中含氨基酸為丙氨酸，下圖是兩種氨基酸的分離曲線。由該曲線可以看出該條件下接枝單體比St:4-vp=2:8的兩性纖維能將丙氨酸和谷氨酸

26、很好的分離。 圖5兩性離子交換纖維（St：4vp=2:8）分離谷氨酸丙氨酸洗脫曲線（2）丙氨酸和絲氨酸混合溶液的分離 下圖為單體比St:4-vp=8:2的兩性離子交換纖維丙氨酸和絲氨酸混合溶液的分離洗脫曲線。混合氨基酸在pH1.60上柱，前135ml用pH3.25的檸檬酸鈉緩沖溶液洗脫，洗脫液濃度0.067mol/l；然后用0.067mol/l、pH4.25的檸檬酸鈉緩沖溶液洗脫。由洗脫曲線可以看出，纖維對(duì)兩種氨基酸都有較好的吸附，但由于兩種氨基酸的性質(zhì)差別很小，它們的結(jié)構(gòu)只相差一個(gè)亞甲基，同時(shí)等電點(diǎn)接近（丙氨酸的pI=6.02，絲氨酸的pI=5.68），所以用這種方法很難把它們分離開(kāi)。圖6

27、兩性離子交換纖維(St:4vp=8:2)分離丙氨酸絲氨酸洗脫曲線3.3 纖維的表征3.3.1 電鏡掃描我們用掃描電鏡對(duì)不同的纖維進(jìn)行了分析，以了解在磺化前后以及在吸附氨基酸前后的纖維表面形貌的變化情況。圖7和圖8是單體比St:4vp=1:1 的PP-g-4vp-St-SO3H纖維吸附氨基酸前后的掃描電鏡照片?？梢钥吹交腔w維的表面比較粗糙，有很多小孔洞和細(xì)裂紋，說(shuō)明磺化反應(yīng)對(duì)纖維表面有一定的破壞。吸附氨基酸后纖維的表面變得光滑，說(shuō)明纖維的表面覆蓋了氨基酸，氨基酸分子填充在纖維的孔洞和裂紋上。 圖7 PP-g-4vp -St-SO3H(St:4vp=1:1) 圖8 PP-g-4vp -St-SO

28、3H(St:4vp=1:1)吸附 SEM照片 混合氨基酸后的SEM照片3. 結(jié)論在兩性離子交換纖維的制備中，反應(yīng)溫度、單體量、交聯(lián)劑用量等都會(huì)影響接枝共聚反應(yīng)的接枝率。通過(guò)控制接枝反應(yīng)的單體投料比，可以控制兩性離子交換纖維的酸堿基團(tuán)比例。單一和混合氨基酸的靜態(tài)吸附表明，兩性離子交換纖維比只含單一基團(tuán)的纖維或樹(shù)脂對(duì)氨基酸的吸附有更好的選擇性。動(dòng)力學(xué)研究表明纖維對(duì)氨基酸的吸附速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于樹(shù)脂。由于選擇性的優(yōu)異，兩性離子交換纖維在混合氨基酸的分離上比強(qiáng)酸型離子交換纖維有更大的優(yōu)勢(shì)。PP-g-4vp-St-SO3H (St:4vp=2:8)纖維能很好的分離谷氨酸和丙氨酸的混合物。參考文獻(xiàn)1.曾漢民，

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