分离技术影响因素

影响因素 影响盐析的因素： （1）盐离子浓度：不同的溶质分子， “盐溶”与“ 盐析”的分界值不同。 （2）溶质分子种类：不同溶质分子产生盐析现象所需中性盐的浓度（离子强度）亦不同。 （3）溶质分子浓度：一般对于蛋白质溶液，其浓度为 2%-3%比较合适，相当于 25 mg/mL-30mg/mL。 （4）pH 值：在盐析时，如果要沉析某一成分，应将溶液的 pH 值调整到该成分的等电点；如果希望某一成分 保留在溶液中不析出，则应使溶液的 pH 值偏离该成分的等电点。 （5）温度：多数物质的溶解度会受温度变化的影响。 影响有机溶剂沉析的因素： （1）温度：一般在 0以下，操作时要在冰盐浴中进行； （2）生物样品的浓度：蛋白质溶液起始浓度 0.5%-2%（5 -20mg/mL ） ，粘多糖起始浓度 1%-2%为宜； （3）pH 值：通常选在等电点附近； （4）离子强度：盐浓度一般在 0.01-0.05mol/L； （5）金属离子：某些金属离子具有助沉作用 影响 PEG 沉淀效果的因素：PEG 的浓度和相对分子质量，离子强度、溶液 pH 和温度。 影响溶剂萃取的因素： （一） 有机溶剂的选择： （1）根据相似相溶的原理，选择与目标产物极性相近的有机溶剂为萃取剂，可以得到较大的分配系数（根据 介电常数判断极性） ； （2）有机溶剂与水不互溶，与水有较大的密度差，粘度小，表面张力适中，相分散和相分离容易； （3）应当价廉易得，容易回收，毒性低，腐蚀性小，不与目标产物反应。 常用于生化萃取的有机溶剂有丁醇、丁酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等 （二）水相的影响因素： （1）pH 的影响：影响表观分配系数（ pHK） ；pH 低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质分配在水相。 对弱酸随 pHK, 当 pH pKb 时，KK 0 （2）温度 T 的影响：T分子扩散速度，萃取速度；T 影响分配系数；T 影响两溶剂的互溶度影响；一般生 化物质的萃取在室温或较低温度下进行；一般生化物质的萃取在室温或较低温度下进行。 （3）盐析的影响：无机盐(氯化钠、硫酸铵 )的作用：生物物质在水中溶解度 ；两相比重差，两相互溶度 （4）乳化现象：蛋白质等生物物质含有亲水基和亲油基两性基团，因此具有表面活性，可以降低溶剂和水的 表面张力。乳化带来的问题：有机相和水相分相困难，出现夹带，收率低纯度低 现夹带，收率低，纯度低。 乳浊液的破坏措施：物理法：离心、加热，吸附，稀释；化学法：加电解质、其他表面活性剂（十二烷基硫 酸钠、溴代十五烷基吡啶） （5）带溶剂：对于水溶性强的溶质，可利用脂溶性萃取剂与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子，使溶质 向有机相转移。抗生素萃取剂：月桂酸、脂肪碱或胺类等。氨基酸萃取剂：氯化三辛基甲铵。溶质与带溶剂 之间的作用：离子对萃取、离子交换萃取、反应萃取。 影响双水相萃取的因素： 高聚物相对分子质量和化学性质、被萃取溶质粒子的大小和表面化学性质对双水相萃取都有直接影响。 （1）成相聚合物的浓度和分子量： 成相系统的总浓度：增大时，系统远离临界点，系线长度增加，两相性质的差别增大，溶质的分配系数大于 1 或小于 1，溶质越容易分配于其中的某一相。存在问题：当系线长度增加时，系统的表面张力增大，可能导 致溶质在界面上的吸附。 分子量 M: 当成相高聚物的浓度、盐浓度、温度等条件不变时，被分配的溶质易为相系统中低相对分子质量 的高聚物所吸引，而为高相对分子质量的高聚物所排斥。这一规律只表明了分配系数的变化方向，但是分配 系数变化的大小主要由被分配物质在（待萃取物）的相对分子质量决定的。通常氨基酸、小分子蛋白的分配 系数受高聚物相对分子质量的影响没有大分子蛋白那么显著。利用这一原理分离不同相对分子质量的蛋白质 可以获得较好的分离效果。 （2）盐的影响 各种离子在上下两相的分配存在微小差异，因而产生了相间电位（道南电位） 。通过调节双水相系统盐的 浓度,可以有效地萃取分离不同的生物大分子。 （3）pH 值 pH 的影响主要表现为：影响相间电位，同时还会影响到弱酸盐的解离，如 PEG/Kpi 系统，pH 的微小变 化可能使 m 变化 2-3 个数量级。 (4) 疏水作用和生物亲和分配 如果改变成相聚合物的疏水性(引入疏水基团), 会使疏水的溶质分子的分配系数发生改变；如果在成相高聚 物分子上引入生物亲和配基，也会直接影响生物大分子的分配系数。 （5）温度 大规模操作一般在室温下进行 1) 常温下蛋白质不会发生变性;2) 常温下溶液粘度较低,容易相分离;3) 常温操 作节省冷却费用. 反胶束萃取的影响因素 （1）pH：当 pHpI 时，蛋白质分子和表面活性剂内表面都荷负电，相互排斥，蛋白质难溶于胶团中。pH 过低时， 蛋白质会变质，溶解度也降低。当 pH 20KD 时, m 很小. 表明随 M 增大, 空间排阻作用增大 , 蛋白质的溶解率降低. 因此利用蛋白质间 M 的差别可以选择性对蛋白质进行萃取 分离。 （5）表面活性剂的种类和浓度：用于产生反向胶束的表面活性剂通常为阳离子表面活性剂（季铵盐）和阴离 子表面活性剂丁二酸-2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠商品名为 酯磺酸钠，商品名为 Aerosol OT,（AOT） 。AOT 形 成的反相胶束 W0 最大 50-60，季铵盐形成的反向胶束 W0 一般小于 3。表面活性剂的浓度对分配系数的影响 较小。 影响液膜萃取的因素 （1）pH：对于弱电解质，pH 影响其荷电形式及不同电荷形式溶质的萃取率； （2）浓度：液膜分离特别适用于低浓度物质的分离提取。若料液中目标物浓度较高可采用多级处理 （3）时间：乳状液膜为高度分散体系，相间接触比表面积大，且液膜薄，传质阻力小，短时间即可萃取完全； 如果再延长接触时间，连续相(料液) 中的溶质浓度又会回升，这是由于乳液滴破裂造成的，因此接触时间要控 制适当。 （4）速度：对于支撑液膜，料液的流速引起流体力学的特性改变直接影响萃取率；对于乳状液膜，搅拌速度 则影响乳化液的分散和液膜稳定性；一般制乳时 20003000rpm;连续相与乳液接触时，搅拌 100600rpm。 （5）乳水比的影响：液膜乳液体积(Ve)与料液体积(Vw)之比称为乳水比。对液膜分离过程来说,乳水比愈大， 渗透过程的接触面积愈大，则分离效果越好，但乳液消耗多,不经济, 应合理选择最佳条件。 （6）操作温度：操作温度升高，溶质的扩散系数增大，利于萃取速度的提高。但较高温度造成液膜粘度降低， 膜相挥发速度加快，使得液膜不稳定，因此一般在常温或料液温度下进行分离操作。 影响超临界 CO2 流体萃取的因素 （1）物质性质的影响 被萃取物的相对分子质量、分子极性是影响超临界 CO2 流体溶解能力的关键因素，但是目前对于溶解度的数 据非常缺乏。 相对分子质量增大，溶质分子间作用力增大，因此相对分子量达到一定值的时候，在 SC-CO2 的溶解度会急 剧下降； 非极性分子的溶解度一般高于极性分子 （2）萃取压力的影响 随着 SC-CO2 压力的增加，化合物的溶解度都呈现急剧上升的现象。这主要是由于 SC-CO2 的溶解能力一般 随着密度的增加而增加的。而 SC-CO2 的密度取决于压力和温度，一般在临界点附近，压力对密度的影响尤 为显著 （3）萃取温度的影响 一般温度增加物质在 SC-CO2 中的溶解度变化往往会出现最低值。 原因有两方面: 一是影响密度，随着温度的升高，SC-CO2 的密度下降，溶解能力下降；二是影响物质的蒸汽 压，随着温度的升高，物质的蒸汽压会增大，使得物质在 SC-CO2 中的溶解度增大。 （4）夹带剂的影响： 单一组分的超临界溶剂对溶质的溶解度和选择性常常有较大的局限性,为了提高单一组分超临界溶剂对溶质的 萃取能力，根据待萃取物质的性质，适量加入适当的非极性或极性溶剂，即夹带剂（entrainer, 或 modifier 改 性剂）做共同萃取剂，可以有效拓宽 SFE 技术的应用范围。 夹带剂的作用机制：夹带剂可以从两方面影响溶质在超临界流体中的溶解度和选择性：一是溶剂的密度，二 是溶质与夹带剂分子间的相互作用。加入了夹带剂可能造成混合溶剂临界点的变化。 夹带剂的选择：综合考虑夹带剂和被萃取物的性质 ，理论依据“相似相容原理”。 影响截留率的因素 （1）分子形状：线状分子易透过，截流率低； （2）吸附作用：溶质吸附于膜孔壁上，降低膜孔有效直径； （3）浓差极化作用：高分子溶质在膜面沉积，使膜阻力，较小分子溶质的截留率，分离性能。 （4）温度/浓度，TC，使截流率； （5）错流速度，截流率； （6）pH、离子强度影响蛋白质分子构型，影响截流率 影响吸附的因素 （1）吸附剂的性质一般要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好，易解析。 吸附容量：吸附剂比表面积越大，孔隙度越高，吸附容量就越大。 吸附速度：颗粒越小，吸附速度越快；孔径分布适当，有利于吸附物向孔隙中扩散。 （2）吸附物的性质： 表面张力：能使表面张力降低的物质，易为吸附； 溶解度：较小易吸附； 吸附剂与被吸附物极性：极性吸附剂易吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性物质；极性吸附剂适宜从 非极性溶剂中吸附极性物质；非极性吸附剂适宜从极性溶剂中吸附非极性物质。 同系物吸附量变化规律：分子大，极性小，易为非极性吸附剂吸附，难为极性吸附剂吸附； 氢键：吸附物若能与吸附剂形成氢键，则可提高吸附量。 吸附物浓度：浓度大时，吸附量也大。但同时由于杂质的存在，浓度升高后吸附的杂质量也上升，吸附选择 性下降。因此在使用吸附法时，为提高吸附选择性，常将料液进行适当稀释 （3）环境的影响 溶剂：单溶剂易吸附，混合溶剂易解吸； pH 值：离解度； 温度：吸附热，溶解度； 盐的浓度：可能阻止、可能促进。 大孔树脂吸附作用影响因素 （1）树脂本身化学结构的影响：大孔吸附树脂是表面吸附剂，其吸附力与树脂的比表面积、孔径、极性、官 能团等有关。 （2）溶剂的影响：通常一种物质在某种溶剂中溶解度大，树脂对其吸附力就弱。 （3）吸附流速的影响：对于同一浓度的上样溶液，吸附流速过大，树脂的吸附量降低；吸附流速过小，吸附 时间则增加。在实际应用中，应综合考虑来确定最佳吸附流速。 （4）温度的影响：吸附是放热过程，所以只要吸附已经达到平衡，增加温度无论是物理吸附量还是化学吸附 量都会降低。但是由于化学吸附在低温时往往未达到平衡，因此在低温时常会出现吸附量随温度升高而增加 的情况，直到真正达到平衡以后，吸附量才又随温度升高而下降。 （5）其