7章离子交换技术课件

1、第7章离子交换技术第7章离子交换技术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）7.6 离子交换技术典型实例典型实例：卡那霉素、西索米星、第7章离子交换技术课件第7章离子交换技术课件图1 卡A: R1=OH R2= NH2 C18H36N4O11 MW=484.499 D=+146 卡B: R1= NH2 R2=NH2 C

2、18H37N5O10 MW =483.54 D =+130 卡C: R1= NH2 R2=OH C18H36N4O11 MW =484.499 D =+126卡那霉素结构式图1 卡A: R1=OH R2= NH2 卡那霉素离解常数（ pKa值）卡那霉素离解常数（ pKa值）卡那霉素离解曲线卡那霉素离解曲线强酸型阳树脂（如732）：弱酸型阳树脂（如DK110 、D186 、HZ-I）：树脂类型树脂类型2、溶液的pH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2、溶液的pH值合适的pH值必须达到下列条件：卡那解离问题当PH7.0时在PH

3、5.0时当PH9.0时卡那解离问题树脂解离问题-SO3H型732树脂pK1-COOH型DK110 pK 46树脂解离问题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；DK110树脂离子交换时，溶液pH=6.87.2。卡那稳定性问题卡那稳定存在的pH=68。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3、原液浓度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4、操作方式国内5、动态串联方式 5、动态串联方式 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

4、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？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，分子西索米星结构式西索米星结构式 西索米星离解常数（ pKa值） 西索米星离解常数（ pKa值）西索米星的离解曲线 西索米星的离解曲线 pH9.7时pH7.27.4时pH值6.66.8时pH4.6时不同pH条件

5、下西索米星的价态分布 不同pH条件下西索米星的价态分布 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、操作方式扁桃酸的离子交换树脂提取 提取策略：扁桃酸结构式扁桃酸结构式扁桃酸pKa值的测定扁桃酸pKa值测定的物理意义扁桃酸pKa值测定方法扁桃酸pKa值的测定扁桃酸在非极性溶剂中的溶解度曲线 扁桃酸在非极性溶剂中的溶解度曲线 扁桃酸在非极性溶剂中的溶解度差值曲线 扁桃酸在非极性溶剂中的溶解度差值曲线 扁桃酸在极性溶剂中的溶解度曲线 扁桃酸在极性溶剂中的溶解度曲线 扁桃酸在极性溶剂中的溶解度差值曲线 扁

6、桃酸在极性溶剂中的溶解度差值曲线 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发酵液中R-扁桃酸的711-OH型离子交换提取 扁桃酸理化性阴离子交换树脂的选择Fig.1 Permeable curve of R,S-mandelic acid at anion resinpH =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

7、 and 18 mm300 mm column size.阴离子交换树脂的选择Fig.1 Permeable cur711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 ferment broth at 711-OH anion exchange resinThe dynamic adsorption condition was 6.07.0 pH value、7080 mmol/L R-mandelic acid concentratio

8、n、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. 711阴离子交换树脂对扁桃酸发酵液的动态吸附特性 Fig 2711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%HClCl- MA- OH-711阴离子交换树脂对R-扁

9、桃酸的动态解吸工艺的选择 Fig711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/h711阴离子交换树脂对R-扁桃酸的动态解吸工艺的选择 Fig711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

10、condition 711阴离子交换分离工艺的验证实验 Fig 6 Dynam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大孔吸附树脂HZ801分离发酵液中R-扁桃酸研究 扁桃酸理化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

11、 condition was 2.0 pH value、80 mmol/L R-mandelic acid concentration、6 mmol/L phenylglyoxilic acid concentration，20 ml HZ801 resin and 18 mm300 mm column size. The same as Fig. 1bFig. 4. 3.1 不同流速时，HZ801对扁桃酸的动态吸附特性 Fig3.1 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

12、 from ferment broth at HZ801 resin in different velocity of flow 3.1 不同流速时，HZ801对苯乙酮酸的动态吸附特性 Fi3.2 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/h3.2 不同乙醇浓度对HZ801树脂上R-扁桃酸的动态解吸曲3.3不同流速时，50%乙醇对HZ801树脂上R-扁桃酸和苯

13、乙酮酸的解吸曲线 Fig 3 Dynamic desorption curve of R-mandelic acid and phenylglyoxilic acid at HZ801 resin in different velocity of flow with 50% ethanol 3.3不同流速时，50%乙醇对HZ801树脂上R-扁桃酸和苯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 HZ801吸附树脂分离工艺的验证