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静电相互作用主导的双水相胶束系统研究

邓刚  
【摘要】:双水相分配技术的研究近来出现了新的动态,其中以聚皂构成的双水相胶束系统比较突出,其分配推动力主要来自于静电相互作用。本文针对双水相胶束系统的特点及应用前景作了较为全面的分析,论文对下列三方面内容展开研究:疏水季铵化改性聚氧乙烯(Hyamine modified HM-EO)的制备及测定方法、HM-EO及其季铵化改性聚合物的胶束性质及液液平衡性质和利用这类聚合物构成的双水相胶束系统分离蛋白质的基础及应用研究。 采用HM-EO的丙酮-水溶液与过量的卤烷(CH_3Br、CH_3CH_2Br和n-CH_3(CH_2)_3Br)在低温搅拌、超声波条件下进行亲核取代反应,制备得到季铵型疏水改性聚氧乙烯N-R-HM-EO[R=CH_3(Me),CH_3CH_2(Et),n-CH_3(CH_2)_3(n-Bu)]。建立了以丙酮为助溶剂,以考马斯亮蓝G_(250)为显色剂的分光光度法,快速准确地测定了HM-EO及其季铵化改性聚合物的浓度,确定了分光光度法的显色剂用量及显色反应时间。研究表明,常见无机盐如NaCl,KBr和Na_2SO_4及待测液的pH值对该方法无干扰,而小分子表面活性剂如SDS的加入对该方法有较大的干扰,该方法准确度与精密度均高于重量法。 为了更好地了解聚皂类双水相胶束系统的相行为和电化学分配的影响因素,本文采用荧光探针法对HM-EO及其季铵化改性聚合物的胶束性质进行了研究。季铵型HM-EO由于其离子头基比叔胺型HM-EO更易电离,带电性增强,其临界胶束浓度(CMC)高于叔胺型HM-EO,胶束聚集数则少于叔胺型HM-EO。考察了盐效应、溶液pH值和温度对四种聚皂形成胶束性质的影响,结果表明盐浓度增加,胶束的双电层压缩,使胶束离子头基之间静电斥力作用减弱,胶束中疏水基团排列更为紧密,胶束的聚集数增加,聚皂的CMC下降;溶液pH值对叔胺型HM-EO形成的胶束影响显著,而对季铵型HM-EO形成的胶束性质影响不大:随着温度的增加,四种聚皂的CMC下降,聚皂的胶束聚集数也略有增加。考察了HM-EO与SDS混合物在纯水溶液中的胶束性质,SDS的离子头基与HM-EO中表面活性结构单元可形成混合胶束,混合胶束的性质取决于胶束中SDS分子与HM-EO表面活性结构单元结构的比例以及胶束的聚集数。 研究了HM-EO及其季铵化改性聚皂形成的双水相胶束系统的液液相平衡性质,随着pH值的增加,HM-EO-缓冲液系统的两相区域逐渐变大,而HM-EO季铵化改性聚合物形成的双水相系统两相区域变化程度很小。溶液中盐浓度的增加有利于双水相系统的形成,与叔胺型聚合物相比较,盐离子对季铵型聚皂胶束之间的静电作用的影响更强,对其相图的影响也更为显著。考察了不同阴离子和阳离子在相同浓度下对系统相图的影响。阴离子对增大HM-EO-H_2O双水相两相区域的作用次序为:SO4~(2-)FCIBrI;阳离子的作用次序为:K~+Na~+。考察了HM-EO与SDS形成的混合双水相胶束系统的相行为,随着SDS加入量的增加,


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