基于抗生素提取的双水相气浮浮选体系的构建及分离行为和机理研究

随着医用抗生素类药物的广泛使用，抗生素的分离新技术受到生产和研发部门的普遍关注。而抗生素生产中所采用的溶媒萃技术存在安全隐患，工艺复杂、生产消耗高、萃取过程的乳化问题一直困扰着企业和研发部门。.本课题旨构建集双水相萃取与气浮溶剂浮选优势于一体的新型高效的双水相气浮溶剂浮选（Aqueous Two-phase Solvent Flotation, ATPSF "暂译为"）新体系，即选用廉价、安全、无毒的分相剂直接对浮选体系分相；采用配位反应、电荷转移或等离子对缔合反应捕集抗生素，亦或干扰条件直接浮选抗生素；气浮异相浮选，均相捕集；以及后续的反萃，成相剂分离回收。利用该新体系分离抗生素发酵液中抗生素（以红霉素/青霉素/四环素发酵液为研究对象），筛选出适合于抗生素分离纯化的反应及分相体系；研究双水相气浮溶剂浮选的分相、捕集、相转移机理，建立抗生素分离纯化的热力学和动力学模型，并考察其实效性。

双水相萃取(Aqueous Two-phase Extraction, ATPE)技术始于20世纪中后期。目前已广泛应用于生物工业、食品工业、医药工业、分析检测等领域。双水相萃取是依据物质在两相间的选择性分配进行分离纯化，当物质进入双水相体系后，由于静电作用、疏水作用和界面张力的影响，使其在上下相中的浓度不同。作为一种萃取技术，双水相萃取抗生素仍受相比制约，富集倍数有限。.气浮溶剂浮选(Solvent Sublation, SS)分离/富集技术的基本原理是将有机溶剂加在待浮选试液的表面，当某种惰性气体（一般为氮气、空气或二氧化碳等）通过溶液时，所产生的气泡在溶液中形成无数水-气两相界面，大量配合物分子在气泡表面定向排列，借助于气泡本身的动力和浮力将配合物或缔合物携入有机溶剂中。该分离技术的优点是：可以处理大体积的水样，高选择性，痕量物质的回收率理论上可达到100%，几乎没有乳化现象；从理论上讲，通过延长浮选时间可以得到极限富集倍数；该方法有机溶剂用量少；能在极稀溶液(10-7-10-14mol/L)中对痕量和超痕量物质进行分离/富集。但由于该法常用苯、甲苯、二甲苯、异戊醇等作溶剂，对环境会造成二次污染。鉴于单一双水相萃取体系和气浮溶剂浮选体系存在的局限性，我们课题组提出将气浮溶剂浮选与双水相萃取法耦合，建立双水相气浮溶剂浮选(aqueous two-phase solvent flotation, ATPSF)分离/富集新体系用于抗生素提取。.基于此，我们在课题“基于抗生素提取的双水相萃取/双水相气浮浮选体系的构建及分离行为和机理研究”方面开展了以下研究。首先，构建了咪唑型离子液体–盐双水相体系和聚氧乙稀月桂醚-盐双水相体系，测定了这两类双水相体系的基础数据，并对实验数据进行了关联和预测，讨论了盐的种类、离子液体的种类以及温度对双水相体系相图的影响。其次，利用双水相体系分别对食品和环境中残留的头孢氨苄、氯霉素、磺胺二甲基嘧啶、磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、四环素和土霉素进行了检测，并对影响分离检测的各种影响因素进行了讨论，找到理想的检测条件。再次，利用双水相气浮溶剂浮选技术对食品和环境中残留的抗生素进行了检测，该技术具有操作简单，富集倍数高检出限低等优点，因此，检测效果十分理想。最后，对双水相气浮溶剂浮选的分离行为和机理进行了研究