毕业论文-化工-Ph值离子强度和温度等因素对离子交换平衡的影响.docx

山东理工大学毕业设计（论文）Ph值，离子强度和温度等因素对离子交换平衡的影响院业名师号姓教生导学专学指学:化工学院:化学0901:江自流:王晓斌:0911081020毕业设计（论文）时间：二一二年二月十六日〜三月三日共二周摘要摘要氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋 白质的基本物质甘氨酸是氨基酸类中结构最简单的化合物，并且是一种重要 的基本有机原料，在医药、食品、化工等行业的具有重要的作用研究开发高 效的甘氨酸提取分离工艺有重要的现实意义本文提出研充甘氨酸在离子交换 树脂上的动力学，主要研究不同条件下甘氨酸在离子交换树脂上的动力学性质, 是研充提取和纯化甘氨酸新工艺技术的基础，不仅具有科学研究意义而且具有 重要的实际意义本文应用离子交换法分别测定了甘氨酸在离子强度、pH值和温度等不同因 素下在732阳离子交换树脂上的离子交换动力学曲线研究表明，随着平衡溶 液pH值增大，甘氨酸的平衡交换量先增大后减小随着离子强度的增大，甘氨 酸的平衡交换量减小，而且树脂对氨基酸的相对选择系数也减小温度升高可 以增大氨基酸在液固两相间的传质速率，并估算了相应的扩散系数通过以上研充，我们对甘氨酸的性质与分离提纯方法有了进一步的理解， 这对我们为以后提出甘氨酸的新的生产方法打下了良好的基础。

同时这也为提 纯分离氨基酸打下了良好的基础，这也是研究本试验的主要目的所在关键词：甘氨酸，离子交换技术，离子强度，阳离子交换树脂，离子交换 动力学AbstractBasic composition unit that the anuiio acid is the biological function macromolecule protein; it is a basic mateiial which forms the necessaiy protein of animal's nutntion. Glycine is stnictuial simplest compound in anuiio acids, and a kmd of mipoitant basic orgamc raw materials, having unportant fiinction in trades such as medicine, food, chenucal industry, etc. Researching and developmg high-efficient glycine has mipoitant Practical significance to draw the craft of sepaiatmg. This text proposes studying glycine dynamics on the ion exchange resin, the glycme under different conditions of main research dynamics pioperties on the Ionic exchange teclmology, it is a foundation of studying drawmg and puiified glycine new teclmology, not only have scientific lesearcli meanings but also have mipoitant actual meaiiuigs.This text employs the law of ion exchange to detenmne glycine in the ion intensity separately, ion exchange dynamics curve on 732 Cat ion exchange iesm under different factors such as pH and temperature. The reseaich indicated, as balanced solution pH increases, the equilibrium exchange amount of the glycine is reduced after mcreasing. With ion mciease of intensity, equilibiium exchange amount of glycine reduce, and resm relative choice coefficient to the amino acid reduced. Temperature can increase amino acids in two film alternate quality speed of biography of liquid wlule rising, have estimated coiTesponding diffusion coefficient.Tluough the above-mentioned research, we have fxiilher understanding to purify the method to pioperty and the separation of the glycine, tlus whether afterwards put fbrwatd new pioduction method of glycine lay a good foundation to us. This laid a good foundation in order to punfy and separate amino acids too at the same time; this is the mam puipose of the study, too.Keywords: Glycine , lomc exchange teclmology, Ion intensity, Cat ion exchange resm, Ionic exchange dynamics摘要....Abstract目录目录错误!未定义书签。

错误!未定义书签目录 3第一章 弓I言 51. 1研究背景 51. 1. 1甘氨酸的理化特性 51. 1.2甘氨酸的生产方法 61.1. 3甘氨酸的应用及消费 61. 1. 4氨基酸的两性电离特性 6第二章甘氨酸离了交换吸附理论 82. 1概述 82. 2理论部分 82. 2. 1甘氨酸的两性特性 8第三章实验结果与讨论 错误!未定义书签3. 1实验仪器与试剂 错误!未定义书签3. 1. 1实验仪器： 错误!未定义书签3.1.2实验药品： 错误!未定义书签3. 2实验步骤： 错误!未定义书签3. 2. 1离了交换树脂的预处理： 错误!未定义书签3.3. 1甘氨酸标准曲线： 错误1未定义书签:结论 错误!未定义书签参考文献 错误!未定义书签第一章 引言1.1研究背景1.1.1甘氨酸的理化特性甘氨酸乂名氨基乙酸，乙氨酸，英文名称Glycine (Aminoacedc acid),分 子式为C2H5N02,结构式NH2CH2COOH,是一种结构最简单的氨基酸，固态的甘 氨酸为白色单斜晶系或六方晶系的晶体或白色结晶粉末，无臭、无毒，相对密 度1.160熔点为262oC(分解)，有特殊甜昧，可溶于水，微溶于乙醇、乙醒、 毗嚏，可与盐酸反应生成盐酸盐。

甘氨酸在氨基酸类中结构最简单的化合物， 是一种重要的基本有机原料，应用领域极为广泛［1］1. 1.2甘氨酸的生产方法甘氨酸的工业生产方法主要有三种：天然蛋白质水解法、氯乙酸氨解法和 Strecker法［7］目前国内普遍采用氯乙酸氨解法，国外则以Strecker法为主1.1.2, 1水解法以明胶或蚕幺幺等天然蛋白质为原料，经水解、精制过滤，离子交换，干燥 而得产品此法因蛋白质原料消耗大，发展受到限制，现已被合成法所取代⑻1. 1.2.2氯乙酸氨解法由于水相合成甘氨酸中乌洛托品消耗较大，且乌洛托品价格较高，无法回 收，故成本较高，而以醇溶液代替水溶液则会大大降低乌洛托品的消耗量，从 而降低生产成本，因此，目前国内普遍采用醇相法合成甘氨酸，反应方程式如 下主反应：CLCH2C00H+2NH3——NH2C00HNH4CL副反应：NH2CH200H +CLCH200H —NHCH200H) 2+HCLNH （CH2C00H） 2+CLCH2COOH—N （CH2C00H） 3+HCL该法根据原料不同，乂可分以下凡种工艺（1）水相或醇相中以乌洛托品， 氯乙酸、氨水（氨气或液氨均可）为原料合成；（2）水相中以碳酸铉或氨基甲酸胺、 氯乙酸、氨水为原料合成[9]。

目前国内的生产方法以前者为主，增率在70%左 右，后者增率较低（约42%）,故很少用于工业化生产氯乙酸氨解法的优点是原料易得，合成工艺简单，对设备要求不高，易操1.1.3甘氨酸的应用及消费甘氨酸是一种重要的基本有机原料，应用领域极为广泛甘氨酸是生产氨 基酸的基本原料，氨基酸乂是医药、食品、化工等行业的重要原料1.1.4氨基酸的两性电离特性氨基酸分子内具有两种功能团，同时含有氨基（-涸2）和段酸基（-C00H） （某些特殊的氨基酸带有横酸基，磷酸基），在溶液中通常以离子的形式存在 [20] o等电点（pl）是氨基酸所带净电荷为零时的pH值，在等电点处氨基酸的 溶解度最小，最容易从溶液中析出氨基酸的结构通式是如图1T所示：nh2IR—C—COOHIH由于分子中卜含有氨基和殄基，在溶液中氨基酸可按照两种方式进行电离 （~coo~, -MH）,它在溶液中的电离方式主要取决于溶液的pH和氨基酸本身的等电点（pl）：当溶液的pH值小于pl时，溶液中殄基的解离受到抑制，氨 基酸带正电荷；而在溶液的pH值大于pl时，溶液中氨基地解离受到抑制，氨 基酸带负电荷，这就是氨基酸的两性电离如图1-2所示：, -H4NHlCJH—COOHRNHi—CH—COOKi IR—H，=NHK2—COO酸性分子两性分子碱性分子其中，KI, K2为解离反应的平衡常数，可以由方程1 — 1, 2、1-2表示。

1 - [+H,NCH（R）COOH~\K,=(1-1)HNCH(R)COO-](1-2)第二章甘氨酸离子交换吸附理论2. 1概述性质优良的吸附剂是吸附分离技术的核心，大规模的生产过程要求吸附剂 要有较大的吸附容量和适当的选择性在进行甘氨酸的离子交换和分离操作过 程中，作为核心单元的是离子交换树脂，为了选择合适的离子交换树脂，我们 有必要对各种树脂的吸附性质进行实验，因此对甘氨酸在各种离子交换树脂上 进行离子交换吸附理论是非常必要的本章将采用间歇式静态吸附离子交换法测定甘氨酸在树脂上的离子交换相 平衡关系，考察温度、浓度、离子强度等条件对氨基酸吸附离子交换相平衡的 影响，并使用相应的热力学模型估算相关的热力学参数2. 2理论部分2. 2. 1甘氨酸的两性特性甘氨酸作为一种中性氨基酸，在溶液中有三种解离形式，甘氨酸阳离子， 甘氨酸阴离子和甘氨酸两性离子它的一级电离常数PK1 = 2. 34,二级电离常数 pK2 = 9. 60,等电点PI = 5.97o甘氨酸的三种解离形式在溶液中的含量与溶液的 pH值有直接关系，计算式如下所示：设溶液中甘氨酸的总浓度为： 。