1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸的方法

摘要

本发明涉及了一种1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜及萃取色氨酸的方法。支撑液膜的载体为亲水混合纤维素膜，亲水混合纤维素膜内充满1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体，形成1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑液膜，将1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑液膜安装于反应装置中，供体相是0.10~0.50mmol/L的色氨酸水溶液，用浓盐酸调节pH为1~5，受体相是0.01mmol/L~0.10mol/L氢氧化钠水溶液（pH=9~13）；在反应装置中，搅拌100~300min，搅拌速度200~1000rpm，有效膜面积约为4~6cm

说明书

技术领域

本发明属于化工分离领域，是一种利用支撑液膜萃取色氨酸的新方法。具体涉及用多羧基功能化离子液体及亲水混合纤维素膜对色氨酸的萃取分离方法。

背景技术

氨基酸是一类重要的两性官能团化合物，具有重要的生理功能，广泛应用于食品和医药工业。同时，氨基酸也是合成特殊化学物质的中间体，如低热质甜味剂、螯合剂及多肽等。目前，多数氨基酸采用发酵法生产，其分离与纯化成本约占总成本的80%，故提高氨基酸分离的选择性和萃取率有着极其重要的现实意义。

氨基酸的分离纯化方法有沉淀法、离子交换法、萃取法、吸附法、膜分离法及结晶法等。目前主要采用的方法是离子交换法，但其导致大量物耗和环境污染。膜分离法由于分离效率高、除杂效果好、耗能低、操作简单等优点受到重视，其中高选择性、高分离效率、低有机溶剂使用量及结构简单的支撑液膜渐受人们的关注和重视。

然而，由于支撑液膜中膜液损失造成的稳定性问题使其并未广泛应用于工业领域^[1]。离子液体粘度大，具有极强毛细作用，且几乎没有蒸气压^[2]，这使其与支撑液膜的结合完美地解决了稳定性这一难题。可设计性、高的热稳定性和化学稳定性又提高了支撑液膜的工作温度，增加了分离体系种类^[3]。

近年来，利用离子液体作为膜液相制备支撑液膜，并用于膜分离体系是膜分离领域研究的热点之一。 Nosrati S.等运用支撑液膜技术，以聚四氟膜为膜载体，以甲基三正辛基氯化铵与离子液体[BMIM][NTF₂]为膜液从铬离子(VI)与钒离子(IV)的混合液中分离出钒离子(IV)，取得了较好的效果^[4]。Chakraborty M.等运用离子液体支撑液膜有效地实现了从芳香脂肪族混合物中分离芳香族烃类，并发现提取和分离效率随着时间的推移而降低^[5]。然而，以离子液体支撑液膜来萃取两性官能团物质氨基酸的方法未见报道。

参考文献

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发明内容

本发明的目的是提供一种1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜及萃取色氨酸的方法。

本发明的1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜，其特征在于：支撑液膜的载体为亲水混合纤维素膜，亲水混合纤维素膜内充满1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体。

本发明的1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸的方法，包括以下步骤：

 (1) 制备1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜。将1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体均匀的涂抹于亲水混合纤维素膜（相关参数见表1）的表面后，再将其完全浸渍于1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体中20~30h，浸渍完成后将其表面残留的1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体除去，悬挂晾干。

(2) 将(1)制备的1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜安装于反应装置（如图1所示）中。供体相是0.10~0.50mmol/L的色氨酸水溶液，用浓盐酸调节pH为1~5，受体相是0.01mmol/L~0.10mol/L氢氧化钠水溶液（pH=9~13）；搅拌100~300min，搅拌速度200~1000rpm；用紫外分光光度计定量检测供体相与受体相色氨酸浓度，检测结果用来判断色氨酸萃取的情况及萃取率，紫外检测波长为278nm。

本发明所达到的有益效果为：

（1） 本发明制备的1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜稳定性高；

（2）1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸萃取效率高；

（3）流程简单、成本低、操作条件温和、对环境友好，是一种高效、绿色的氨基酸分离纯化的新方法。

附图说明

图1是1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸所用反应装置。其中1为搅拌的转子,2为色氨酸水溶液,3为供体相罐，4为受体相罐，5为氢氧化钠水溶液，6为离子液体支撑液膜。

具体实施方式

实施例1：

以0.10mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=1）为供体相，受体相为0.10mol/L NaOH溶液（pH=13）。搅拌时间为200min，搅拌速度400rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为84.6%。

实施例2：

以0.40mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=1）为供体相，受体相为0.10mol/L NaOH溶液（pH=13）。搅拌时间为200min，搅拌速度400rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为23.5%。

 实施例3：

以0.50mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=1）为供体相，受体相为0.10mol/L NaOH溶液（pH=13）。搅拌时间为200min，搅拌速度400rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为22.2%。

实施例4：

以0.10mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=3）为供体相，受体相为0.10mol/L NaOH溶液（pH=13）。搅拌时间为200min，搅拌速度400rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为63.3%。

实施例5：

以0.10mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=5）为供体相，受体相为0.10mol/L NaOH溶液（pH=13）。搅拌时间为200min，搅拌速度400rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为43.8%。

实施例6：

以0.10mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=1）为供体相，受体相为0.01mmol/L NaOH溶液（pH=9）。搅拌时间为200min，搅拌速度400rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为48.9%。

实施例7：

以0.40mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=1）为供体相，受体相为1.0mmol/L NaOH溶液（pH=11）。搅拌时间为200min，搅拌速度400rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为59.1%。

实施例8：

以0.10mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=1）为供体相，受体相为0.10mol/L NaOH溶液（pH=13）。搅拌时间为200min，搅拌速度200rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为83.9%。

实施例9：

以0.10mmol/L色氨酸水溶液（已用浓盐酸调节pH=1）为供体相，受体相为0.10mol/L NaOH溶液（pH=13）。搅拌时间为200min，搅拌速度1000rpm。1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜萃取色氨酸，用紫外分光光度计在278nm波长下检测供体相和受体相萃取前后色氨酸的浓度变化，算得萃取率为84.8%。

 实施例10：

以上实施例都是使用本实施例制备的1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜。将1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体均匀的涂抹于亲水混合纤维素膜（相关参数见表1）的表面后，再将其完全浸渍于1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体中20~30h，浸渍完成后将其表面残留的1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体除去，悬挂晾干。这样就形成了本发明的1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜，其支撑液膜的载体为亲水混合纤维素膜，亲水混合纤维素膜内充满1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体。

表1是上述制备1,3-二-(2-羧乙基)咪唑四氟硼酸盐离子液体支撑亲水混合纤维素液膜所用亲水混合纤维素膜参数。

 表1