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双水相萃取技术(aqueoustwo-phaseextraction)

主要内容：一、双水相萃取的基本理论二、双水相萃取工艺流程操作三、影响双水相的因素四、双水相萃取的应用五、双水相萃取技术的发展

前言?双水相萃取现象最早是1896年由Beijerinck在琼脂与可溶性淀粉或明胶混合时发现的，这种现象被称为聚合物的(incompatibility)。不相“?20世纪60年代瑞典Lund大学的AlbePA及其同事们最先提出双水相萃取技术并做了大量的工作。?70年代中期西德的KulaMR和KronerKH等人首先将双水相系统应用于从细胞匀浆液中提取酶和蛋白质，大大改善了胞内酶的提取效果。

一、双水相萃取的基本理论1、双水相体系的组成2、双水相萃取的特点3、双水相萃取原理

1、双水相体系的组成双水相体系的主要成因——聚合物的不相溶性双水相现象是当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的分子空间阻碍作用，无法相互渗透，当聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的两相，因为使用的溶剂是水，所以称为双水相。

①聚合物∕聚合物双水相当2种聚合物混合时，由于2种聚合物间存在较强的斥力或空间阻碍，使2者无法相互渗透，不能形成均一相，故达到平衡后形成两相，这2种聚合物分别位于互不相溶的两相中，即形成聚合物/聚合物双水相体系。

聚合物双水相形成机理两种聚合物相互混合分子间作用力体系熵的增加两个因素分离（聚合物的不相容性）混合分相富含不同聚合物的两相

形成双水相的双聚合物体系很多，如聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)/葡聚糖(dextran，Dx)，聚丙二醇(polypropyleneglycol)/聚乙二醇和甲基纤维素(methylcellulose)/葡聚糖等。双水相萃取中常采用的双聚合物系统为PEG/Dx，该双水相的上相富含PEG，下相富含Dx。

②聚合物∕无机盐双水相某些聚合物溶液和一些无机盐溶液相混时，在一定浓度下，由于盐析作用，也会形成两相，即聚合物/无机盐双水相体系，常用的无机盐有磷酸盐和硫酸盐。除高聚物、无机盐外，能形成双水相体系的物质还有高分子电解质、低分子量化合物。

各种类型的双水相体系类型形成上相的聚合物形成下相的聚合物葡聚糖聚乙烯醇聚乙二醇非离子型聚合物/非离子型聚合物聚乙二醇聚丙二醇聚乙烯吡咯烷酮聚乙二醇高分子电解质/非离子型聚合物高分子电解质/高分子电解质聚合物/低分子量化合物羧甲基纤维素钠葡聚糖硫酸钠葡聚糖羧甲基纤维素钠丙醇磷酸钾硫酸铵聚合物/无机盐聚乙二醇

双水相的形成在聚合物∕盐或聚合物∕聚合物系统混合时，会出现两个不相混溶的水相PEG=聚乙二醇(polyethyleneglycol)Kpi=磷酸钾DX=葡聚糖(dextran)

2、双水相体系的特点优点：?操作条件温和，在常温常压下进行。?两相的界面张力小，一般在10-4N/cm量级，两相易分散。?两相的相比随操作条件而变化。

?易于连续操作，处理量大，适合工业应用。?两相的溶剂都是水，上相和下相的含水量高达70%～90%，不存在有机溶剂残留问题。

缺点：?成相聚合物的成本较高，且高聚物回收困难。?水溶性高聚物大多数粘度较大，不易定量控制。?易乳化，相分离时间较长。?影响因素复杂。

3、双水相萃取原理(1)分配系数双水相萃取与一般的水-有机物萃取的原理相似,都是依据物质在两相间的选择性分配。当萃取体系的性质不同,物质进入双水相体系后,由于分子间的范德华力、疏水作用、分子间的氢键、分子与分子之间电荷的作用,目标物质在上、下相中的浓度不同,从而达到分离的目的。

其分配规律服从Nernst分配定律，即K=Ct/Cb，其中Ct、Cb分别为上相和下相的浓度，K为分配系数。各种物质的分配系数K是不一样的，因而双水相体系对生物物质的分配具有很大的选择性。系统固定时,分配系数K为一常数,与溶质的浓度无关。当目标物质进入双水相体系后，在上相和下相间进行选择性分配，这种分配关系与常规的萃取分配关系相比，表现出更大或更小的分配系数。

(2)萃取率当某一物质A的水溶液,用有机溶剂萃取时,则萃取率E应该等于:有机相中被萃取物的量E=×100%两相中被萃取物的量萃取率反应了物质被萃取的完全程度。双水相萃取是一种可以利用较为简单的设备，并在温和条件下进行简单操作就可获得较高收率和纯度的新型分离技术。

双水相体系中相关的计算公式为：R=Vt／Vb，K=Ct／Cb，G=1/RK，Y=（1+1／RK）-1×100％式中：R－相比；Vb－下相体积，mL；Vt－上相体积，mL；K－分配系数；Cb－下相溶质的质量浓度，g