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基本信息

項(xiàng)目名稱：
1 -丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/陰離子表面活性劑/水組成的新型雙水相體系的相行為
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
雙水相體系已被認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)有效的下游加工方法，因?yàn)樗鼈兛梢蕴峁┮粋€(gè)溫和的生物物質(zhì)的分離環(huán)境而被廣泛的應(yīng)用于各種生物材料的分離和純化。較低的成本，兩相之間具有顯著的密度差異以及低粘度的優(yōu)良特性而導(dǎo)致更快的分離速度[1-5]。由表面活性劑形成的雙水相體系由于能夠保持生物材料的活性而開辟了分離和純化生物材料的新的途徑[8-15]。到目前為止，由離子液體和離子表面活性劑形成的ATPS還未見報(bào)道。
詳細(xì)介紹：
在這項(xiàng)工作中我們首次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)親水性的離子液體1 -丁基- 3 -甲基咪唑四氟硼酸鹽（[Bmim] BF4的），被加入到陰離子表面活性劑（十二烷基苯磺酸鈉）溶液中時(shí)，能夠被誘導(dǎo)形成水溶液兩相體系（ATPS）。上相是表面活性劑富集相，下相是IL富集相。研究了ATPS系統(tǒng)的相分離行為、相分離時(shí)間和相體積比。為了解ATPS的形成機(jī)制，考察了溫度、剪切力、表面活性劑和離子液體濃度對(duì)ATPS的影響。確定了ATPS上下相的組成分布。結(jié)果表明，這些ATPS體系擁有離子液體/鹽、陰、陽(yáng)離子表面活性劑組成的ATPS的優(yōu)點(diǎn)，如制備簡(jiǎn)單，成本低，可回收利用等。并且可作為分離體系用于純化和分離一些有用的生物材料。

作品圖片

  • 1 -丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/陰離子表面活性劑/水組成的新型雙水相體系的相行為
  • 1 -丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/陰離子表面活性劑/水組成的新型雙水相體系的相行為

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

雙水相體系具有較低的成本，兩相之間具有顯著的密度差異以及低粘度的優(yōu)良特性而導(dǎo)致更快的分離速度被廣泛應(yīng)用在生物材料的分離與提純領(lǐng)域。因此研究和開發(fā)新的雙水相新體系具有重要意義。 在參與指導(dǎo)老師魏西蓮教授的科研課題實(shí)驗(yàn)中，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)目前在世界范圍內(nèi)人們給予極大關(guān)注的室溫離子液體和陰離子表面活性劑可以形成雙水相體系，促使我們對(duì)這一新的雙水相體系的性能和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)研究。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

雖然由離子液體（IL）和鹽組成的雙水相體系相關(guān)的理論和應(yīng)用研究文章不斷涌現(xiàn)，到目前為止，由離子液體和離子表面活性劑形成的ATPS還未見報(bào)道。論文用多種現(xiàn)代化手段研究了這一新的雙水相形成的機(jī)制，是一個(gè)開創(chuàng)性的研究工作。這個(gè)新體系的獨(dú)特性在于擁有離子液體/鹽、陰、陽(yáng)離子表面活性劑組成的ATPS的綜合優(yōu)點(diǎn)，如制備簡(jiǎn)單，成本低，可回收利用等。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

這個(gè)新的兩相體系（ATPS）擁有離子液體/鹽，陰、陽(yáng)離子表面活性劑組成的ATPS的優(yōu)點(diǎn)，如制備簡(jiǎn)單，成本低，可回收利用等。對(duì)辣椒色素的分離試驗(yàn)表明，該體系可作為分離體系用于純化和分離一些其他有用的生物材料。對(duì)于生物物質(zhì)的分離和提純具有重要意義。具有廣闊的應(yīng)用前景。

學(xué)術(shù)論文摘要

陰離子表面活性劑（十二烷基苯磺酸鈉）和離子液體（1 -丁基- 3 -甲基咪唑四氟硼酸鹽，離子液體[Bmim] BF4中）和水的混合物在一定組成范圍內(nèi)能自發(fā)形成兩個(gè)獨(dú)立的水相（水溶液兩相體系，ATPS）：一個(gè)是表面活性劑富相，另一種是離子液體富相。在10.0，20.0和30.0℃下分別測(cè)定了十二烷基苯磺酸鈉/ [離子液體] BF4/水三元體系的相圖。采用濁度滴定法確定了不同特定區(qū)域的邊界線。結(jié)果表明：雙水相區(qū)域接近水 - 離子液體[Bmim] BF4的一側(cè)，比較狹窄。分別探討了雙水相的形成條件，組分以及物化性能。同時(shí)測(cè)定了溫度、表面活性劑和離子液體的含量對(duì)ATPS的相分離時(shí)間和相體積比的影響。用透射電子顯微鏡（TEM）和穩(wěn)態(tài)熒光猝滅測(cè)量（SFQM）技術(shù)得到的結(jié)果表明，引起相分離的原因可能是體系中存在較大的膠束聚集體。

獲獎(jiǎng)情況

“Soft Matter”2009. （該雜志為SCI一區(qū)雜志，影響因子4.93） 說明：發(fā)表文章的最后的頁(yè)碼還未刊出，但在網(wǎng)絡(luò)上可以查詢

鑒定結(jié)果

發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

參考文獻(xiàn)

同類課題研究水平概述

國(guó)內(nèi)的陳莉研究了正負(fù)離子表面活性劑混合體系雙水相的相行為及其成相規(guī)律，考察了表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)和溶液環(huán)境的影響。觀察到三種類型的雙水相：1) 在混合比例偏離1:1的兩個(gè)狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)形成雙水相；2) 在跨過混合比例1:1的一個(gè)區(qū)域內(nèi)形成雙水相；3) 僅在陽(yáng)離子表面活性劑過量時(shí)形成雙水相。 研究了雙水相的上相（富表面活性劑相）中聚集體分布的變化。表明在一定的濃度范圍內(nèi)，上相中聚集體的分布主要決定于混合比例，表面活性劑濃度對(duì)其影響很小。從內(nèi)能和熵兩個(gè)方面，探討了雙水相的成相機(jī)理。 測(cè)定了雙水相的液液界面張力，結(jié)果表明與雙水相的類型相對(duì)應(yīng)，界面張力的變化曲線也分為三類。隨著混合比例偏離1:1，界面張力逐漸減小。 發(fā)現(xiàn)烷基磺酸鈉-烷基三乙基溴化銨（C8,10NE-C8,10,12SO3、C12,14NE-C8SO3）混合體系在所研究的濃度范圍內(nèi)，任意混合比例時(shí)均可形成穩(wěn)定的均相溶液。該均相體系中聚集體呈窄分布，聚集體半徑隨表面活性劑濃度的變化不太大。溫度對(duì)聚集體的影響很小。指出將陰離子表面活性劑的頭基由硫酸鹽換成磺酸鹽，并適度增大烷基季銨鹽陽(yáng)離子的頭基，可以極大地改善混合體系的水溶性。 研。結(jié)果表明，這三種添加物對(duì)體系聚集體和相行為的影響大不相同。癸醇使聚集體長(zhǎng)大，癸烷使聚集體減小，甲苯使聚集體先長(zhǎng)大再減小。癸醇的加入會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的相行為變化，隨著癸醇的增加，混合體系可以兩度形成雙水相。 比較了烷基硫酸鈉和烷基磺酸鈉的正負(fù)離子表面活性劑混合體系差別。結(jié)果表明，與單一體系相反，烷基磺酸鈉-烷基季銨鹽體系的水溶性遠(yuǎn)高于烷基硫酸鈉-烷基季銨鹽。這兩類混合體系在相行為和聚集體的分布上存在明顯的差別。這些差別源于分子間相互作用大小的不同。 總結(jié)了正負(fù)離子表面活性劑混合雙水相體系和均相體系之間的關(guān)系，指出通過對(duì)表面活性劑的結(jié)構(gòu)、溶液的組成和環(huán)境的調(diào)控可以實(shí)現(xiàn)兩者的相互轉(zhuǎn)變。
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