29. Мембранні, баромембранні та адсорбційні методи очистки.

Мембранні методи очистки: діаліз та електродіаліз

Розділення речовин за допомогою діалізу основано на селективній проникності мембрани для сполук з різною молекулярною масою. Рушійна сила – різниця концентрацій (по обидві сторони мембрани).

Апарати складаються з хімічних стаканів та діаліз них трубок (целофан або модифікована версія марлін, при чому матеріали мають чітко визначені діаметри пор). Обмеження – термолабільність продукту (оскільки процес є досить тривалим - 5-10 год, доба при охолодженні до +4-+10⁰С) та невеликі об’єми.

Електричний діаліз: апарат складається з 3 секцій (створюється різниця потенціалів). Переваги : процес йде швидше порівняно з діалізом, більш ефективна і швидка очистка розчину, для великих об’ємів. Недоліки: розбавлення в 2-4 рази.

Баромембранні методи очистки:

- мікрофільтрація (d_пор=0,1-10 мкм, р=0,1-0,3 МПа) – відділення високомолекулярних сполук, використовують для холодної стерилізації (відділення мікроорганізмів);

- ультрафільтрація (d_пор=0,1-10^-3 мкм, робочий тиск 1-3 МПа, співвідношення пор і матеріалу 50%:50%, чим менше діаметр пор, тим менше це співвідношення).

- метод зворотного осмосу (d_пор=10^-3-10^-4 мкм, робочий тиск р=5-7 МПа, тобто робочий тиск вище, ніж осмотичний тиск розчину, який очищуємо – процес продавлювання не розчиненої речовини в розчини, а води. За межі мембрани виходить вода, а концентрований розчин залишається над мембраною. Метод зворотного осмосу – це метод концентрування розчину, вода має бути максимальної ступені чистоти, неможливо використовувати для розділення речовини в розчині, бо це є тонке концентрування, отримаємо моноречовину причому із високо очищеного розчину: 10-100 м³/добу. Очистка відбувається в різних об’ємах, чим більше об’єм тим краще.)

Матеріали за природою схожі, різниця – в діаметрах пор. Використовують похідні целюлози (ацетат целюлози, етилцелюлоза), різноманітні полімери, поліефірсульфоїдні матеріали, сульфоїдні, керамічні паперові (багатошаровий картон, спресований папір). Характеристика матеріалів – НММВ (номінальна молекулярна маса, що відсікається). Принцип вибору матеріалу – за розміром часток, що хочемо відділити, та що в послідуючому будемо очищати. Метод фінішної стерилізації (співвідношення пор до матеріалу 20%:80%) – перед сушкою (коли залишився рідкий продукт).

Адсорбційні методи очистки: останні, найбільш тонкі методи очистки (після отримання моно речовини – можна сконцентрувати, висушити і розливати очищений продукт). Висока ступінь очистки. До цих методів надходить досить очищений продукт (містить 2-3 компоненти близької молекулярної маси). Процес адсорбції відбувається на носіях – гелі фосфату кальцію (адсорбенти), Al(OH)₃, афінні сорбенти (високо специфічні до даної речовини).

3 основні методи:

- іонообмінна хроматографія;

- афінна хроматографія;

- гель фільтрація.

Загальний принцип: є основний робочий елемент – колонка (скляний циліндр), який набивається адсорбентом, та розчин, який пропускають через колонку, внаслідок чого відбувається закріплення речовини на адсорбенті, а ссе інше йде вниз. Далі йде відмивання від адсорбенту цільової речовини.

Іонообмінна хроматографія: білки утримуються на поверхні адсорбенту за допомогою електростатичних сил заряджених груп молекул білку і адсорбенту. В якості адсорбенту використовують целюлозу, карбоксиметилцелюлозу й інші модифікації целюлози. В якості буферу – еліомер, який розриває ці іонні зв’язки та на 2 ступені відбувається відмивання і збирання в окрему фракцію продукту.

Афінна хроматографія: адсорбент містить в своїй структурі специфічний ліганд – хімічну групу, яка специфічно зв’язує лише молекули нашого продукту.

Гель фільтрація: молекулярна маса продукту менше сітки і проходить транзитом, тобто відбувається відділення за молекулярною масою.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------