Разработка и исследование ультрафильтрационных полимерных пленочных мембран для разделения белково-углеводного сырья

• Автор: Поздеева, Марина Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 205 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Состояние проблемы

1.1. Анализ методов разделения белковоуглеводного сырья

1.2. Мембранные методы разделения жидких смесей и

коллоидных растворов. Роль адсорбции белков на мембранах

1.3. Методы получения и эксплуатации полимерных пленочных мембран

1.3.1. Классификация мембран

1.3.2. Анализ методов формования мембран из растворов полимеров

1.3.3. Влияние параметров эксплуатации на свойства полимерных пленочных мембран

1.3.4. Методы повышения эксплуатационных характеристик полимерных пленочных мембран

1.4. Методы анализа продуктов разделения белковоуглеводного сырья
1.5. Постановка задач исследования
2. Методическая часть
2.1. Способы изготовления ультрафильтрационных полимерных пленочных мембран из вторичного ацетата целлюлозы
2.2. Экспериментальная установка и методика
исследования ультрафильтрации белковоуглеводного сырья
2.3. Методики исследования параметров и свойств мембран
2.3.1. Методика определения механических и
физикохимических характеристик мембран
2.3.2. Методика исследования ионообменных свойств мембран
2.3.3. Методика определения структурных свойств мембран
2.3.4.Методика исследования адсорбционных характеристик
мембран
3. Результаты исследования механических,
физикохимических и ионообменных свойств мембран
4. Результаты исследования структуры мембран
5. Результаты исследования механизма адсорбции на ультрафильтраципных полимерных пленочных мембранах из вторичного ацетата целлюлозы
5.1. Термодинамика адсорбции растворов 3аланина и альбумина на ультрафильтрационных полимерных пленочных
мембранах из вторичного ацетата целлюлозы
5.2. Адсорбционноэлектрохимическое поведение аминокислот на мембранном электроде
6. Исследование структуры белковоуглеводных продуктов методом люминесценции
Основные выводы
Список использованной литературы


В данной работе предложена теоретическая схема адсорбции, учитывающая энергетическую неоднородность взаимодействия белок -поверхность и возможность конформационных и ориентационных измерений адсорбированных молекул. В качестве экспериментального доказательства приведены данные для сывороточных белков человека: альбумина (САЧ) и гаммаглобулииа (иммуноглобулина, ГГЧ) на поверхности кварца (рис. Авторами предложена схема адсорбции, согласно которой взаимодействие белка с поверхностью является неоднородным, т. А, Б, В) с различными значениями константы скорости адсорбции К*)КЦ)КЦ и т. Молекулы белка, адсорбируясь первоначально в состоянии «1», могут в результате изменения конформации или ориентации относительно поверхности переходить в другое состояние «2» отличающееся от состояния «1» количеством занимаемых центров адсорбции. Рис. Константы скорости перехода К„ из состояния «1» в состояние «2» и константы скорости адсорбции Ка зависят от типа центров адсорбции; допускается существование центров с нулевыми значениями К„ (тип В) и Ка (тип Л). В работе [] предлагается математическая модель конкурентной адсорбции белков, учитывающая процессы массопереноса белка к границе раздела, энергетическую неоднородность взаимодействия белок - поверхность и структурные изменения в адсорбированном слое белка. Правомерность предложенного подхода доказана при интерпретации кинетических кривых адсорбции сывороточного альбумина человека (СЛЧ) и гаммаглобулина человека (ГГЧ) на поверхность кварца из однокомпонентных и бинарных растворов. В качестве простейшего случая на рис. А» и «В», отличающихся по молекулярной массе ММ (ММа<ММв) и коэффициенту диффузии Д (Да>Дв), основанная на ранее разработанной для однокомпонентных растворов модели энергетически неоднородного взаимодействия поверхности с белком. Рис. Анализ литературных данных по вопросам адсорбции высокомолекулярных соединений, в том числе и белков, на мембранах показывает, что данных по пищевым белкам очень мало. Однако процессы адсорбции играют существенную роль при мембранных способах разделения смесей и исследование этих процессов является актуальным. Различают следующие способы получения мембран: формование из растворов полимеров; образование полиэлектролитных комплексов; образование пор в полимерах с помощью ядерных частиц и последующего выщелачивания продуктов деструкции полимера; осаждение на пористой подложке продуктов плазменной полимеризации в тлеющем разряде. Известны мембраны в виде плоских пленок, пленок цилиндрической формы, соединенных с пористой основой, покрытий, нанесенных на поверхность различного профиля, полых волокон. Значительно различаются мембраны по назначению. Известны мембраны для разделения газовых и жидких смесей. Мембраны для разделения жидких смесей подразделяют на ультрафильтрационные, диализные и осмотические. По структуре все полимерные мембраны подразделяются на монолитные и пористые. В монолитных мембранах отсутствуют поры постоянных размеров, а проницаемость обеспечивается системой «дырок» флуктуационной природы. Для этих мембран характерна диффузионная проницаемость компонентов разделяемых систем. В пористых мембранах существует система сквозных пор (на надмолекулярном или морфологическом уровне), которые обеспечивают фазовую проницаемость компонентов разделяемых систем. Поры в этих мембранах могут быть изолированными друг от друга или образуют лабиринтообразную систему связанных между собой каналов. Поскольку разделение одних и тех же смесей может происходить как по мембранному принципу, так и но принципу закунорочной фильтрации, необходимо отметить, что к полупроницаемым мембранам относятся только те материалы, которые обеспечивают разделение смесей на поверхности материала; поры мембран должны быть недоступными для проникновения задерживаемого компонента (рис. З.). Наоборот, в объемных фильтрах (бумага, картон и др. Важным требованием, предъявляемым к мембранам, является жесткость структуры фильтра, гарантирующая задержание частиц только определенного размера.