Ионообменный метод

Ионообменный метод является одним из эффективных способов выделения биологически активных веществ из культуральной жидкости. Этот метод отличается рядом преимуществ перед другими методами: простота аппаратурного оформления многократное использование ионообменных смол, возможность осуществлении полной механизации и автоматизации техно­логического процесса, исключение контакта работающих с часто токсичными полупродуктами, работа с водными растворами без применения вредных органических растворителей.

Ионообменный метод основан на способности ионообменных смол сорбировать биологически активные вещества, благодаря эквивалентному обмену между ионами вещества, находящегося в растворе, и ионами сорбента.

Ионообменные смолы, или иониты, представляют собой синтетические высокомолекулярные органические вещества трехмерной структуры, практически нерастворимые в воде и органических растворителях.

Иониты содержат обменные ионы, называемые подвижными или противоионами, которые связаны с противоположно заряженным ионом, называемым фиксированным или анкерным.

Иониты с положительно заряженными противоионами называют катионитами. Иониты с отрицательно заряженными противоионами называют анионитами. Кроме того, существуют и амфотерные иониты, которые содержат катионо- и анионоименные группы, обладая, таким образом, двойственными функциями.

При введении ионита в неорганическую или органическую жидкость происходит более или менее значительная сольватация противоионов и фиксированных ионов с одновременным увеличением объема, т. е. набухание полимера. Но трехмерная структура ионитов ограничивает их способность к набуханию. Набухший ионит можно сравнить с губкой, характеризующейся чередованием сгущений и разрежений. Через такую структуру, которую называют пространственной сеткой, осуществляется движение обменивающихся ионов. Ионит должен быть проникаем как для сорбируемых, так и для десорбируемых ионов.

В соответствии со способом получения иониты подразделя­ют на полимеризационные и поликонденсационные. Как в тех, так и в других матрица состоит из длинных продольных цепей, соединенных между собой поперечными мостиками, называемыми химическими узлами. Продольные цепи могут механически переплетаться, образуя физические узлы. Увеличение или уменьшение числа химических и физических узлов влияет на размер микропор ионитов, а, следовательно, и на их проницаемость.

Основной характеристикой обменной способности ионита является полная обменная емкость выражаемая как число обменных групп в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв.), приходящихся на 1 г ионита.

В отличие от экстракционного метода, при котором целевой компонент переходит из одной жидкости в другую, сорбционный метод основан на массообмене между жидкой и твердой фазами.

Ионообменное извлечение может быть осуществлено тремя способами: статическим, динамическим и хроматографическим.

Статический способ заключается в смешении и последующем разделении ионита и обрабатываемого раствора. Процесс проводится в емкостном аппарате, снабженном мешалкой для суспензирования ионита в растворе. По окончании сорбцииионит, содержащий целевой компонент, например антибиотик, отделяют от маточного раствора на фильтре, промывают водой и возвращают в аппарат. В аппарате проводят таким же образом извлечение антибиотика. Статический спо­соб применяют главным образом в лабораторной практике.

Наиболее распространенным при ионообменном выделении антибиотиков стал динамический способ. Он заключается в пропускании раствора через слой ионита в одном направлении. По мере движения раствор «обедняется» сорбируемыми ионами, а контактирует с активными (с точки зрения ионообменной способности) слоями ионита. При этом протекающий раствор уносит с собой продукты ионообменной реакции, т. е. вытесненные ионы. Благодаря этому достигается практически полное извлечение антибиотика из раствора и постепенное на­сыщение слоя ионита. Выделение антибиотика из сорбента в динамических условиях позволяет достичь полной десорбции антибиотика и получать высокоактивные (концентрированные) растворы.

Ионообменная хроматография применяется преимущественно в исследовательских работах для более четкого отделения антибиотика от других соединении, сорбируемых ионитом.

Дата добавления: 2014-01-04