離子交換吸附L-瓜氨酸的熱力學和動力學

丁 葉，郝 寧

(南京工業大學生物與制藥工程學院，江蘇南京211800)

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離子交換吸附L-瓜氨酸的熱力學和動力學

丁 葉，郝 寧

(南京工業大學生物與制藥工程學院，江蘇南京211800)

研究不同樹脂對L-瓜氨酸的吸附能力，發現D001樹脂對L-瓜氨酸的吸附效果最好。采用靜態吸附法研究L-瓜氨酸在D001型陽離子交換樹脂上的熱力學和動力學特性，考察不同溫度、pH和溶液初始濃度對離子交換過程的影響。結果表明：L-瓜氨酸在D001型陽離子交換樹脂上的吸附等溫線符合Freundlich和Langmuir等溫吸附方程，其中，Langmuir吸附方程能更好地描述該過程。吸附過程焓變ΔH=-45.01 kJ/mol(<0)，說明該吸附過程放熱。樹脂對L-瓜氨酸的吸附過程速度控制步驟為顆粒擴散。隨著溫度升高，樹脂的最大平衡吸附量減小；當pH=6時，樹脂達到最大吸附量135.5 mg/g；L-瓜氨酸溶液初始質量濃度為8 g/L時，擴散系數達到最大，為8.53×10-3,吸附速率最快。

L-瓜氨酸;離子交換樹脂;Corynebacteriumglutamicum;動力學;熱力學

L-瓜氨酸是一種非蛋白質氨基酸，具有重要的醫藥價值，已被廣泛應用于醫藥、保健品和食品等領域，具有提高男性性功能、抗衰老、增強免疫力、防治前列腺疾病等功能[1-4]。在L-瓜氨酸的生產中，分離純化是至關重要的步驟。因此，能否有效地從發酵液中分離提純L-瓜氨酸具有重要的意義。

目前，從發酵液中分離L-瓜氨酸的主要方法有結晶法、膜分離法、有機溶劑萃取法和離子交換法。這些方法各有特點：結晶法收率偏低，膜分離法在應用時膜孔容易堵塞、污染；有機溶劑萃取法雖然操作簡單，但是L-瓜氨酸難溶于有機溶劑，且使用有機溶劑易造成環境污染；離子交換法具有工藝簡單、使用壽命長、吸附容量大、再生簡便等優點常被用于工業化生產中[5-8]。

因此，研究L-瓜氨酸在樹脂上的動力學參數、熱力學參數、吸附平衡性能是分離純化過程設計、控制和優化的重要參數[9-10]。……