摘要
甜菊糖苷（SGs）是一种提取自甜叶菊中的高甜低热的天然甜味剂，因其独特的口感常被用于食品添加剂，除此之外，其还具有一定的药理作用。SGs中的主要成分和甜味来源是莱鲍迪苷A（RA）和甜菊苷（STV），分别占SGs的50-60%和20-30%，由于STV具有特殊后苦味，因此去除少量STV获得高纯度的RA有利于提高SGs品质。但STV和RA分子结构十分相似，给分离造成了困难。现有的分离纯化SGs的方法中，吸附法由于绿色可持续且分离效率高而具有广泛的发展前景。本文借助金属有机框架化合物（MOF）高比表面积，高孔隙率的结构优势和易于修饰的表面特性，基于STV和 RA 的分子尺寸差异和与硼酸络合强度的差异，制备出具有良好分离性能的吸附剂，主要研究结果如下： 采用调节剂诱导缺陷法制备了具有分级多孔构造的 MOF（HP-NH2-MIL-53）。系统地探究了调节剂的种类以及调节剂与配体的相对含量对HP-NH2-MIL-53孔结构的影响，结果表明当孔径在1.41-3.80 nm时，吸附剂对STV和RA具有一定的孔径筛分作用。另外分级多孔结构的构建，增加了材料的比表面积，缺陷孔的产生暴露了更多的-NH2位点，使得分离性能进一步提升。综合吸附量和选择性，探究出当金属：调节剂：配体=1:10:0.6 时，样品 HP-MOF-1:10:0.6 对 STV 和 RA 二元溶液（CSTV:CRA=1:1）的总吸附量为125.39 mg/g，为NH2-MIL-53的30倍，STV相对于RA的选择性为2.11。动力学和等温吸附模型拟合结果表明HP-MOF-1:10:0.6对STV和RA的吸附过程是化学的多分子层吸附。HP-MOF-1:10:0.6在五次循环再生后吸附量能保持在90%以上，在粗糖（CSTV:CRA=1:3）体系中的Q 总=153.24 mg/g，选择性为2.26，具有良好的循环再生性能和实际应用能力。 采用合成后修饰法制备了硼酸功能化的 MOF（BA-NH2-MIL-101）。于孔径合适且稳定性高的NH2-MIL-101 中引入特异性硼酸基团，通过孔径筛分和硼酸络合协同作用，有效实现了分离性能的提升。探究了母体 MOF（NH2-MIL-101）与修饰剂（4-甲酰基苯硼酸）比例对吸附性能的影响，筛选出当NH2-MIL-101与4-甲酰基苯硼酸的投料比为1:3时，样品BA-MOF-1:3能在保持原NH2-MIL-101吸附量的同时提高吸附选择性：Q 总=241.51 mg/g，选择性为3.09。动力学和等温吸附模型拟合结果表明BA-MOF-1:3对STV和RA的吸附过程是化学的单分子层吸附。五次吸附-解吸循环之后， BA-MOF-1:3对STV和RA的吸附量分别保持了初始吸附量的96.35%和92.59%，在粗糖体系中的吸附性能为Q 总=246.17 mg/g，选择性为3.19，具有较好的循环再生性能和实际应用能力。 采用混合配体一步法制备了硼酸MOF（BA-MIL-101）。以孔径合适且稳定性高的MIL-101为母体，选择含硼酸基团的功能配体一步合成混合配体硼酸MOF，以增加材料中的硼酸含量，进一步增强分离性能。通过探究混合配体的种类和比例对晶体结构以及孔隙结构的影响，优化得出最佳硼酸配体（4-羧基苯硼酸）含量为70%时，所制备的BA-MOF-70%的Q 总=312.32 mg/g，选择性为3.06。动力学和等温吸附模型拟合结果表明 BA-MOF-70%对 STV 和 RA 的吸附过程是化学的单分子层吸附。五次吸附-解吸循环后对STV和RA的吸附量分别维持了初始的87.97%和85.38%，粗糖体系中的性能为Q 总=271.34 mg/g，选择性为3.04，具有良好的循环再生性能和实际应用能力。
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