摘要
甘氨酸是蛋白质的基本组成单位，在食品、医疗和农药行业中发挥着重要作用。通过氯乙酸氨解法生产得到的粗品甘氨酸需要进一步分离提纯，通常使用甲醇分离甘氨酸和氯化铵。通过蒸馏回收甲醇需要消耗大量能量，而CO2开关溶剂在分离体系中使用二氧化碳作为可切换触发器，盐析得到甘氨酸，再经过加热或通空气即可回收利用溶剂，是一种高效、节能且绿色的开关溶剂。本文测定了以N,N-二丁基乙醇胺（DBAE）形成的胺型C叔O2开关溶剂[DBAEH][HCO3]水溶液的物性数据和甘氨酸在叔胺型CO2开关溶剂中的溶解度，为叔胺型CO2开关溶剂体系分离提纯甘氨酸提供基础数据，主要进行了以下三方面的工作: （1）测定了不同温度[DBAEH][HCO3]质量摩尔浓度下水溶液的密度、黏度、电导率和折光率。利用相关经验方程对密度、黏度、电导率和折光率的测量值进行关联，发现实验测得的结果与经验方程拟合得到的结果高度吻合。利用密度的测量值计算[DBAEH][HCO3]水溶液的表观摩尔体积、极限偏摩尔体积以及标准摩尔体积膨胀率，根据黏度测量值计算相对黏度和黏度B系数，由电导率数据和折光率数据分别计算Walden乘积（κ0η0）和摩尔折光率RM。通过这些参数值表明溶剂与溶质间的相互作用会随温度的升高而减弱，随溶液浓度的增大而增强。利用溶液无限稀释时的表观摩尔体积和相对黏度计算出不同CO2开关溶剂的水合数，[DBAEH][HCO3]水溶液的水合数大，表明其盐析效果较好，并且[DBAEH][HCO3]水溶液的盐析能力随着温度降低而越强。 （2）测定了5℃～35℃温度范围内，甘氨酸在叔胺型CO2开关溶剂不同质量分数下的溶解度。通过对比甘氨酸分别在CO2开关溶剂与水中的溶解度，发现其在CO2开关溶剂中的溶解度远小于在水中的溶解度，甘氨酸在水中与在以N,N-二丁基乙醇胺形成的CO2开关溶剂中的溶解度差异最大，表明在N,N-二丁基乙醇胺（DBAE）、三乙胺（TEA）、N,N-二甲基环己胺（DMCHA）、1-乙基哌啶（EP）和N,N-二甲基丁胺（DMBA）中，以N,N-二丁基乙醇胺形成CO2开关溶剂的盐析效果较好。利用简化的Apelbat方程、λh方程、NRTL模型和Wilison模型对甘氨酸在不同CO2开关溶剂中的溶解度进行关联，并对计算得到的热力学转移性质进行讨论，表明甘氨酸由纯水到叔胺型CO2开关溶剂的迁移热力学上是非自发进行的过程，能够盐析得到甘氨酸。 (3)研究叔胺型CO2开关溶剂分离提纯甘氨酸过程，探讨CO2开关溶剂种类和浓度、温度、甘氨酸溶液的初始浓度、盐析时间等因素对甘氨酸收率的影响。结果表明,以N,N-二丁基乙醇胺形成的CO2开关溶剂分离提纯甘氨酸的效果较好，盐析温度为10℃,甘氨酸初始浓度为3.2mol·L-1，叔胺与粗品甘氨酸溶液体积比为2∶1,盐析时间为16h,甘氨酸的收率达到79.6％,纯度为98.7％。分离提纯甘氨酸后，对CO2开关溶剂进行回收利用，其中N,N-二丁基乙醇胺回收率最高达到85.3％。
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