离子强度对牛磺酸离子交换平衡的影响
牛磺酸生产中粗品母液的电渗析分离工艺
牛磺酸生产中粗品母液的电渗析分离工艺任举;王建峰【摘要】通过对牛磺酸粗品母液进行预处理,改变牛磺酸粗品母液浓度、电渗析器的电极板电压以及试验前浓水罐自来水量三个变量来进行实验,发现分离时间越长,牛磺酸的回收率越为下降,可采用加大电极板电压来提高牛磺酸回收率;若增加浓水罐自来水量和加水稀释粗品母液也会缩短分离时间,提高牛磺酸回收率,但同时增加水的处理量.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2016(042)004【总页数】3页(P52-54)【关键词】牛磺酸;预处理;电渗析器;分离工艺【作者】任举;王建峰【作者单位】江苏远洋药业股份有限公司,江苏苏州215531;江苏远洋药业股份有限公司,江苏苏州215531【正文语种】中文【中图分类】O623.736牛磺酸（Taurine）又称牛胆酸，化学名为2－氨基乙磺酸，是人体内存在的一种具有多种生理功能的含硫非蛋白质氨基酸，是人体内最重要的氨基酸之一。
牛磺酸具有极其重要的生理功能，不仅参与维持正常机体内环境稳态，而且对中枢神经、心血管、消化、泌尿、免疫、内分泌、生殖等系统生理功能的正常发挥具有重要的调节作用，几乎所有正常生理功能的维持和调节都需要牛磺酸的参与[1]。
牛磺酸在国外大量用作营养保健品和食品添加剂，随着世界化工产业的转移，我国已成为全球主要的牛磺酸生产国和出口国，2010年的出口量超过4万吨。
我国牛磺酸90%出口欧美和东南亚，出口量逐年增加。
牛磺酸产业链正在迅速发展，下游深加工产业使牛磺酸的需求量日益增大，含有牛磺酸的功能饮料、能量饮料深受人们尤其是从事健美运动人士的欢迎，含有牛磺酸的红牛饮料2009年全球销售接近30亿罐[2]。
因而研究牛磺酸的工艺改进对行业发展有着重要的经济和社会意义。
牛磺酸自发现以来，人们就在不断地探索其人工合成途径。
至今，有关牛磺酸的合成方法报道文献也较多。
目前我国工业化牛磺酸生产方法主要有乙醇胺法和环氧乙烷法，且两种工艺有一共同点：生产过程产生的母液中都含有无机盐和牛磺酸。
离子强度和浓度
离子强度和浓度全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：离子强度和浓度是化学领域中两个非常重要的概念，它们在溶液中起着至关重要的作用。
离子强度是指溶液中存在的离子的总数量，通常用质量浓度或摩尔浓度来表示。
而离子浓度则是指单位体积或单位质量的溶液中的离子数量。
了解和掌握离子强度和浓度的概念对于研究化学反应和溶液性质具有重要意义。
让我们来了解一下什么是离子。
离子是由原子或分子失去或获得电子形成的带电粒子。
正离子是失去电子的原子或分子，负离子是获得电子的原子或分子。
在溶液中，许多物质会离子化，形成正负离子，这些离子会影响溶液的性质和化学反应。
离子强度是指一个溶液中所有离子的总量。
通常用单位体积或单位质量的溶液中的离子数量来表示。
离子强度越大，溶液中的离子数量越多，溶液的电导率也会增加。
离子强度可以通过测量电导率来确定。
较高的离子强度通常表示溶液中离子浓度较高，溶液的电离程度也较高。
离子浓度则是指单位体积或单位质量的溶液中的离子数量。
离子浓度可以用摩尔浓度或质量浓度来表示。
摩尔浓度是指单位体积或单位质量的溶液中的物质的摩尔数。
质量浓度是指单位体积或单位质量的溶液中的物质的质量。
离子浓度的大小会直接影响溶液的化学反应速率和平衡常数。
在化学反应中，离子强度和浓度的变化会直接影响反应的速率和平衡常数。
通常情况下，增加离子强度或浓度会促进反应的进行，而降低离子强度或浓度会抑制反应。
这是因为离子在化学反应中起到催化剂的作用，增加离子浓度会增加反应物之间的碰撞频率，从而提高反应速率。
离子强度和浓度还会影响溶液的性质。
高离子强度的溶液通常具有较高的电导率、抑制结晶的能力和增加溶液的黏度。
这些性质会影响溶液的化学和物理性质，对溶液的稳定性和状况有着重要的影响。
离子强度和浓度是化学领域中非常重要的概念，它们在研究化学反应和溶液性质时扮演着关键的角色。
了解和掌握离子强度和浓度的概念，将有助于我们更好地理解溶液中离子的行为和化学反应的进行。
离子交换层析的洗脱条件
离子交换层析的洗脱条件一、离子交换层析概述离子交换层析是一种基于离子交换树脂上可解离的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子进行可逆交换，依据这些溶质离子对交换剂亲和力的不同而进行分离的方法。
在这个过程中，洗脱条件的选择至关重要，它直接影响着分离的效果。
二、影响洗脱条件的因素（一）离子强度1. 原理•离子交换过程中，洗脱液的离子强度增加会与目标离子竞争离子交换树脂上的结合位点。
随着离子强度的升高，目标离子与树脂的亲和力相对降低，从而被洗脱下来。
•例如，在分离蛋白质时，如果使用阳离子交换树脂，目标蛋白质带正电，开始时以低离子强度的缓冲液上样，使蛋白质结合到树脂上。
当用含有较高浓度的NaCl等盐溶液进行洗脱时，Na⁺会与蛋白质竞争树脂上的正电荷结合位点，随着NaCl浓度的增加，蛋白质逐渐被洗脱下来。
2. 应用•在实际操作中，通常采用梯度洗脱的方式来控制离子强度。
可以从低离子强度开始，逐步增加到高离子强度，这样能够使不同亲和力的离子或分子按照顺序被洗脱下来，实现较好的分离效果。
（二）pH值1. 原理•溶液的pH值会影响目标分子的电荷状态。
对于离子交换层析，目标分子的电荷状态决定了其与离子交换树脂的亲和力。
•以氨基酸的分离为例，如果使用阴离子交换树脂，在低pH值下，氨基酸可能带正电，与树脂的亲和力低，不易结合；而随着pH值升高，氨基酸的羧基解离，带负电的程度增加，对阴离子交换树脂的亲和力增大。
当用改变pH值的洗脱液洗脱时，在合适的pH值下，氨基酸与树脂的结合被破坏，从而被洗脱下来。
2. 应用•不同的生物分子有其特定的等电点（pI）。
在离子交换层析中，需要根据目标分子的等电点来选择合适的pH值范围进行洗脱。
一般来说，对于阳离子交换层析，洗脱液的pH值应低于目标分子的等电点；对于阴离子交换层析，洗脱液的pH值应高于目标分子的等电点。
（三）洗脱液类型1. 盐溶液•常用的盐溶液如NaCl、KCl等。
这些盐在洗脱过程中主要通过改变离子强度来影响目标分子与离子交换树脂的结合。
牛磺酸和甘氨酸在D290树脂上的离子交换平衡
，
离子为带负电的一价离子）选择系数定义式为：
专
其中 ， Ｙ分别为离子在液相和固相中的分数含量 ， ｉ ／ ￣ ｙ ｘ ｃ（ ｃ ， ＝． ｃ ）
ｙ ｌｙ， 由方程 （）可 以整理 得 到 ： ｙ －ｉ ＝ １
宋 峰 李 忠 夏启斌
华南Ｊ ＿ 大学化工与能源学院，广州 ５０４ ＥＴ － １６０
摘要 ：研究 了牛磺 酸与甘氨酸在 阴离子树脂 Ｄ ９ 上 的离子交换平衡 ．采用静态法分别进行牛 ２０ 磺酸， 氢氧根／２０ 】 ９ 树脂和甘氨酸， ） 氢氧根， ２０ Ｄ ９ 树脂体 系的 离子交换平衡 实 并测定等温线； 验 在 不同的 离子强度 下进行 了牛的 离子交换平衡 实 ｏ
树脂对牛磺ｉ／－ ￣－ 氨酸， ．Ｊ ｔ 氢氧根 ３ 种离子的选择性从高到底顺序是：牛磺ｉ＞ ｔ 甘氨ｉ 氢氧根．树 ｔ ＞ 脂对牛磺酸的选择性要大于对甘氨酸的选择 ｌ。 生 随着溶液中离子强度的增大， 树脂对牛磺酸与
甘氨酸之问的选择 性下降．
关键词：牛磺酸；甘氨酸；离子强度；阴离子树脂；竞争交换平衡
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离子交换与吸 附， ０ ７ ２ （） １４—１０ ２ ０ ， ３２： ４ ５
１ ０Ｎ ＥＸＣＨＡＮＧＥ ＡＮＤ ＡＤＳ １ ０Ｒ ０Ｎ
文章编号：１０ ．４ ３２ ０ ）２０ ４ ．７ ０ １５ ９ （０ ７０ ．１４０
牛磺酸和甘氨酸在 Ｄ ９ 树脂上的离子交换平衡 ２０
验， 测定牛磺酸和甘氨酸在碱性条件下的竞争交换平衡等温线． 实验结果表明， 牛磺酸在Ｄ ９ ２０
阴离子交换树脂上 的交换量大于甘氨 酸的 交换量， 阴离子交换树脂对牛磺 酸和甘氨酸 的选择 ｌ 生 系数分别 为 ｓ蛐，ｉ２ ５ ｏ－ ｌ Ｉ ５ Ｔ．Ｉ 、 ，Ｓｌ，Ｉ ． ．在 牛磺 动 甘 氨耐 氢ｊ ，２０树脂体 系中， ２０ Ｏ－ ５ － ＝ ｙＯ－ ６ － － 再 Ｄ９ 根 Ｄ ９
电解质溶液的离子强度效应
电解质溶液的离子强度效应电解质溶液是由电解质溶解在水或其他溶剂中得到的。
其中，电解质是指在溶液中可以分离出离子的物质，例如酸、碱、盐等。
而电解质溶液的离子强度效应则是指当溶液中离子的浓度改变时，对该溶液物理和化学性质造成的影响。
本文将探讨电解质溶液的离子强度效应，以及这种效应对实际应用的重要意义。
1. 离子强度的定义和影响离子强度是指在溶液中离子的浓度与电荷绝对值之积的总和。
离子强度的大小决定了电解质溶液的物理和化学性质，离子强度越高，溶液的电导率越大，溶解度变化也更加明显。
在化学反应中，离子强度对反应速率、反应平衡和化学反应的特异性等方面也有着重要的影响。
离子强度的影响不仅体现在电解质溶液的溶解度上，还体现在电解质与其他溶质相互作用的过程中。
电解质的离子强度越高，会大大影响电解质与其他亚稳态物质的化学平衡，同时影响化学反应速率。
以生物化学中的蛋白质溶液为例，酶活性即可受离子强度影响而发生改变。
2. 离子强度对不同离子种类的影响溶液中离子的种类可以分为阳离子、阴离子和复合离子等。
在不同的离子种类中，离子强度对于这些离子的影响也是不同的。
在一些化学反应中，如果一个离子种类的浓度很低，而另一个离子种类的浓度很高，则离子强度对这个离子种类的影响会更明显。
比如说，在盐酸溶液中，由于氯离子的浓度很高，而汞离子的浓度很低，所以离子强度对氯离子的影响会更大。
而在氢氧化钠溶液中，由于钠离子和氢离子浓度一样，离子强度对这些离子种类的影响也是相同的。
3. 离子强度效应的应用离子强度效应在科学研究和实际应用中有着广泛的应用。
在生物方面，离子强度的调节在细胞内的新陈代谢和生化反应中扮演着重要的角色。
在环境科学中，离子强度可以用来衡量大气和水体污染的程度以及对生态系统的影响程度。
在化学反应中，离子强度效应可以用来预测反应速率并估计反应平衡常数，从而优化反应条件。
同时，离子强度效应还可以作为化学反应和工程过程中调控催化剂活性的一种方式。
离子强度对牛磺酸离子交换平衡的影响
牛磺酸作为一种氨基酸， 具有两性性质 ， 随着溶 液的 ｐ Ｈ值 的变 化 ， 以改 变 牛磺 酸 在 溶 、／ 脂 两 可 液 树 相 中的分 配 Ｈ Ｊ 由于 贝 类 的提 取 液 中含 有 等 电 点 ． 与牛磺 酸等 电点很 接 近 的其 他 氨 基 酸 ， 通 过 调 节 仅 溶 液 的 ｐ 值 仍很 难 获得 高 效 的 分 离 技 术 ． 克 服 Ｈ 为 ｐ 调节 的局 限性 ， Ｈ 人们 发现 可利 用溶 液 的离子 强 度 进 行分 离 Ｊ通过 调 节溶 液 的 离 子 强 度 ， 以改 变 ， 可
溶 液 一 脂 两相 中 反离 子 之 间的 竞 争 交换 ， 而 改 树 从
收稿 １期 ： ０ ６１金 资助项 目（０ ３０ ０ ２ ３６ ２ ） 作者简介 ： 宋峰 （９ ７ ） 男 ， 士 生 ， １７ ． ， 博 主要 从事 吸 附分 离
到 平衡 时液 相 的 ｐ Ｈ值 升 高 ， 液 中牛磺 酸 阴离子 Ｔ ｕ 含 量 迅 速 增加 ， 牛磺 酸 两性 离 溶 ａ一 而
子 Ｔｕ 含量迅速降低 ；３ 在一定的牛磺酸浓度 范围内， ａ （） 溶液 离子强度增大 ， 有利于提 高 离子 交换 树 脂对 牛磺 酸 的选择 性． 关键词 ：离子交换 ； 牛磺酸 ； 离子强度 ； 氨基酸； 相平衡 中图分类号 ： Ｑ ２ ． Ｔ ０８３ 文献标识码 ： Ａ
１２ 实验 方法 ．
１ ２． 交 换 树 脂 预 处 理 ． １
离子交换树脂的预处理操作参照参考文献 ［ ］ ９ 的
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５ ８
华 南 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
第３ ５卷
方法进行． 经过预处理后 ， 得到碱式 阴离子交换树脂 ． １２２ 树 脂常数 的测定 ．． 离子 交换树 脂常 数测 定方 法 参 照参 考 文献 ［ ］ ９ 的方法 进行 ． 得总交 换量 ｑ 每克 湿树 脂 的总 交 测 为 换 容 量为 ０ ８ ｍ ｏ， 水量 为 ６． ％ 、 ．５ ｍ ｌ含 ７６ １２ ３ 不 同 离子 强度 下 ， ．． 牛磺 酸在 离子 交换树 脂 上
试分析影响离子交换过程的因素
试分析影响离子交换过程的因素离子交换是化学科学中广泛应用的一种技术，可用于去除水中的离子，净化溶液，合成化合物等。
影响离子交换过程的因素很多，主要包括以下几个方面。
1. 离子交换树脂类型：离子交换树脂分为强弱两种类型，分别用于不同的应用场合。
强离子交换树脂对离子的吸附能力较强，适用于需要去除水中高浓度离子的场合，如淋洗废液处理、电镀废水处理等；弱离子交换树脂对离子的吸附能力较弱，适用于需要去除水中低浓度离子的场合，如饮用水处理、废水处理等。
2. pH值：离子交换树脂具有一定的pH敏感性，当pH值发生变化时，树脂表面的电荷状态也随之改变，从而影响离子交换效果。
因此，在使用离子交换树脂时需要控制水体的pH值，以使离子交换效果得到最大化。
3. 离子浓度：离子浓度是影响离子交换效率的关键因素之一。
一般情况下，离子浓度越高，离子交换的速度也就越快。
但是，如果离子浓度过高，就容易引起离子交换树脂的饱和，导致交换效益下降。
4. 水质成分：水质成分的差异也会对离子交换效果产生影响。
例如，硬度较高的水源中含有较高浓度的钙、镁等离子，这些离子容易与树脂表面的硫基等官能团相互作用，导致离子交换树脂饱和时间变短，交换效果降低。
5. 溶液温度：溶液温度也会影响离子交换效应。
在一定温度范围内，随着温度的升高，离子交换过程的速率也会逐渐加快。
但是温度过高则会影响离子交换树脂的稳定性，降低交换效果。
总之，离子交换技术是一种灵活、高效、实用的化学技术，其应用范围非常广泛。
了解影响离子交换效应的各种因素，从而有助于实现离子交换方案的优化，提高离子交换效益。
离子交换树脂 交换容量 离子强度
离子交换树脂交换容量离子强度下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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离子强度和离子浓度的关系
离子强度和离子浓度的关系离子强度和离子浓度的关系其实挺有意思的。
想象一下，你在夏天的海滩上，海水咸咸的，那就是离子浓度高的表现。
海水中有大量的钠离子和氯离子，它们就像海滩上的人群，热闹非凡。
离子强度呢，就像是这个沙滩的“人气”，越多人聚集，离子强度就越高。
离子强度是一个衡量溶液中离子“拥挤程度”的指标，离子浓度越高，离子之间的相互作用就越强烈，像是在拥挤的舞池里，大家都想和别人搭讪，越是热闹，越是火花四射。
要说这个关系，咱们得先搞明白离子浓度是什么。
简单来说，就是溶液里某种离子的数量。
想象你在超市，买了一大堆零食，打开来看看，满满一大箱。
那箱子里的零食就代表了离子浓度，越多越好，当然得看你能不能吃得完。
再说到离子强度，假如你超市里这箱子零食太满，可能就会碰撞得厉害，零食可能会被挤得七零八落。
这就是离子强度和离子浓度之间的关系了。
离子强度的计算可有点复杂，得考虑每种离子的电荷和浓度。
就好比你在聚会上，不同的人有不同的“吸引力”，有些人比较能吸引注意，可能是因为他们的性格、气质。
这时候，离子强度就像是综合了所有人的个性，决定了这个聚会的“火力”。
你会发现，聚会的人越多，互动越频繁，气氛也越热烈。
离子浓度也在不断变化，像是每个人的情绪，波动很大。
一下子高，一下子低，谁也不知道接下来会发生什么。
如果把离子强度比作一场比赛，那离子浓度就是参赛的选手。
选手多，竞争激烈，最终的结果自然就很有意思。
比如说，两个不同的离子在同一溶液中，它们之间可能会互相“竞争”，这时候离子浓度不仅影响强度，强度也反过来影响浓度，形成一种奇妙的平衡。
就像生活中的一些关系，有时候彼此的互动会让局面变得更加复杂，令人啧啧称奇。
不过，咱们也不能只看离子浓度，忽略了温度、压力这些其他因素。
温度一升高，离子活跃得就像过年时放烟花，所有的能量都被激发出来，强度自然也就上升了。
压力就像是那种紧绷的氛围，越大越压迫，离子的行为就会受影响。
想想在热锅上的蚂蚁，怎么都停不下来。
溶液中离子浓度对反应平衡的影响
溶液中离子浓度对反应平衡的影响在化学反应中，溶液中的离子浓度是一个重要的因素，它可以对反应平衡产生显著的影响。
离子浓度的变化可以改变反应的速率和平衡位置，从而影响反应的结果。
首先，我们来看离子浓度对反应速率的影响。
在溶液中，离子的浓度越高，它们之间的碰撞就越频繁，反应速率也就越快。
这是因为在反应中，离子之间的碰撞是反应发生的基本步骤。
当离子浓度增加时，反应发生的机会就增加了，因此反应速率会增加。
另一方面，离子浓度也会影响反应平衡的位置。
在化学反应中，当反应物转化为生成物时，反应会达到平衡，反应物和生成物的浓度之间将保持一定的比例。
这个比例可以通过反应的平衡常数来描述。
当溶液中的离子浓度改变时，反应平衡的位置也会发生变化。
具体来说，当溶液中某种离子的浓度增加时，根据Le Chatelier原理，反应会向消耗这种离子的方向移动，以减小离子浓度的影响。
反之，当溶液中某种离子的浓度减少时，反应会向生成这种离子的方向移动。
这种移动可以通过改变反应物和生成物的浓度比例来实现，从而达到新的平衡。
除了影响反应平衡位置，离子浓度的变化还可以改变反应的平衡常数。
平衡常数是反应物和生成物浓度的比例的平衡表达式。
当溶液中某种离子的浓度改变时，平衡常数也会随之改变。
这是因为平衡常数是由反应物和生成物浓度的比例决定的，而离子浓度的变化会改变这个比例。
总的来说，溶液中离子浓度的变化可以通过影响反应速率和平衡位置来改变反应的结果。
这种影响是通过改变反应物和生成物的浓度比例来实现的。
离子浓度的增加会加快反应速率，并导致反应向消耗离子的方向移动，以达到新的平衡。
相反，离子浓度的减少会减慢反应速率，并导致反应向生成离子的方向移动。
这种变化还会改变反应的平衡常数。
综上所述，溶液中离子浓度对反应平衡的影响是非常显著的。
离子浓度的变化可以改变反应速率和平衡位置，从而影响反应的结果。
因此，在研究和控制化学反应时，我们需要考虑溶液中离子浓度的变化，以更好地理解和预测反应的行为。
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1. 2. 1 交换树脂预处理 离子交换树脂的预处理操作参照参考文献［9］的
58
华 南 理 工 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版）
第 35 卷
方法进行. 经过预处理后，得到碱式阴离子交换树脂. 1. 2. 2 树脂常数的测定
离子交换树脂常数测定 方 法 参 照 参 考 文 献［ 9 ］ 的方法进行. 测得总交换量 g0 为每克湿树脂的总交 换容量为 0. 85 mmOI，含水量为 67. 6% . 1. 2. 3 不同离子强度下，牛磺酸在离子交换树脂上
本研究主要探讨了溶液的离子强度对牛磺酸在 阴离子交换树脂上的离子交换平衡的影响，揭示溶 液离子强度对牛磺酸在液固两相中的分配系数以及 树脂对牛磺酸 / OH - 离子的选择性影响规律，为牛 磺酸的离子交换分离纯化提供热力学依据.
1 实验材料和方法
1. 1 材料、试剂与仪器
离子交换树脂：大孔强碱性苯乙烯系阴离子交 换树脂 D290，南开大学化工厂生产.
根据图 2 的离子交换的平衡数据和图 1 的牛磺 酸随 pH 的解离曲线，可以绘出在不同的离子强度 条件 下，牛 磺 酸 阴 离 子 Tau - 和 牛 磺 酸 两 性 离 子 Tau 1 含量所占溶液中牛磺酸总量的比例，如图 4 所 示. 图中的曲线是使用弱电解质二级电离的计算公 式［7］，根据实验条件拟合得到的. 从图中可以看出， 在离子强度分别为 0. 01，0. 02，0. 03 moi / L 时，平衡 溶液中牛磺酸均主要以阴离子的形式存在. 随着平 衡溶液中的牛磺酸浓度增大，溶液中牛磺酸的两性 离子含量逐渐增多. 这是由牛磺酸具有随 pH 值变 化而部分或全部解离的特性所决定的.
衡的影响最大. 当溶液的 p~ 大于 10. 5，绝大多数的
牛磺酸（ > 99. 5% ）以阴离子形式存在，溶液 p~ 值
对牛磺酸带电性质的影响已经达到了极限. 此时继 续增加［ O~ - ］，可以增强溶液中 O~ - 与牛磺酸阴离
子在阴离子树脂上的竞争交换，改变体系的离子交
换平衡，这时溶液的离子强度在牛磺酸离子交换平
收稿日期：2006-11-30 *基金项目：国家自然科学基金资助项目（20336020）
作者简介：宋 峰（ 1977 -），男，博 士 生，主 要 从 事 吸 附 分 离 研究. E-maiI：fSong@ Scut. edu. cn
变氨基酸等两性物质在树脂上分配系数及选择性， 理解和掌握这些规律，将有助于研制新的离子交换 分离过程.
衡的影响起主导作用. 根据质量守恒定律［10］，由实验数据可以得到不
同离子强度下，牛磺酸在树脂上的交换平衡等温线，
如图 2
所 示.
图中
gTau
（ =
cTau，0
-
cTau
）MTau
v ，mg
/
g；
m
cTau，0 、cTau 分别为 牛 磺 酸 溶 液 的 初 始 浓 度 和 平 衡 浓 度，mOI / L；v 是 液 相 的 体 积，L；m 是 湿 树 脂 的 质
2. 2 离子强度对溶液牛磺酸阴离子 Tau-和 牛磺酸两性离子 Tau 1 含量的影响
以测定离子交换平衡曲线时得到的平衡溶液的 pH 值为纵坐标，离子交换平衡溶液中牛磺酸的浓度 为横坐标，可以得到离子强度对平衡时溶液状态的 影响，如图 3 所示.
图 3 离子强度对平衡溶液状态的影响 Fig. 3 Effect of ionic strength on the states of the eguiiibria
换平衡的影响，测定了不同离子强度下牛磺酸在碱式阴离子交换树脂上的交换平衡等温
线. 研究结果表明：（1）随着溶液离子强度的升高，阴离子树脂对牛磺酸的平衡交换吸附
容量逐渐降低，牛磺酸在树脂上的分配系数" Tau逐渐下降；（2）随着溶液离子强度增大，达 到平衡时液相的 pH 值升高，溶液中牛磺酸阴离子 Tau - 含量迅速增加，而牛磺酸两性离 子 Tau 1 含量迅速降低；（3）在一定的牛磺酸浓度范围内，溶液离子强度增大，有利于提高
浓度的增大，其斜率由大变小. 因此，从图 5 中可以
看到，随着 平 衡 溶 液 中 牛 磺 酸 浓 度 增 大，分 配 系 数
牛磺酸作为一种氨基酸，具有两性性质，随着溶 液的 pH 值的变化，可以改变牛磺酸在溶液 / 树脂两 相中的分配［ . 4-6］ 由于贝类的提取液中含有等电点 与牛磺酸等电点很接近的其他氨基酸，仅通过调节 溶液的 pH 值仍很难获得高效的分离技术. 为克服 pH 调节的局限性，人们发现可利用溶液的离子强度 进行分离［7-8］，通过调节溶液的离子强度，可以改变 溶液 - 树脂两相中反离子之间的竞争交换，从而改
作图，得到图 5.
图 5 离子强度对牛磺酸分配系数的影响 Fig. 5 Effect of ionic strength on the distribution factor of taurine
60
华 南 理 工 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版）
第 35 卷
根据分配系数的定义可以知道，" tau表示的是 ! ~ " 曲线（ 见图 2）的斜率. 从图 2 中可以看出，随着
为了研究离子强度对牛磺酸在两相中交换平衡
影响，本文根据牛磺酸在离子交换树脂上的平衡数
据，按下式计算可得到牛磺酸在树脂上的分配系数
（" Tau ）：
" Tau
=
!Tau "Tau
（1）
式中：!Tau 为牛磺酸在树脂相的交换量；"Tau 为牛磺酸
在平衡溶液中的浓度. 以牛磺酸的平衡浓度为横坐
标，牛磺酸在不同离子强度下的分配系数为纵坐标
1. 3 分析检测
牛磺酸溶液的浓度按照 GB / T 5009. 169—2003 国标中的 OPA 衍生法进行测定.
0. 4 mOI / L 硼酸钠缓冲溶液：称取 2. 48 g 硼酸和 1. 41 g 氢氧化钠，用水定容至 100 mL.
衍生剂：称取 0. 1 g OPA 用 10 mL 甲醇溶解，加 入 0. 1 mL 乙硫醇，使用 0. 4 mOI / L 的硼酸钠缓冲溶 液定容至 100 mL.
衍生反应：分别取 1 mL 待测样品和 1 mL 衍生 剂混合，室温反应 2 min.
流动相（ 体积比）：甲醇1 乙腈1 水 = 101 101 80. 检测条件：温度 25 C ，检测波长 330 nm，流速 1 mL / min，色谱柱 250 mm X 4. 6 mm，ODS，5 !m.
［ O~ - ］的变化对牛磺酸的离子交换平衡的影响，主
图 4 离子强度对牛磺酸阴离子和两性离子含量的影响 Fig. 4 Effect of ionic strength on the contents of anionic and
zwitterionic taurine at the totai taurine
2. 3 离子强度对牛磺酸和氢氧根离子在
D290 树脂上分配系数的影响
离子交换树脂对牛磺酸的选择性.
关键词：离子交换；牛磺酸；离子强度；氨基酸；相平衡
中图分类号：TO028. 3
文献标识码：A
天然牛磺酸具有高效的解热、抗炎、提高机体免 疫力、强心降压、降血糖作用，以及保护儿童视力和 增强脑发育的功效，在世界范围内的药品生产和保 健食品生产中需求量很大. 目前，牛磺酸主要由化学 合成法［1］生 产，但 其 原 料 毒 性 比 较 大，不 适 于 药 品 和保健食品，因此人们开始把注意力转向从天然产 物中提取牛磺酸［2-3］. 海洋贝类中含有丰富的牛磺 酸，在贝类的提取液中含有其他复杂的氨基酸和蛋 白质组分，而离子交换技术是目前氨基酸的主要纯 化方法，因此为了获得一定纯度的牛磺酸，需要研究 牛磺酸在离子交换树脂上的平衡特性.
要有改变溶液的 p~ 值和改变溶液的离子强度两个
方面. 根据牛磺酸的离解常数分别为 pK1 = 1. 5 和 pK2 = 8. 82［11］，可以计算出牛磺酸随溶液 p~ 值变 化的解离曲线，如图 1 所示. 当溶液的 p~ 值在 7 ~
10 范围内时，溶液中牛磺酸阴离子的含量由 15% 变
为 95% ，此时溶液 p~ 值的变化对牛磺酸的交换平
试剂：盐酸、氢氧化钠、硼酸和乙硫醇均为分析 纯；牛磺酸、邻苯二甲醛（ OPA）均为生化试剂.
pH 计：雷 磁 牌 PHSJ- 4A 型 实 验 室 pH 计， E-201-C pH 复合电极.
高效液相色谱系统：HP 1100 系列色谱工作站， 包括紫外检测器、恒温箱、自动进样器、微量恒流泵 和混样器等相关设备.
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从图中可以看到，在相同的平衡溶液浓度下，随 着离子强度的增加，体系达到平衡时液相的 pH 值 增高，这 是 因 为 随 着 离 子 强 度 的 增 加，溶 液 中 的 ［ OH - ］增高，从而导致溶液 pH 值变化，又进而影响 牛磺酸阴离子 Tau - 和牛磺酸两性离子 Tau 1 含量的 变化. 从图 1 中也可看出，当 pH 值 > 7 时，随着 pH 值升高，溶液中牛磺酸阴离子 TAU - 含量迅速增加 并趋向 100% ，与此同时，牛磺酸两性离子 TAU 1 含 量迅速降低直至为零.
量，g.
图 1 牛磺酸解离曲线 Fig. 1 DissOciated eguiIibria curves Of taurine
2 结果及讨论
2. 1 溶液的离子强度对牛磺酸在阴离子树 脂 D290 上交换吸附平衡的影响
根据 氨 基 酸 的 两 性 电 离 特 性 可 知，溶 液 中
图 2 离子强度对牛磺酸在 D290 树脂上相平衡的影响， Fig. 2 Effect Of iOnic strength On the iOn-exchange eguiIibria Of
离子强度对牛磺酸离子交换平衡的影响*