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超临界流体兼有气体的高扩散系数和低粘度,又有与液体相近的密度和溶解能力,超临界流体色谱是以超临界流体作为流动相的色谱过程,它适合在天然产物和生物技术下游产品等高附加值,热敏性物质的分离和微量杂质的脱除。本文综述了近年来超临界流体色谱技术和天然维生素E的研究进展,提出了用超临界流体色谱法分离和制备天然维生素E,将色谱基础理论与工艺开发相结合展开研究。 本文系统的研究了温度、压力和改性剂浓度对生育酚异构体在超临界流体色谱中分离效果的影响。以DIKMA ODS(250mm×4.6mmI.D,5μ)作固定相,超临界CO2能将α、γ和δ-生育酚异构体全部洗脱出峰,生育酚出峰次序随温度的变化而改变。在温度303-343K,压力16-22MPa的实验范围内,生育酚在ODS柱上的容量因子随压力增加而减少,随温度升高而增大;生育酚异构体之间的选择性随温度升高增大,而受压力变化的影响不大,但生育酚在超临界CO2流动相中出峰时间长,分离效果不佳。以Waters spherisorb silica column(250×3.9mm,5μ)作固定相,生育酚不能被超临界CO2从色谱柱上洗脱,在超临界CO2中添加乙醇和异丙醇等改性剂,三种生育酚异构体能很快从硅胶柱上被洗脱(小于15分钟),生育酚的峰形和分离效果大大提高。在温度303-363K,压力12-20MPa和改性剂浓度0-6.54%(w%)的实验范围内,生育酚的容量因子随改性剂的浓度增加而减少,分离度则先随改性剂浓度增加而增大,到达一个最高值,然后随改性剂浓度的增加而减少;容量因子和分离度随压力的增加而减少,压力对选择性影响较小;除14MPa下生育酚的容量因子随温度升高而增大外、其余实验压力下均先随温度升高而增大,达到最高值后随温度升高而减小,α和γ-生育酚的选择性随温度升高存在一个最高值,γ和δ-生育酚的选择性则随温度升高而增加,生育酚的分离度随温度的升高而增大。生育酚异构体在硅胶柱上较佳的分离条件是:温度333K,压力14MPa,乙醇浓度4.9%(w%)。 从平均晶格场模型的基本方程出发,对模型进行了合理的简化和讨论,得到了一个五参数的容量因子与温度和密度两个变量的关联模型:浙江)学博士学位论文 将模型与实验结果进行关联,得到超临界CO:中生育酚容量因子关联结果的AARD%小于1%,添加乙醇作改性剂,生育酚的容量因子关联结果的AARD%小于13.32%,两者均与实验结果符合较好。 在分析型的超临界流体色谱上研究了Waters sPherisol.b siliea coluxnn(25OX3.gmm,5林)上浓度过载时样品的上载规律,分析型硅胶柱的最大可上载浓度是600mgml一’。用峰心切割技术收集到了 0.1克级的天然维生素E,维生素E中总生育酚含量从49.95%提高到82.33%,生育酚收率为54.2%。用经验方程拟合了杂质色谱峰曲线的后沿和维生素E色谱峰的前沿,估算了不同纯度的维生素E峰切割时间,维生素E的生产能力,收率和SFC法制备维生素E年产1 00吨所消耗的原材料,初步考察了SFC制备高纯维生素E的可行性。 借鉴了液固色谱分离过程速率方程模型,提出了描述超临界流体色谱分离过程的数学模型,利用线性平衡等温线和线性推动力对模型进行求解,模型能够近似描述生育酚异构体在超临界流体中的色谱过程。生育酚在超临界流体色谱中的平衡常数K、传质系数阶和理论板数N均随温度升高而增大,随压力升高而减小。