疏水型纖維增強(qiáng)氣凝膠復(fù)合材料及吸附特性

能源、資源缺乏和環(huán)境污染已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。利用吸附過(guò)濾特性使空氣得到凈化的新型吸附材料就成為當(dāng)今急需研究開(kāi)發(fā)的一種技術(shù)途徑。疏水SiO2氣凝膠材料是一種耐濕、高強(qiáng)度的新型吸附材料。本項(xiàng)目以E-40硅源作為原材料，無(wú)紡布，高硅氧纖維等結(jié)構(gòu)材料為骨架支撐材料，采用表面修飾和纖維增強(qiáng)方式來(lái)增強(qiáng)氣凝膠的特異吸附性能和納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，避免毛細(xì)管張力收縮而造成干燥時(shí)氣凝膠結(jié)構(gòu)坍塌，在常壓下制備出吸附效率高，納米多孔結(jié)構(gòu)人為可控的疏水型纖維增強(qiáng)SiO2氣凝膠復(fù)合材料。通過(guò)進(jìn)行各種有毒害氣體的吸附測(cè)試，建立合適的理論吸附模型，確定其吸附機(jī)理，為高吸附性能SiO2氣凝膠及纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、研究開(kāi)發(fā)提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

疏水作用吸附需要使用疏水作用的吸附劑，它與其他吸附技術(shù)所用的吸附劑相類(lèi)似，由作為骨架的基質(zhì)和鍵合在基質(zhì)上參與疏水作用的配基組成。

①基質(zhì)可分為“軟基質(zhì)”，其中以瓊脂糖使用最廣泛，另外還有葡聚糖、高分子聚合物和纖維素等；“硬基質(zhì)”主要是大孔徑硅膠。瓊脂糖一類(lèi)凝膠的優(yōu)點(diǎn)是親水性強(qiáng)，表面羥基密度非常大，衍生化后可產(chǎn)生取代程度和結(jié)合容量較大的吸附劑，其大孔結(jié)構(gòu)適合于大分子蛋白質(zhì)的分離，且pH值穩(wěn)定性良好。硅膠的特點(diǎn)是硬度大，機(jī)械穩(wěn)定性高，但其表面可供衍生的基團(tuán)少，且僅在pH值2～8范圍內(nèi)穩(wěn)定，因此其應(yīng)用受到限制。但后來(lái)采用了聚合物包裹技術(shù)，在硅膠或其他有機(jī)聚合物表面包裹一層帶有可衍生基團(tuán)的高分子材料，從而克服了上述缺點(diǎn)，使其具備良好的分離性能，得到了廣泛的使用。

②疏水性配基主要有苯基、短鏈烷基(C₃～C₈)、烷氨基、聚乙二醇和聚醚等。疏水性配基與親水性基質(zhì)之間的偶聯(lián)主要利用氨基的結(jié)合或醚鍵結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。疏水吸附劑作用與其他吸附劑不同，它們對(duì)組分的分離要比在相同情況下的離子交換色譜要好。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)蛋白質(zhì)的吸附容量較大(10～100mg/cm)，并可重復(fù)使用，效果不變，但其使用有局限性，所能達(dá)到的分辨率也不高。

疏水吸附層析是70年代興起的一種新技術(shù)。它對(duì)蛋白質(zhì)混合物有很好的分離效果。目前，這一技術(shù)已廣泛地用于蛋白質(zhì)及其它生物大分子的分離純化。

在親和層析載體的發(fā)展中，發(fā)現(xiàn)某些蛋白質(zhì)即使不存在帶電末端(氨基或羧基)也能與1，6-亞己基間隔臂發(fā)生強(qiáng)烈的連接，這是由于在吸附劑上的脂肪族長(zhǎng)鏈和生物分子表面上疏水區(qū)相互作用的結(jié)果，該發(fā)現(xiàn)使疏水層析技術(shù)得到了很好的應(yīng)用。

某些低水溶性的蛋白質(zhì)，如球蛋白、膜締合蛋白和其他一些在20%～40%硫酸銨飽和度時(shí)能沉淀的蛋白質(zhì)，在低鹽濃度時(shí)。能被疏水吸附劑強(qiáng)烈地吸附，但是可以通過(guò)降低溫度、加入有機(jī)溶劑、加人多元醇(特別是1，2-乙二醇)、加入非離子洗滌劑、增加離液序列高的離子(例如硫氰酸鹽)、改變pH值等方法來(lái)削弱疏水區(qū)的相互作用，使蛋白質(zhì)從吸附劑上洗脫下來(lái)。

同樣，C₄、C₈、C₁₈(脂肪鏈)和苯基取代的高效液相色譜(HPLC)柱，用于純化多肽和蛋白質(zhì)，也是建立在疏水吸附理論基礎(chǔ)上的。

這種技術(shù)已成功地用于多種酶的分離純化上，例如，用癸基或辛基的瓊脂糖柱吸附，然后用1，2-乙二醇梯度洗脫從人胎盤(pán)中分離純化葡糖腦苷脂-伊葡糖苷酶；用苯基瓊脂糖凝膠柱吸附和pH 7.6的Tris-HCI溶液遞減梯度洗脫的辦法分離純化由熒光假單胞菌產(chǎn)生的芳香酰基酰胺酶。 2100433B