Language
Country/Area
No result found
Câu chuyện tò mò về Polyethylene Glycol và Dextran: Tại sao các hợp chất hòa tan trong nước này lại tách biệt?
Hệ thống hai pha nước (ABS) được hình thành bởi sự kết hợp của hai hợp chất hòa tan trong nước là polyethylene glycol (PEG) và dextran (Dextran), chắc chắn là một công cụ không thể thiếu trong ngành công nghệ sinh học và hóa học. Hệ thống này không chỉ có thể phân tách hiệu quả các phân tử sinh học khác nhau mà còn hoạt động mà không làm hỏng chúng, tạo điều kiện tốt cho nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp.
Nguyên tắc cơ bản của hệ thống hai pha nước
Hệ thống hai pha chứa nước bao gồm hai thành phần hòa tan trong nước không tương thích. Khi các thành phần này được trộn ở nồng độ hoặc nhiệt độ thích hợp, hai pha riêng biệt sẽ hình thành. Đặc tính này làm cho các hệ thống này trở nên cực kỳ có giá trị đối với các ứng dụng trong hóa sinh và kỹ thuật. Vào thế kỷ 20, một số nhà khoa học đã phát hiện bằng thực nghiệm rằng một số polyme nhất định sẽ hình thành sự phân tách pha trong nước khi kết hợp với muối, mở đường cho các nghiên cứu khoa học tiếp theo.
Đặc điểm của hệ thống PEG-DEX
PEG nằm ở lớp trên, mặc dù nó thường đậm đặc hơn nước. Điều này là do đặc tính "phân loại dung môi" của PEG, có thể loại trừ lượng nước dư thừa và tạo ra môi trường nước có mật độ thấp.
Trong hệ thống PEG-DEX, lớp trên được tạo thành bởi polyethylen glycol có mật độ thấp hơn lớp dưới được tạo thành bởi dextran. Hiện tượng này liên quan nhiều đến cấu trúc phân tử và sự tương tác của nó. Sự phân bố của hai phân tử trong nước ít có khả năng gặp nhau cũng ảnh hưởng đến hoạt động tách pha của chúng, một lần nữa cho thấy sự phức tạp của các hệ thống này.
Ưu điểm của hệ thống hai pha nước
Hệ thống hai pha chứa nước có nhiều ưu điểm so với công nghệ chiết dung môi hữu cơ truyền thống:
- Tránh sử dụng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và giảm ô nhiễm môi trường.
- Sử dụng các điều kiện nhẹ nhàng để chiết xuất giúp giảm nguy cơ làm hỏng các phân tử sinh học nhạy cảm.
- Áp suất giao diện pha thấp trong quá trình chiết xuất, giúp giảm đáng kể thiệt hại cho các phân tử mục tiêu.
- Hiệu suất tách của các hợp chất cụ thể có thể được nâng cao một cách có chủ đích bằng cách điều chỉnh các yếu tố như nhiệt độ và nồng độ polyme.
Điều này làm cho công nghệ này đặc biệt phù hợp cho quá trình xử lý tiếp theo trong công nghệ sinh học, đóng vai trò then chốt trong sản xuất enzyme công nghiệp.
Mô hình nhiệt động lực học và tầm quan trọng của nó
Để mô tả và dự đoán chính xác các điều kiện cân bằng chất lỏng-lỏng trong kỹ thuật và thiết kế, các mô hình nhiệt động tốt là rất quan trọng. Phản ánh sự phức tạp của sự tương tác giữa polyme, chất điện phân và nước trong hệ thống polyme/muối, những mô hình này phải có độ tin cậy cao cho các ứng dụng thực tế.
Các mô hình khác nhau như NRTL, Chen-NRTL, v.v. đã được chứng minh là có thể tái tạo thành công dữ liệu đường kéo của hệ thống hai pha nước polyme/muối.
Các thông số nhiệt động chính xác giúp các nhà khoa học tiến hành các thí nghiệm và thiết kế cần thiết để đảm bảo tính hiệu quả trong ứng dụng công nghiệp.
Triển vọng ứng dụng
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sinh học và các ngành công nghiệp liên quan, hệ thống hai pha polyethylen glycol và dextran sẽ ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong các lĩnh vực như tách ion kim loại và xử lý môi trường. Do đó, các nhà khoa học tiếp tục khám phá các ứng dụng khả thi của vật liệu mới và tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống ban đầu, điều này sẽ nâng cao hơn nữa hiệu quả và tính kinh tế của các công nghệ này.
Giống như trên con đường khám phá khoa học, khi hiểu biết của chúng ta về hệ thống hai pha nước ngày càng sâu sắc, chúng sẽ ảnh hưởng như thế nào đến công nghệ tương lai của chúng ta?
