疏水型纤维增强气凝胶复合材料及吸附特性

能源、资源缺乏和环境污染已成为社会经济可持续发展的瓶颈。利用吸附过滤特性使空气得到净化的新型吸附材料就成为当今急需研究开发的一种技术途径。疏水SiO2气凝胶材料是一种耐湿、高强度的新型吸附材料。本项目以E-40硅源作为原材料，无纺布，高硅氧纤维等结构材料为骨架支撑材料，采用表面修饰和纤维增强方式来增强气凝胶的特异吸附性能和纳米网络结构，避免毛细管张力收缩而造成干燥时气凝胶结构坍塌，在常压下制备出吸附效率高，纳米多孔结构人为可控的疏水型纤维增强SiO2气凝胶复合材料。通过进行各种有毒害气体的吸附测试，建立合适的理论吸附模型，确定其吸附机理，为高吸附性能SiO2气凝胶及纤维复合材料的结构设计、研究开发提供理论和实验基础。

疏水作用吸附需要使用疏水作用的吸附剂，它与其他吸附技术所用的吸附剂相类似，由作为骨架的基质和键合在基质上参与疏水作用的配基组成。

①基质可分为“软基质”，其中以琼脂糖使用最广泛，另外还有葡聚糖、高分子聚合物和纤维素等；“硬基质”主要是大孔径硅胶。琼脂糖一类凝胶的优点是亲水性强，表面羟基密度非常大，衍生化后可产生取代程度和结合容量较大的吸附剂，其大孔结构适合于大分子蛋白质的分离，且pH值稳定性良好。硅胶的特点是硬度大，机械稳定性高，但其表面可供衍生的基团少，且仅在pH值2～8范围内稳定，因此其应用受到限制。但后来采用了聚合物包裹技术，在硅胶或其他有机聚合物表面包裹一层带有可衍生基团的高分子材料，从而克服了上述缺点，使其具备良好的分离性能，得到了广泛的使用。

②疏水性配基主要有苯基、短链烷基(C₃～C₈)、烷氨基、聚乙二醇和聚醚等。疏水性配基与亲水性基质之间的偶联主要利用氨基的结合或醚键结合来实现。疏水吸附剂作用与其他吸附剂不同，它们对组分的分离要比在相同情况下的离子交换色谱要好。其优点是对蛋白质的吸附容量较大(10～100mg/cm)，并可重复使用，效果不变，但其使用有局限性，所能达到的分辨率也不高。

疏水吸附层析是70年代兴起的一种新技术。它对蛋白质混合物有很好的分离效果。目前，这一技术已广泛地用于蛋白质及其它生物大分子的分离纯化。

在亲和层析载体的发展中，发现某些蛋白质即使不存在带电末端(氨基或羧基)也能与1，6-亚己基间隔臂发生强烈的连接，这是由于在吸附剂上的脂肪族长链和生物分子表面上疏水区相互作用的结果，该发现使疏水层析技术得到了很好的应用。

某些低水溶性的蛋白质，如球蛋白、膜缔合蛋白和其他一些在20%～40%硫酸铵饱和度时能沉淀的蛋白质，在低盐浓度时。能被疏水吸附剂强烈地吸附，但是可以通过降低温度、加入有机溶剂、加人多元醇(特别是1，2-乙二醇)、加入非离子洗涤剂、增加离液序列高的离子(例如硫氰酸盐)、改变pH值等方法来削弱疏水区的相互作用，使蛋白质从吸附剂上洗脱下来。

同样，C₄、C₈、C₁₈(脂肪链)和苯基取代的高效液相色谱(HPLC)柱，用于纯化多肽和蛋白质，也是建立在疏水吸附理论基础上的。

这种技术已成功地用于多种酶的分离纯化上，例如，用癸基或辛基的琼脂糖柱吸附，然后用1，2-乙二醇梯度洗脱从人胎盘中分离纯化葡糖脑苷脂-伊葡糖苷酶；用苯基琼脂糖凝胶柱吸附和pH 7.6的Tris-HCI溶液递减梯度洗脱的办法分离纯化由荧光假单胞菌产生的芳香酰基酰胺酶。 2100433B