[发明专利]一种Fe3O4磁性液体复合胶质液体泡沫的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种Fe₃O₄磁性液体复合胶质液体泡沫的制备方法，该泡沫包括正相乳液和反相乳液；都是首先制备水基Fe₃O₄磁性液体，再制备油基Fe₃O₄磁性液体，其中，正相乳液制备时，将油基磁性液体缓慢滴加至溶有表面活性剂的水中得到；而反相乳液制备时，将水基磁性液体缓慢滴加至溶有表面活性剂的油性溶剂中得到。将其用于PDSE分离体系。其优点在于：简化了分离过程；避免多种表面活性剂的使用；兼具在水性体系和油性体系中进行PDSE操作的可能性；便于对萃取溶质进行后续的分离和纯化。

技术领域

本发明涉及一种Fe₃O₄磁性液体复合胶质液体泡沫的制备方法及其应用。

背景技术

预分散溶剂萃取PDSE(predispersed solvent extraction)是有别于传统液液非均相萃取的一种萃取过程。它以引入胶质液体泡沫CLA(colloidial liquid aphrons)和胶质气体泡沫CGA(colloidal gas aphrons)为特征,对低浓度目标产物的萃取分离具有高效性。PDSE依靠胶质液体泡沫CLA将溶剂，也就是萃取相进行预分散，CLA具有类似于水包油乳液结构，其粒径位于1～25μm之间，因此相比于传统液液萃取过程中的非均相液滴，CLA具有更大的比表面积。同时预分散的溶剂萃取相以乳胶粒的形式更稳定的分散于连续相中，因此无需外加能量驱动即可快速实现从连续相中实现目标产物的萃取和富集。借助CLA结构，PDSE可以大幅度减少萃取相的使用量，更能在大体量连续相中萃取微量，甚至痕量的目标溶质。因此PDSE在天然产物提取，环境保护方面有着非常广阔的前景。

在整个萃取体系中，萃取相以乳胶粒的形式分散于连续相中，需要引入凝胶气体泡CGA同时起到萃取相分离以及破乳的作用。如果萃取相为水相体系，则CLA中需同时含有水溶性的阴离子表面活性剂和油溶性的非离子表面活性剂，以帮助构筑乳胶粒的双层壳结构。同时，CGA则需要引入阳离子表面活性剂构筑凝胶气泡结构。依靠CLA和CGA表面的电荷吸附作用，完成CLA从连续相中分离、富集、破乳，从而最终完成萃取。

PDSE在低浓度甚至超低浓度的溶质萃取中存在较大的优势，尤其是在天然产物分离，发酵体系中低浓度产物的富集、分离和提纯中存在潜在的应用价值，但整个分离过程要实现连续化、工程化操作尚存在较大困难。目前PDSE仍然只在实验室内以间歇式的方式操作。其缺陷在于：

1、连续相中引入CLA，在搅拌条件下完成萃取，后续引入CGA，完成分液和破乳，过程繁琐。尤其是CLA从体系中分离，依靠CLA和CGA乳胶粒的电荷吸附完成，分液则依靠气泡上浮及后续的破乳完成。这样的过程注定其连续化和大型化的操作难度极高。

2、PDSE操作中，需引入至少三种表面活性剂，在低浓度溶质萃取过程中，虽能将溶质较快转移至乳胶粒中，但多表面活性剂的体系给后续的产物分离和纯化造成较大困难。尤其是在环保领域，多表面活性剂的引入，也易引起复杂的二次污染并且给其他污染物的处理造成更大的难度。

3、目前为止，PDSE绝大多数是用于在水相体系中进行萃取，也就是说CLA 以普通正相乳液体系为主。用水性反相乳液CLA在脂溶性体系萃取水溶性目标产物，在大多数情况下是难以实现的。

4、CLA和CGA的制备有一定的难度，其具体的结构、性能与操作过程中多种参数，例如表面活性剂的种类、用量、溶剂的种类和用量，机械剪切的强度等等因素有很大的关系，因此其萃取效果的重现性较差，这也给PDSE的工程化应用造成一定的困难。