甘氨酸是一个重要的有机组分,广泛用于食品、制药、化学和农业工业中。生物化工中的分离方法包括分步沉淀、结晶和离子交换等,分离成本占总制备成本的50%以上。为了开发更高效的分离方法,在不同介质、温度和浓度中,进行热力学性质研究是非常有必要的。晶体产品的晶型控制在制药方面也十分关键,因为错误晶型的采用将会导致危险。因此,我们对甘氨酸成核、生长以及不同溶剂介质中的晶型转变可能为其多晶型的筛选提供基础。本论文的研究成果对理解其他氨基酸的多晶型也有重要的意义。以MgCl2为载体的多相Ziegler-Natta催化剂是用于聚丙烯的聚合反应的。MgCl2首先利用醇类处理(多用乙醇),然后注入TiClU。前驱体中MgCl2/EtOH的比例的决定了得到的聚合体的活度和等规度。MgCl2·nEtOH的结晶动力学有助于更深入理解从而控制结晶加合物的结构。首先,我们采用动态法测定了甘氨酸(α晶型)在不同溶液中的溶解度。在电解质溶液中,测定了甘氨酸在温度为283.15-333.15K,MgCl2浓度为0.5到3.5mol·kg-1时在MgCl2-H2O溶液中的溶解度,以及MgCl2浓度为0.5、1.0和1.5 mol·kg-1时在NaCl-MgCl2-H20溶液中的溶解度。在酸溶液中,测定了温度为283.15-343.15 1K,HCl浓度在4.0 mol·kg-1以下时,甘氨酸在盐酸溶液中的溶解度,以及MgCl2浓度为0.25、0.5和0.75mol·kg-1时在HCl-MgCl2混合溶液中的溶解度。在醇溶液中,测定了甘氨酸在温度为283.15-333.15 K时在乙醇/正丙醇-H20溶液中,以及NaCl浓度为0.5、1.0和2.0mol·kg-1时在乙醇-NaCl-1-H2O溶液,和NaCl浓度为0.5mol·kg-1时在正丙醇-NaCl-H20溶液中的溶解度。研究发现随着温度的升高和溶液浓度的增大,甘氨酸的溶解度在MgCl2和HCl溶液中有大幅度提高,在MgCl2-NaCl和HCl-MgCl2溶液中提高幅度中等,而在醇溶液(乙醇/正丙醇)则有所降低。此外,还测定了MgCl2.6H20在甘氨酸-水中的溶解度以及NaCl在醇(乙醇/正丙醇)-甘氨酸-H20中的溶解度测定的所有实验数据都采用OLI软件进行了热力学模拟。首先利用OLI软件中的Stream Analyzer对所有的三组体系的溶解度进行了预测,发现有很大的偏差。采用 Bromley-Zemaitis(B-Z)和 Mixed Solvent Electrolytes(MSE)两组模型利用环境模拟程序对溶解度数据进行了回归。B-Z模型用于混合电解质体系(甘氨酸-MgCl2-NaCl-H2O),MSE模型用于混合溶剂体系(甘氨酸-HCl-MgCl2-H2O)和(甘氨酸-醇(乙醇/正丙醇)-NaCl-H20)。利用新获得的参数能够成功计算不同体系的溶解度数据,绝对误差值很小。通过从甘氨酸-HCl-MgCl2-H20体系得到的新参数计算得到了甘氨酸在不同介质(H20,MgCl2-H2O,HCl-H20,HCl-MgCl2-H20)和不同浓度范围的过饱和度。同时也得到了不同温度下MgCl2·6C2H5OH在MgCl2-6C2H5OH溶液的过饱和度。这些结果是通过OLI Stream Analyzer元件进行计算得到的。通过实验研究了 α-甘氨酸在不同溶液中的晶型转化情况,包括在水溶液中、在 MgClb(1.5 mol·kg-1)-H20、HCl(1.0 mol kg-1)-H2O NaOH(1.0 mol·kg-1）-H2O、glycine-HCl(1.0 mol·kg-1)-MgCl2(0.75 mol·kg-1)-H2O、和 glycine-HCl(2.0 mol·kg-1)-MgCl2(1hGmolHkg-1YH2O体系中。每种溶液加热到700C然后冷却,保持一定的过饱和度直至晶体析出。采用这种方式考察了介质、温度、过饱和度和时间对甘氨酸结晶的影响。只有在HCl溶液中在整个实验温度和时间范围内能够得到纯的Y-甘氨酸。除了在HCl溶液中,其他体系都会生成α-甘氨酸或者α-甘氨酸和Y-甘氨酸混合物,具体产物会与条件相关。在晶体形貌的考察中发现ex-甘氨酸在纯水中呈现棱柱状,γ-甘氨酸在MgCl2溶液中是柱状,γ-甘氨酸在HCl溶液中呈现双锥体和柱状结构,Y-甘氨酸在NaOH溶液中呈现NaOH双锥体,在HCl-MgCl2混合溶液中呈现双锥体和柱状结构的混合物。实验研究了 MgCl2-乙醇加合物的结晶介稳区(MZW)和诱导期。两者都采用多温的方法进行测定,并采用Nyvlt和Sangwal方法计算了结晶动力学。考察了温度和过饱和度对结晶诱导期的影响。发现诱导期随着温度和过饱和度的增大而减小。均相成核和非均相成和依赖于诱导期随温度和过饱和度的变化。通过诱导期数据计算了界面张力和其它各种成核参数。