Enantiomerek elválsztása, hatékonyságának javítása membrán eljárások alkalmazásával  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
63615
típus K
Vezető kutató Nagy Endre
magyar cím Enantiomerek elválsztása, hatékonyságának javítása membrán eljárások alkalmazásával
Angol cím Improvement of single stage enantioseparation by means of membrane methods
magyar kulcsszavak racém elegy, optikailag aktív komponensek, mebrán eljárás, enantioseparáció
angol kulcsszavak racem mixture, enantioseparation, membrane processes, chiral selector
megadott besorolás
Műszaki kémia (Matematikai, Fizikai, Kémiai és Mérnöki Tudományok)100 %
zsűri Kémia 2
Kutatóhely Bio-nanotechnológiai és Műszaki Kémiai Kutatóintézet (Pannon Egyetem)
résztvevők Hegedűs Imre
Sisak Csaba
Szépvölgyi János
Vázsonyi Éva
projekt kezdete 2006-02-01
projekt vége 2010-06-30
aktuális összeg (MFt) 18.962
FTE (kutatóév egyenérték) 3.33
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
Az optikailag aktív izomerek elválasztását vizsgáljuk membrán technika alkalmazásával. A kutatások célja, hogy az eddigi tapasztalatainkat felhasználva, lényegesen javítsuk az egy lépésben megvalósított folyamat hatékonyságát, mind a szelektivitást, mind a folyamat sebességét. A lehetséges membrán elválasztási eljárások sokrétűek. Az elválasztást alapvetően a membrán felépítése, struktúrája, valamint az elválasztáshoz alkalmazott (bio)reakció szelektivitása határozza meg. A kutatás mindkét területet átfogja. Egyrészt egy speciális tulajdonságú (adott pórusméret, a pórusok közelitően merőlegesek a membrán felületére, szabályozott a porozitás) membránt fejlesztünk, amellyel a molekulák mérete szerint történik az enantiomerek elválasztása (amely során az egyik enantiomer nagyobb méretű komplexként van jelen). Másrészt a pórusos membránt nanorészecskék felhasználásával tesszük optikailag aktívvá, vagy ionos folyadék alkalmazásával alakítjuk támasztott folyadékmembránná. Az elválasztást mindkét estben az egyik enantiomer komponens (bio)reakciója előzi meg, és a keletkezett termék és a másik enantiomer eltérő diffúzióját vagy oldhatóságát használjuk ki az elválasztásra. Mindegyik módszernél a legkorszerűbb technikai eredményeket használjuk fel a hatékony elválasztás céljának eléréséért. A tervezett kutatások átfogják a membráneljárások legfontosabb alkalmazási lehetőségeit. Az így kapott kutatási eredmények együttes értékelése lényeges előrelépést jelenthet a membránoknak, az optikailag aktív anyagok gyakorlati elválasztásában.
angol összefoglaló
Separation of optically active compounds will be investigated by means of membrane techniques. The main task of these researches that, using our experiences in this field, the separation efficiency of a “one stage” process should essentially be improved. Enantiomer separation processes using membrane techniques are very complex. Enantioseparation is basically determined by the structure of the membrane matrix as well as the selectivity of the (bio)reaction used for the separation. The proposed project involves both of them. On the one hand, a membrane of a specific structure (a given pore size with very narrow size distribution, pores are approximately perpendicular to the membrane surface, regulated porosity) will be developed that separate molecules by their sizes from to each other (one of the enantiomers is present in complex form with larger size). On the other hand, the porous membrane is filled up by nanoparticles containing enantioselective selector obtaining chiral membrane or by ionic liquid as a supported liquid membrane. In both cases, there will be taken an enatioselective (bio)reaction before or during the separation. The racemic mixture could be separated on the basis of different diffusion coefficient or solubility between the enantiomer complex molecule and the other enantiomer molecule. In the cases of both methods the most update technical results are used to improve the separation efficiency. The planned research activity involves the most important methods of membrane technique used in the literature. The experimental data to be obtained can result in significant progress in the way of the practical application of membrane processes for the separation of the optically active compounds.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
A kutatás keretében racém elegy (elsősorban a tejsav) enantiomerjeinek elválasztását vizsgáltuk membrán eljárásokkal, dialízis üzemmódban. Különböző módon előállított optikailag szelektív membránok (királis monomerrel előállított (citozán, beta-ciklodextrin) membrán, enzim katalizált reakcióval kombinált, ionos folyadék, mint folyadék membrán, arany nanocsövekre rögzített királis reagenst tartalmazó polikarbon membrán) alkalmazásával, a működési körülmények hatását vizsgáltuk a királis szelektivitásra és a membránon keresztüli anyagtranszportra. Továbbá, elektrokémiai módszerrel előállított, adott pórusméretű, szűk méreteloszlású szilicium membránnal a molekulaméret szerinti elválasztást tanulmányoztuk. Megállapítottuk, hogy a • különböző membránkonfigurációkkal egy műveleti lépcsőben, mintegy 5-7 % (citozán, -ciklodextrin) ill. 15 % (enzim-katalitikus reakcióval kombinált folyadékmembrán) enantiomer felesleg érhető el; • szűk pórusméret eloszlású szilícium membránnal kedvezőbb méretszerinti elválasztás érhető el, mint a kereskedelmi polimer membránokkal, de a szilícium mechanikai instabilitása miatt nem megfelelő gyakorlati célokra; • membránon keresztüli anyagátadási folyamat megfelelő pontossággal becsülhető a membrán mátrix szerkezete és a transzport komponensek tulajdonságainak ismeretében; A kutatási téma számos elméleti és gyakorlati kérdés tisztázását tette lehetővé, az eredmények segítik a gyakorlati alkalmazáshoz még szükséges további kutatásokat.
kutatási eredmények (angolul)
Chiral separation of a racemic mixture (e.g. lactic acid) has been investigated by means of different membrane processes, in dialysis mode. Membranes were prepared as: (i) membrane matrix was casted by chiral monomer obtaining intrinsically chiral membrane (chitosan, beta-cyclodextrin); (ii) enzyme catalytic bioreaction was combined by liquid membrane techniques applying ionic liquid. Effect of operating conditions was investigated on chiral selectivity and on mass transport. Further, the separation efficiency of porous silicon membrane, prepared by electrochemical etched, was also investigated. It was stated according to the experiment results obtained: • Different membrane configurations can give 5-7 % (by intrinsically optically active membrane) and 15 % of enantiomeric excess (by liquid membrane with lipase-catalyzed reactions), in a single operation stage. • Silicon membrane with narrow pore size distribution offers about 20-30 % better selectivity for separation according to the molecule size, comparing that to the commercial polymeric membrane; • Description of mass transport through a membrane, taking into account the structure of the membrane matrix and properties of the transporting material makes possible to predict the separation process; These research results made clear several practical and theoretical separation problems and serve useful contribution to find a suitable membrane configuration for practical chiral separation purposes.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=63615
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Endre Nagy: Mass transfer through a dense, polymeric, catalytic membrane layer with dispersed catalyst, Ind. Eng. Chem. Res., 46, 2295-2306, 2007
Endre Nagy: Unsteady-state mass transport through solid layer with variable diffusion coefficient and convective velocity, CHISA'06, elektronikus konferencikiadvány, 2006
Endre Nagy: Anyagátadás membránfolyamatokban, Előadás az MTA Műszaki Kémia Komplex Bizottság-i ülésen, 2006. április 27., 2006
Endre Nagy: Analysis of mass transfer through solid membrane layer, Előadás a SACEC'06 konferencián, Durbán, 2006. 09. 20-22, 2006
Endre Nagy: Mass transport through biocatalytic membrane reactor, Desalination, in press, 2009
Hadik Péter, Nagy Endre, Szabó Péterné: Optikailag aktív komponensek elválasztása: membrán eljárás. mint igéretes technika, Magyar Kémiai Folyóirat, 111 (3), 111-114, 2007
Nagy Endre: Anizotróp membránon keresztüli, kémiai reakcióval kísért diffúziós és konvekciós anyagáram, Magyar Kémiai Folyóirat, 113 (3), 102-106, 2007
Nagy Endre: Mass transport with varying diffusion- and solubility coefficient through a catalytic membrane layer,, Chemical Engineering Research Design, 86, 723-730, 2008
Nagy Endre, Borbély Gábor: Mass transport through anisotropic membrane layer, Desalination, 240, 54-63, 2009
Borbély Gábor, Nagy Endre: Heavy metal removing from industrial waste water by complexation-membrane filtration process, Desalination, 240, 218-226, 2009
Nagy Endre: Mass transfer equations through biocatalytic membrane layer, Asia-Pacific J. Chem. Eng., doi:10.1002/apj.242, 2008
Kulcsár Edina, Nagy Endre: (S)-ibuprofén lipáz enzimmel katalizált enantioszelektív transzportja táasztóréteges folyadék membránon, Műszaki Kémiai Napok '08 konf. kiadványa, Veszprém, 2008. ápr. 22-24, 121-125, 2008
Nagy Endre, Borbély Gábor: The effect of the concentration polarization and the membrane layer mass transport on the membrane separation, Applied Membrane Science & Technology, in press, 2009
Nagy Endre: Mass transport through a convection flow catalytic membrane layer with dispersed nanometer-sized catalyst, Ind. Eng. Chem. Res., 49, 1057-1062, 2010
Nagy Endre, Kulcsár Edina: The effect of the concentration polarization and the membrane layer mass transport on the membrane separation, Desalination and Water Treatment, 14, 1-7, 2010
Nagy Endre: Description of separation: effect of the membrane properties on pervaporation, Sep. Purif. Technol, 73, 194-201, 2010
Kulcsár Edina, Nagy Endre: (L)-tejsav lipáz enzimmel katalizált enentioszelektív transzportja membránon, Műszaki Kémiai Napok '09 kiadványa, 183-186, 2009
Kulcsár Edina, Nagy Endre: Racém tejsav elválasztása speciális membrán technikákkal, Műszaki Kémiai Napok '10 kiadványa, 59-65, 2010
Kulcsár Edina, Nagy Endre: (L)-tejsav enzimmel katalizált enantioszelektív transzportja membránon keresztül, XV Nemzetközi Vegyészkonferencia, Marosvásárhely (Románia, 2009. nov. 12-15.), 2009
Kulcsár Edina, Nagy Endre: Enzyme-facilitated enantioselective transport of (S)-lactic acid through a membrane, PERMEA 2010, Slovákia, Szeptember 4-8., 2010
Nagy Endre, Kulcsár Edina, Nagy András: Nanofiltration: simultaneous effect of the polarization and membrane layers on separation, J. Membr. Sci. (submitted), 2010
Endre Nagy: Convective and diffusive mass transport through anisotropic, cylindrical membrane layer,, Chem. Eng. Processing (in Press), 2010
Kulcsár Edina, Nagy Endre: Enzyme facilitated enantoselective transport of (L)-lactic acid through membranes, Hung. J. Ind. Chem., 37, 77-81, 2009
Kulcsár Edina, Nagy Endre: Enzyme-facilitated enantioselective transport of (L)-lactic acid through a membrane, 36th Int. Conf. of SSCHE, May 25-29, Tatranské Matliare, Slovákia, 2009
Kulcsár Edina, Nagy Endre: Enzyme-facilitated enantioselective transport of (L)-lactic acid through a membrane, 37th Int. Conf. of SSCHE, May 25-29, Tatranské Matliare, Slovákia, 2010





 

Projekt eseményei

 
2010-03-16 09:04:42
Résztvevők változása




vissza »