酪氨酸氨基酸作为异质阴离子交换膜的附着剂

对氨基酸化学、合成和应用的极大兴趣是由其基本生理功能和性质驱动的。氨基酸的生产迅速增长，需要从混合物中回收、纯化和浓缩的高效程序。离子交换膜电渗析的无试剂、环境和经济上可行的方法应用于从无机杂质（如矿物盐）中纯化氨基酸，氨基酸和碳水化合物的分离，氨基酸混合物的分离，氨基酸盐酸盐转化为氨基酸，氨基酸溶液的浓缩。

其中一些任务不仅可以使用常规的电渗析，还可以使用双极膜电渗析、离子替代电渗析和其他电膜方法来解决。需要注意的是，扩散透析、唐南透析和离子交换膜中和透析也用于氨基酸分离

氨基酸在电渗析和离子交换膜透析中的运移特性及其从不同溶液中分离的条件对过程的效率有重要影响。在zwitterlyte-containing溶液中，系统膜中组分-溶剂-溶质的相互作用相当复杂。随着氨基酸通过离子交换传质的一般模式膜在电场梯度和/或浓度梯度的作用下，膜系统中一些主要由相互作用组分的性质决定的特定现象对分离性能有重要影响。这些现象包括导致电渗析和透析效率下降的现象，特别是离子交换膜被处理过的溶液组分污染。

在大有机离子、胶体颗粒和一些无机化合物的影响下，以及在微生物的参与下，结垢——离子交换材料内在特性的变化——可能会发生污垢过程可以是可逆的、部分可逆的和不可逆的，取决于再生（清洁）后离子交换材料特性的恢复程度根据污垢的定位，可以区分两种类型：“表面”污垢在膜表面形成膜，由微溶性矿物或有机化合物的沉积引起。“内部”污垢在膜相中固定多重带电和/或大反离子

污垢几乎总是在电渗析过程中发生，但这种现象对过程的影响是不一样的；相反，它取决于所使用的膜类型、污垢剂（液体介质中存在的物质）的性质和浓度以及实验条件。

在中考虑了各种类型的污垢在电膜过程中的影响。目前文献中讨论了电膜系统中发生的无机、有机和生物污垢的机制。离子交换膜污垢的主要机制包括沉淀、胶体颗粒的沉积、静电和疏水相互作用、配位化合物的形成以及生物过程

特别是，离子交换膜的有机污染现象，导致氨基酸电渗析分离效率的降低，在一些研究中得到了讨论。一些工作涉及芳香族氨基酸对阴离子交换膜污染的研究。表明苯丙氨酸对非均相阴离子交换膜的污染发生在接近极限密度的电流密度下，并且可以通过膜电压随时间的增加来表征。在过极限区产生的羟基离子进入阴离子交换膜相，并且可以通过将苯丙氨酸两性离子重新充电成阴离子来“洗掉”它们。指出phenylalanine-containing溶液中的污垢是由于静电相互作用（离子交换），也是官能团之间氢键诱导的氨基酸离子吸附和范德华力的结果。苯丙氨酸两性离子也可以由于其苯环与被膜吸附的氨基酸阴离子苯环的疏水相互作用而与膜相结合。苯丙氨酸侧链与离子交换树脂聚合物基体的疏水相互作用也是污垢的原因。

在本文中，我们考虑了阴离子交换膜在酪氨酸（4-hydroxyphenylalanine）溶液的电渗析中的长期操作测试中其物理化学、结构和电化学特性的变化。酪氨酸是一种芳香氨基酸，侧链中有酚类片段。这项研究的新颖之处在于揭示了这种侧链对阴离子交换膜污染的影响。苯丙氨酸的有机污染在我们之前的研究中已经被考虑过了。电化学再生使得完全恢复膜性能成为可能。酪氨酸是一种低溶性氨基酸，它也可以在膜相的表面和内部被氧化。我们假设阴离子交换膜官能团在这个过程中的催化作用。这项研究的真正兴趣是酪氨酸在表面沉积和膜内氧化的确认。