Surface functionalization of cellulose fibers and exploration of its influence in ion exchange chromatography

Abstract: Kromatografiska metoder kan användas för en mängd olika tillämpningar, inklusive separation, rening och analys av biomolekyler och kemikalier. Membrankromatografi är en av de nya kromatografiteknikerna som expanderar snabbt eftersom den tillåter hög masstransport genom den stationära fasen, vilket resulterar i en mer tidseffektiv process. Med en kortare processtid är det möjligt att få en mer kostnadseffektiv metod. Ytförlängning är ett verktyg för att ytterligare förbättra materialets egenskaper genom att utöka ytan. Generering av sådana nya material genom polymerisation är mycket fördelaktigt eftersom det erbjuder ett justerbart tillvägagångssätt för variabla kombinationer, inklusive olika kombinationer av monomer och ymppunkter, vilket resulterar i ett teoretiskt brett bibliotek av membranegenskaper. Jonbyteskormatografi är en vanlig metod för separation av biomolekyler. Separationen är baserad på jonbytesinteraktioner mellan nettoladdningarna på målmolekylen, föroreningar (etc.) och den kromatografiska stationära fasen. Genom att derivatisera den stationära fasen med ytförlängare är det möjligt att inkludera laddade och neutrala monomerer genom sampolymerisation. Förlängningen ger möjlighet att öka antalet bindingsställen på den stationära fasen, vilket förbättrar materialets bindingskapacitet och potentiellt möjliggör en mer effektiv separation. Syftet med studien var att konstruera ett stationärt membranmaterial för jonbyteskromatografi med hög jonkapacitet och bibehållet lågt mottryck vid höga flödeshastigheter. Ett cellulosabaserat membran har derivatiserats genom ympning med fri radikalpolymerisation av syntetiska polymerer. Prototyper med olika sammansättningar, inklusive anjoner, katjoner och neutrala monomerer har utvärderats. Analys av prototyperna inkluderar mätningar av tryck/flödesegenskaper, jonkapacitet, med tillägg av kompletterande bilder av den morfologiska topografin med hjälp av svepelektronmikroskop på utvalda prototyper. Resultatet visar att den polymera strukturen på membranets yta signifikant påverkar membranets prestanda. Det har också visat att reaktionsbetingelserna som används i synteserna kan justeras för att uppnå de önskvärda egenskaperna.