Selluloosapohjaisten tuotteiden käyttö ioninvaihtokromatografiassa

Abstract

Ioninvaihtokromatografia on erotusmenetelmä, jota voidaan hyödyntää orgaanisten molekyylien analysoimisessa. Kromatografisten menetelmien kehittämistä pidetään yhtenä keskeisenä keinona, jonka avulla voidaan parantaa tulevaisuudessa biologisten makromolekyylien eristystehokkuutta. Tällä hetkellä suurin osa ioninvaihtokromatografiassa käytettävistä hartseista valmistetaan muoveista, joiden raaka-aineena on käytetty fossiilisia polttoaineita. Menetelmän kehittämisen näkökulmasta olisi mielenkiintoista selvittää, voitaisiinko fossiilisia polttoaineita korvata entistä ympäristöystävällisemmillä hartseilla, kuten selluloosapohjaisilla tuotteilla.

Tämän tutkielman aiheena on tarkastella, miten selluloosapohjaisia tuotteita voidaan hyödyntää ioninvaihtokromatografiassa. Työn tavoitteena on arvioida selluloosatuotteiden fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, jotka mahdollistavat sen käytön tehokkaana adsorbenttina. Tutkielmassa vastataan seuraaviin kysymyksiin: 1. Millaisia erilaisia selluloosakuituja käytetään tällä hetkellä ioninvaihtokromatografiassa? 2. Millainen ioninvaihtokapasiteetti selluloosahartseilla on muihin ioninvaihtokromatografiassa käytettyihin hartseihin verrattuna?

Tutkielmassa tutkimuskysymyksiin vastattiin kirjallisuuskatsauksen avulla. Tutkimuksessa havaittiin, että selluloosapohjaiset materiaalit tarjoavat ympäristöystävällisen ja taloudellisen vaihtoehdon perinteisille adsorbenteille, erityisesti niiden biopohjaisen alkuperän ja kierrätettävyyden ansiosta. Selluloosan mahdollisuuksia ioninvaihtokromatografiassa ovat muun muassa edullinen hinta, kemiallisen rakenteen helppo muunneltavuus sekä ioninvaihtokromatografiassa heikosti ja epäspesifisti tapahtuva adsorptio. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että selluloosapohjaiset materiaalit soveltuvat alkuperäisiä ioninvaihtohartseja paremmin suurempikokoisten molekyylien erottamiseen. Selluloosapohjaisten materiaalien käytön yhtenä suurimpana haasteena on se, että selluloosahartsien kapasitanssi on alhaisempi, kuin muilla ionivaihtohartseilla. Jatkotutkimuksen näkökulmasta olisi hyödyllistä selvittää, miten selluloosapohjaisten hartsien kapasitanssia voitaisiin kasvattaa.