基本介紹
- 中文名：兩相系統
- 外文名：Biphasic system
- 別稱：雙相系統
- 舉例：油水混合物、冰水混合物
釋義,相轉移催化劑,兩相系統的研究運用,
釋義
兩相系統是科學研究及生活中非常常見的系統狀態，該系統一般情況下具有兩種相態（固態、液態、氣態其中的兩種），如果同一相態的兩種物質不能互溶，這兩種物質所構成的系統也可以叫做兩相系統。
兩相系統也可以稱之為雙相系統。在物理學中，液態水和冰組成的系統就是一種雙相系統。具有固定熔點的物質被稱為晶體, 由晶體純淨物構成的物質處在固液雙相時的溫度等於該晶體的熔點。油水混合物也是生活中熟知的兩相系統，在該系統中油層與水層會有一個明顯的界面。
相轉移催化劑
在有機反應中，一般均相反應的催化效率高於非均相反應。非均相反應常見的體系就是兩相系統，包括水相和有機相。由於兩種反應物在兩相中，能發生催化反應的速度非常慢，為此需要添加想轉移催化劑將一相中的反應物轉移到另外一相中去從而加快反應速度。
相轉移催化劑（Phase transfer catalyst，PTC）是可以幫助反應物從一相轉移到能夠發生反應的另一相當中，從而加快異相系統反應速率的一類催化劑。一般存在相轉移催化的反應，都存在水溶液和有機溶劑兩相，離子型反應物往往可溶於水相，不溶於有機相，而有機底物則可溶於有機溶劑之中。不存在相轉移催化劑時，兩相相互隔離，幾個反應物無法接觸，反應進行得很慢。相轉移催化劑的存在，可以與水相中的離子所結合（通常情況），並利用自身對有機溶劑的親和性，將水相中的反應物轉移到有機相中，促使反應發生。
相轉移催化劑的種類比較多。陰離子作反應物時，相轉移催化劑常常是季銨鹽（四級銨鹽）、季鏻鹽、鋶鹽或砷鹽。陽離子作反應物時，相應的相轉移催化劑往往是冠醚或穴醚。它們之間的相互結合，是以分子間的電性引力作用或氧/氮原子對離子的配位作用為基礎的。形成的複合物外端露出烴基單元，是疏水性的；內部則具有一個容納離子的結構，因此是親水性的。
穴醚作為相轉移催化劑除此之外，也有用聚乙二醇或聚乙二醇醚與正離子結合的，它們價格便宜，但催化效果往往不如冠醚。還有一類三相催化劑，它們不溶於水或有機相中，但可以加速水-有機相的反應，自身為固體構成另一相，故稱三相催化。它們大多是季銨鹽、鏻鹽、冠醚等與高聚物（如聚苯乙烯）相連得到的固體不溶物。由於三相催化中催化劑易分離回收，故已在化工領域中引起了很大的興趣。
兩相系統的研究運用
兩相系統在疏水性有機污染物高效降解菌富集培養中的套用研究進展：
兩相系統（Two-phase system，TPS），也叫兩相分配生物反應器（Two-phase partitioning bioreactor，TPPB），是 Collins 等在 1996 年首次利用基於有機污染物在水相（Aqueous phase，AP）、有機相（Organic phase，OP）之間的熱力學平衡原理構建的用於降解苯酚的生物反應器。近年來，越來越多的研究發現TPS能夠有效富集 HOPs 高效降解菌，促進環境中 HOPs的降解脫毒。
概述：TPS 由非水相（Non-aqueous phase，NAP）、AP、HOPs 和微生物等四元體系組成。HOPs 在 NAP、AP 中的分配比例不同，降解菌主要生活在 AP 中，由於降解菌的降解代謝降低了AP中 HOPs 的濃度，使 HOPs 通過自由擴散進入 AP 而被降解菌進一步利用，從而被逐步實現徹底降解。隨著對 NAP、AP組成和HOPs 生物降解特點的深入研究，迄今為止TPS 已經發展為 “ 液——液 ” 兩相系統 （Aqueoustwo-phase system ， ATPS）和 “ 固——液 ” 兩相系統（Solid-liquid two-phase system，STPS）兩大類。近年來，由非離子表面活性劑水溶液組成的疏水性凝聚層相和親水性水相構建的濁點系統（Cloud pointsystem，CPS）作為一種新型的 ATPS 在強化 HOPs微生物效率方面也取得很好的進展。
工作原理：與 ATPS 類似，STPS 也是由高分子聚合物材料、AP、HOPs 及高效降解菌等四元體系組成，其結構及工作原理如圖 2 所示。由於高分子聚合物材料對 HOPs 具有較高的親和性，大多數 HOPs 高分子聚合物材料中，而使 AP 中的濃度顯著降低，從而避免對降解菌功能活性的抑制作用。隨著 AP 中HOPs 的降解轉化，高分子聚合物材料中的 HOPs通過擴散作用緩慢釋放到 AP 中，從而使 HOPs 高效降解菌聚集在疏水性聚合物材料表面，達到富集HOPs 高效降解菌的目的。
