用于分离过程的水性两相系统：从基础数据到应用

水相两相系统（ATPS）在分离过程中的创新应用及研究进展，涵盖热力学数据、绿色溶剂设计、生物精炼整合及环境修复等方向，为高效分离技术开发提供理论支撑与实践范例。

　　

水相双相系统（ATPS）或水基双相体系（ABS）已成为化学、生物化学和环境过程中分离与纯化的强大且多功能平台。它们主要以水为介质，具有可调的相行为，并符合绿色化学的原则，因此成为现代分离科学中的有力工具。本期《化学工程数据杂志》（Journal of Chemical Engineering Data）的特刊“用于分离过程的水相双相系统：从基础数据到应用”汇集了15篇论文，这些论文共同推动了人们对热力学原理、溶剂设计、相形成组分选择以及ATPS在实际分离过程中的应用的理解。

多篇论文加强了可靠设计ATPS所需的热力学基础。de Oliveira等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00442）提供了不同温度下聚乙二醇-钾钠酒石酸盐体系的新平衡数据，扩展了传统的聚合物-盐体系数据集。Velho等人（DOI: 10.1021/acs.jced.4c00523）对由聚（乙烯吡咯烷酮）或聚乙二醇组成的ATPS体系的相平衡进行了全面评估，提供了可直接用于过程模拟研究的溶解度曲线、连线图和建模参数。此外，Asif等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00288）首次报道了使用多酚（单宁酸）与聚乙二醇和聚丙二醇的不同水基聚合物溶液形成双相体系的方法，并将其应用于Fe-单宁酸纳米复合材料的提取及过氧化氢（H₂O₂）的检测。

本期一个显著的主题是新型、更环保的相形成体系的开发。Engole等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00447）研究了基于乳酸乙酯和胆碱盐的绿色水基双相体系，生成了支持替代有害有机溶剂的相行为数据。基于表面活性剂的体系也备受关注。Fideles等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00343）探讨了含有吐温20或吐温80与柠檬酸钠或酒石酸钠的ATPS体系在纺织品废水预处理中的应用，展示了表面活性剂对相行为及染料提取的影响；Zhou等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00286）评估了表面活性剂对聚乙二醇（PEG）400/盐体系的影响，说明了即使微小的配方变化也会影响物质分配机制。Vargas等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00298）介绍了基于反向Pluronic 10R5-铵盐的体系，用于选择性提取酚类化合物，为生物活性化合物的回收提供了一种新的表面活性剂基平台。

深共晶溶剂（DES）和离子液体（IL）为基础的ABS构成了另一类创新体系。Jahanbakhsh-Bonab和Pazuki（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00101）利用基于R-薄荷醇的手性DES实现了奥美拉唑的手性选择性提取，展示了DES同时作为相形成剂和手性选择剂的潜力。Shekaari等人（DOI: 10.1021/acs.jced.4c00655）使用基于甜菜碱的离子液体提取抗炎药物，进一步证实了生物衍生离子液体作为环保ABS组分的潜力。Patel等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00346）研究了基于苄基三丁基铵氯化物的DES在纺织染料提取中的应用，为基于DES的ATPS体系增添了化学可调性和高效的提取性能。

越来越多的研究将ATPS应用于生物精炼和天然产物价值化。Bacelar等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00437）利用Pithecellobium dulce作为大分子和酚类化合物的可持续来源，采用顺序提取后进行ABS分离。Ncube等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00308）开发了一种基于醇/盐的ATPS体系来回收甘露糖基赤藓糖醇脂类——这类生物表面活性剂通常需要用有机溶剂提取；Caballero-Sánchez等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00061）利用基于盐的ATPS成功回收了水溶性分子丙烷-1,3-二醇，证明了ABS在发酵液处理中的适用性。Perestrelo等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00460）则研究了基于乳酸乙酯（EL）、水和有机盐的ATPS体系在核黄素（B2）提取中的应用，核黄素是一种常见的生物废弃物中的维生素。

最后，Lin等人（DOI: 10.1021/acs.jced.5c00293）结合实验性的液-液平衡测量与量子化学建模，研究了使用甲基异丁基酮和两性离子缓冲液分离丁酸的方法。虽然这不属于传统的聚合物-盐ATPS体系，但该研究体现了将分子水平计算与宏观平衡数据相结合以指导溶剂和过程选择的趋势。

总体而言，这期特刊中的15篇论文展示了该领域在实验严谨性和应用创新方面的成就。无论是聚合物-盐、表面活性剂、无机盐还是基于DES/IL的ATPS体系，高质量的热力学数据都为建模和过程设计提供了有力支持。同时，人们明显倾向于使用更环保和生物基的溶剂（如乳酸乙酯、甜菜碱基离子液体、DES），加强与生物精炼策略的整合（如生物表面活性剂、天然产物、平台化学品），并在环境修复领域拓展了ATPS的应用范围（如染料、药物、酚类化合物的回收）。

作为特刊的客座编辑，我们衷心感谢所有作者的杰出贡献以及审稿人的细致评估和建设性意见。我们希望这份特刊能够激发人们对水相双相系统的持续研究，并促进热力学、绿色溶剂工程和分离过程设计之间的交叉发展。