離子交換分離原理及設(shè)備

1、離子交換分離原理及設(shè)備,離子交換樹脂及其分離原理 離子交換樹脂的分類及合成 離子交換樹脂的理化性能 離子交換機理及選擇性 離子交換裝置及再生 離子交換設(shè)備及計算 離子交換設(shè)備的結(jié)構(gòu) 離子交換設(shè)備的計算,離子交換樹脂的分類,按樹脂骨架的主要成分分為聚苯乙烯型樹脂、聚丙烯酸型樹脂、酚-醛型樹脂等； 按聚合的化學(xué)反應(yīng)分為共聚型樹脂和縮聚型樹脂； 按樹脂骨架的物理結(jié)構(gòu)分為凝膠型樹脂(微孔樹脂)、大網(wǎng)絡(luò)樹脂(大孔樹脂)及均孔樹脂； 按樹脂的酸堿性分為強酸性、弱酸性陽離子交換樹脂和強堿性、弱堿性陰離子交換樹脂,幾類樹脂性能的比較,離子交換樹脂的理化性能,顆粒度：大多數(shù)為球形，直徑0.21.2mm； 交換容

2、量：表示方法有質(zhì)量交換容量(mmol/g樹脂)和體積交換容量(mmol/mL樹脂)；此外還有工作交換容量和再生交換容量； 機械強度 膨脹度 含水量及密度：含水量一般是0.30.7g/g干樹脂)；濕堆積密度和濕真密度一般為600850kg/m2和11001400kg/m2； 孔結(jié)構(gòu),離子交換機理及選擇性,離子交換機理,B,A,薄膜,離子交換過程包括5步： 1. A+自溶液擴散到樹脂表面； 2. A+從樹脂表面擴散到樹脂內(nèi)部的活性中心； 3. A+在活性中心發(fā)生交換反應(yīng)； 4. 解吸離子B+自樹脂內(nèi)部的活性中心擴散到樹脂表面； 5. B+從樹脂表面擴散到溶液,Sample application

3、and wash,Elution,Equilibration,Regeneration,離子交換機理及選擇性,離子交換機理,離子交換機理及選擇性,離子交換過程的選擇性 離子的水化半徑 離子的化合價 溶液的酸堿度 交聯(lián)度、膨脹度和分子篩 樹脂與交換離子之間的輔助力 有機溶劑的影響,離子交換裝置及再生,離子交換裝置,離子交換裝置及再生,再生方式,離子交換裝置及再生,再生方式,離子交換裝置及再生,再生操作,交換,動畫演示,離子交換裝置及再生,再生操作,混合床再生的操作過程,具有多孔支持板的離子交換罐,圓筒體的高徑比一般為23，樹脂層高度約為圓筒高度的50 70,1-視鏡 2-進料口 3-手口 4-液

4、體分布器 5-樹脂層 6-多孔板 7-尼龍層 8-出液口,具有塊石支持層的離子交換罐,1-進料口 2-視鏡 3-液位計 4-樹脂層 5-卵石層 6-出液口,被交換溶液進口,淋洗水、解吸液及再生劑進口,廢液出口,分布器,分布器,淋洗水、解吸液及再生劑出口，反洗水進口,反吸附離子交換罐,擴口式離子交換器,混合床交換罐制備無機鹽的流程,篩板式連續(xù)離子交換設(shè)備,漩渦式連續(xù)離子交換設(shè)備,離子交換設(shè)備的計算,罐體積,罐體積Vt,罐高徑比一般取Hi/D=23,交換設(shè)備的放大,1.根據(jù)交換罐負荷相同的原則放大； 2.根據(jù)交換罐中溶液空塔流速相同的原則放大； 3.溶液通過床層的壓力降,離子交換的應(yīng)用及特點,應(yīng)用

5、 1.氨基酸 2.有機酸 3.抗生素 4.生物酶,特點 1.樹脂無毒且可反復(fù)使用 2.少用或不用有機溶劑 3.成本低 4.設(shè)備簡單 5.操作方便,吸附分離原理及設(shè)備,吸附分離機理,吸附法是利用合適的吸附劑，在一定的操作條件下，使發(fā)酵液中的產(chǎn)物被吸附在固定吸附劑的內(nèi)外表面上，再以適當?shù)慕馕鼊a(chǎn)物從吸附劑上解吸下來，從而達到分離濃縮的目的,吸附分離原理及設(shè)備,吸附劑的選擇,吸附劑按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為兩大類：一類是有機吸附劑，如活性炭、球形炭化樹脂、聚酰胺、纖維素、大孔樹脂等；另一類是無機吸附劑，如白土、氧化鋁、硅膠、硅藻土等,吸附操作及設(shè)備,1.攪拌罐內(nèi)的吸附操作 2.固定床吸附,色譜分離原理及設(shè)

6、備,色譜分離原理 色譜分離操作條件 色譜分離設(shè)備,Column Chromatography,實驗室規(guī)?？罩b柱示范錄像,Gel Filtration -size,Resin has fixed size pores which allow molecules smaller than a given size to enter Small molecules will take longer to pass down the column than large ones because they travel further Can estimate molecular weight by

7、comparison with a standard,Ion Exchange - charge,Mixture of proteins is applied to the negatively charged column resin balanced by Na+ ions (red) -ve and neutral proteins pass in the void volume, +ve proteins stick Excess of Na+ ions is added +ve proteins are eluted Could have used change in pH to e

8、lute the proteins,CATION EXCHANGE,Affinity Chromatography,Uses specific binding property to attach protein to column Increase concentration of ligand to elute the protein Examples: antibody columns - monoclonal antibody attached to column glutathione column binds glutathione-S-transferase on target,

9、工業(yè)規(guī)模的色譜分離流程,色譜分離設(shè)備,玻璃色譜分離柱,色譜分離設(shè)備,帶熱夾套分離柱,反轉(zhuǎn)式分離柱,KTAexplorer,KTApurifier,KTAFPLC,色譜分離設(shè)備,色譜分離設(shè)備,實驗室層析和大規(guī)模層析的分別,實驗室,大規(guī)模生產(chǎn),分辨率越多峰越好 要求純度 種類 提高分辨率 純度 定性 增加 增加 樣品量 產(chǎn)量 (生產(chǎn)力) (峰越少越好) 上樣速度不注重 最大樣品處理速度 次/h 生產(chǎn)力=g/ml 膠/h,線性放大,固定以下條件： 1. 相同線行流速 2. 相同緩沖液 3. 相同填料 4. 相同柱高 5. 相同樣品濃度和pH 6. 相同樣品體積和柱床體積比例 7. 相同梯度體積和柱床

10、體積比例 放大： 1. 柱直徑 2. 體積流速 3. 上樣體積,SOURCE 30RPC,FineLINE 200L,400-fold scale up,10 mm diameter column,Column: SOURCE 30RPC, a) 10 x300 mm (23.6 ml)b) FineLINE 200L, 100 x300 mm (9.4 l) Sample: Mixture of Angiotensin II, ribonuclease and insulin Sample load: 0.064 mg/ml medium Eluent A: 0.1% TFA/0.05 M

11、NaCl Eluent B: 0.1% TFA/60% n-propanol Flow rate: 150 cm/h a) 2 ml/minb) 785 ml/min Gradient: 20-70% B, 5 column volumes,切實可行的可放大性,KTA explorer10,BioProcess,23.6-ml column,9.4-litre column,切實可行的可放大性,大型層析柱,多種大小,材料可供選擇,柱床體積高達千多升 也可以訂做 經(jīng)濟型 INdEX 和 層疊柱 制藥用BPG 和CHROMAFLOW 柱 極高標準的 BPSS 柱 專為 SOURCE 填料設(shè)計的 FineLINE 柱,CHROMAFLOW 自動裝卸