第17章吸附與離子交換

1、 吸附過程的理論基礎(chǔ)2 分批式與連續(xù)式吸附3 概述117 吸附與離子交換 固定床吸附4 膨脹床（EBA）吸附5 移動(dòng)床和模擬移動(dòng)床吸附6 離子交換吸附7 其他類型的吸附8 移動(dòng)床和模擬移動(dòng)床吸附617 吸附與離子交換 免疫吸附9 固定金屬親和吸附10 羥基磷灰石和磷酸鈣凝膠吸附1117.1 概述 通常，一種物質(zhì)從一相移動(dòng)到另外一相的現(xiàn)象稱為吸附。如果吸附僅僅處在表面上，就稱為表面吸附；如果被吸附的物質(zhì)遍及整個(gè)相中，則稱為吸收。吸附法有4點(diǎn)特點(diǎn)，詳見教材。17.2 吸附過程的理論基礎(chǔ)12基本概念基本概念吸附的類型吸附的類型34物理吸附力的本質(zhì)物理吸附力的本質(zhì)吸附等溫線吸附等溫線17.2.1 基本

2、概念 1.固體可分為多孔和非多孔性兩類。固體表面分子（或原子）處于特殊的狀態(tài)。由圖17.1可見。2.物質(zhì)從流體相（氣體或液體）濃縮到固體表面從而實(shí)現(xiàn)分離的過程稱為吸附作用。吸附作用根據(jù)其相互作用力的不同來分類。（）物理吸附（）化學(xué)吸附（）交換吸附17.2.2吸附的類型17.2.2吸附的類型（）定向力（）誘導(dǎo)力（）色散力（）氫鍵（）推斥力17.2.3 物理吸附力的本質(zhì)物理吸附作用的最根本因素是吸附質(zhì)和吸附劑之間的作用力 17.2.4 吸附等溫線（）弗羅因德利希等溫線（）蘭格繆爾等溫線（）離子交換等溫線（）親和吸附等溫線 17.2.4 吸附等溫線 17.2.4 吸附等溫線 17.2.4 吸附等溫線

3、17.3 分批式與連續(xù)式吸附12分批（間歇）式吸附分批（間歇）式吸附連續(xù)攪拌罐中的吸附連續(xù)攪拌罐中的吸附17.3.1 分批（間歇）式吸附（）分批式吸附的特點(diǎn)（）分批吸附過程的計(jì)算分批吸附有兩個(gè)基本限制條件：1.吸附平衡和吸附的質(zhì)量平衡。2.吸附與離子交換附平衡制約條件是等溫線。17.3.2 連續(xù)攪拌罐中的吸附17.4 固定床吸附1.固定床吸附法是分離溶質(zhì)最普遍、最重要的形式。 2.固定床操作特征用近似方法按比例放大，具體有：穿透曲線的數(shù)學(xué)模型法；兩參數(shù)模型法；線性吸附模型法，微分接觸模型法。17.4 固定床吸附1.固定床吸附法是分離溶質(zhì)最普遍、最重要的形式。2.固定床操作特征用近似方法按比例放

4、大，具體有：穿透曲線的數(shù)學(xué)模型法；兩參數(shù)模型法；線性吸附模型法，微分接觸模型法。被吸附溶質(zhì)的吸附速率可以表示為：17.4 固定床吸附17.5 膨脹床（EBA）吸附12概述概述膨脹床吸附過程的設(shè)備與操作膨脹床吸附過程的設(shè)備與操作3膨脹床吸附過程的數(shù)學(xué)分析膨脹床吸附過程的數(shù)學(xué)分析4膨脹床吸附技術(shù)的應(yīng)用膨脹床吸附技術(shù)的應(yīng)用 膨脹床吸附是近年來首先由H.A.chase等人在研究流化床吸附的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，能在床層膨松狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)平推流的擴(kuò)張床吸附技術(shù)。17.5.1 概述17.5.1 概述17.5.2 膨脹床吸附過程的設(shè)備與操作（）膨脹床的設(shè)備及結(jié)構(gòu)（）吸附介質(zhì)（）膨脹床吸附的操作步驟 床層的穩(wěn)定膨脹和

5、介質(zhì)的平衡 進(jìn)料吸附 洗滌 洗脫 再生和清洗17.5.2 膨脹床吸附過程的設(shè)備與操作17.5.3 膨脹床吸附過程的數(shù)學(xué)分析 膨脹床是一種廣義流化床，屬散式流態(tài)化，其弗勞德數(shù) 應(yīng)小于，其中Umf為起始流態(tài)化速度，d為粒徑，g為重力加速度。當(dāng)介質(zhì)顆粒直徑較小時(shí)（雷諾數(shù)Re小于20），起始流態(tài)化速度為： 而自由沉降速率Ut，在離心分離一章中已有介紹，由stokes公式給出：17.5.4 膨脹床吸附技術(shù)的應(yīng)用詳見教材17.6 移動(dòng)床和模擬移動(dòng)床吸附 移動(dòng)床吸附具有吸附速度快、產(chǎn)品質(zhì)量均勻、連續(xù)化生產(chǎn)、便自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。 模擬移動(dòng)床是一種既克服了移動(dòng)床吸附技術(shù)上的困難，又保持移動(dòng)床操作的優(yōu)點(diǎn)。17.6

6、移動(dòng)床和模擬移動(dòng)床吸附17.7 離子交換吸附12離子交換理論離子交換理論離子交換材料離子交換材料3離子交換吸附技術(shù)的應(yīng)用離子交換吸附技術(shù)的應(yīng)用 離子交換樹脂是能在水溶液中交換離子的固體，其分子可以分成兩部分：1.一部分是不能移動(dòng)的多價(jià)高分子基團(tuán)，構(gòu)成樹脂的骨架，不溶于酸、堿和有機(jī)溶劑，化學(xué)穩(wěn)定性良好；2.另一部分是可移動(dòng)的離子，稱為活性離子。17.7.1 離子交換理論 （）離子交換劑類型 第一類是包含合成樹脂骨架的多孔彈性顆粒 第二類離子交換劑是多糖類骨架的離子交換樹脂 （）離子交換劑的預(yù)處理 （）離子交換劑的選擇性17.7.2 離子交換材料 17.7.2 離子交換材料 17.7.2 離子交換

7、材料17.7.3 離子交換吸附技術(shù)的應(yīng)用（）反離子的交換（）物質(zhì)的濃縮（）相似物質(zhì)的分離（）離子排出（）在離子交換樹脂上進(jìn)行的分配色譜17.8 其他類型的吸附12疏水作用吸附疏水作用吸附鹽析吸附鹽析吸附34親和吸附親和吸附染料配位體吸附染料配位體吸附（）疏水作用吸附劑（）疏水作用吸附應(yīng)用17.8.1 疏水作用吸附 利用溶質(zhì)（蛋白質(zhì)）和吸附劑表面之間弱的疏水性相互作用而被吸附的過程稱為疏水作用吸附。17.8.2 鹽析吸附 這類吸附是由疏水吸附和鹽析沉淀組合而成的，具體操作是將硫酸銨沉淀的蛋白質(zhì)懸浮液，添加到一個(gè)用硫酸銨預(yù)平衡的吸附柱中，然后用遞減的鹽濃度展開，達(dá)到分離的目的。17.8.3 親和吸

8、附 關(guān)于親和吸附在吸附等溫線一節(jié)已有所介紹，在此再作些補(bǔ)充。 親和吸附系借助于溶質(zhì)（生物大分子）和吸附劑之間特定的生物結(jié)合力而實(shí)現(xiàn)的吸附過程。 親和吸附劑由載體和配基兩部分組成，載體并不與溶質(zhì)反應(yīng)，僅通過共價(jià)鍵或離子鍵偶合配基（見表17.9）17.8.3 親和吸附17.8.3 親和吸附17.8.4 染料配位體吸附 當(dāng)親和吸附劑中的配基是活性染料時(shí)，由于其中有一些染料能對(duì)蛋白質(zhì)有識(shí)別作用產(chǎn)生專一性、可逆的合。描述一個(gè)染料配位體吸附劑有三個(gè)要素：基質(zhì)的特性；染料的結(jié)構(gòu)；染料的取代程度。17.8.4 染料配位體吸附17.9 免疫吸附 抗體（多克隆或單克?。┎粌H對(duì)確切的氨基酸序列和維結(jié)構(gòu)非常專一，而且對(duì)它們的抗原有非常高的結(jié)合系數(shù)Kd，即它們的結(jié)合親和力極強(qiáng)，因此，用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒖乖蚩贵w偶聯(lián)到固相載體上（如瓊脂糖-4B），便可用來有效地分離和純化各自互補(bǔ)的免疫物質(zhì)。這種利用抗原抗體的親和反應(yīng)來進(jìn)行分離純化的方法稱為免疫吸附。17.9 免疫吸附17.10 固定金屬親和吸附固定金屬親和吸附，它包含了金屬離子經(jīng)螯合被固定在吸附劑基質(zhì)上并與蛋白質(zhì)上氨基酸中電子供體形成金屬配合物。固定金屬親和吸附的操作過程包括向柱中添加帶有金屬的螯合吸附劑，使一個(gè)很濃的（5omol/m3）金屬鹽的小脈沖流過柱子，然