生物分离工程吸附和离子交换公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第六章吸附分离技术和理论;概述;利用固体吸附剂对液体或气体中某一组分含有选择性吸附能力，使其富集在吸附剂表面,以除去有害成份或分离回收有用目的产物过程。;概述;常见各种吸附类型主要特点;

物理吸附

吸附量多少取决于溶质与吸附剂极性相同性和溶剂极性。

离子互换吸附（简称离子互换，Ionexchange）

基于离子互换原理吸附操作;通过溶液中带电溶质分子与离子互换剂中可互换离子进行互换，利用其静电作用力差别而达到分离纯化办法。;原料液脱色、除臭

目的产物提取、浓缩和粗分离

如蛋白质、多肽、核酸及大部分发酵产物分离纯化，在生化分离中约有75%工艺采用离子互换法

;?惯用于从稀溶液中将溶质分离出来，由于受固体吸附剂限制，处理能力较小；

?对溶质作用较小，这一点在蛋白质分离中尤其主要；

?可直接从发酵液中分离所需产物，成为发酵与分离耦合过程，从而消除产物克制；;长处：

有机溶剂掺入少

操作简便，安全，设备简朴

适于稳定性差物质

缺点：

吸附选择性差

收率低

无机吸附剂性能不稳定;第一节吸附分离介质;?多孔吸附剂;

特点：非极性吸附剂，吸附能力强，易吸附非极性或极性小有机物，在水中吸附能力不小于有机溶剂

形式：粉末活性炭和颗粒活性炭

应用：助滤、脱色、去热源、除臭;?活性炭对物质吸附规律;

─含有多孔网状结构,极性吸附剂，可吸附非极性和极性化合物

─化学惰性，含有较大吸附量，易制备不同类型多孔硅胶

─活性与含水量相关:含水量低，活性强；反之，弱；使用前需活化

─含有微酸性，适合用于分离酸性和中性物质,用于芳香油,萜类,脂肪类,氨基酸等分离;

种类：多孔性聚苯乙烯和多孔性聚酯树脂

特点：机械强度高，选择性好，使用寿命长，吸附质易脱附，流体阻力小，解析、再生容易

应用:抗生素(如头孢菌素等)和维生素B12等分离浓缩过程。;硅藻土颗粒吸附剂;?大孔网状吸附树脂分类;;;;（1）非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质

（2）高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质

（3）中档极性吸附剂对两种情况都有吸附能力

（4）水溶液中，同族化合物分子量大，极性弱易吸附

（5）无机盐增进吸附

;大孔吸附树脂解吸规律;大孔吸附树脂应用;

多孔性纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶（详见chapter7)

;（１）孔径

适当孔径有助于溶质在孔隙中扩散，提升吸附容量和吸附操作速度

（２）比表面积：每克吸附剂所含有表面积

孔径越大，比表面积越小。

比表面积越大，吸附量越大，反之，越小。

增长比表面积办法：a.粉碎成小颗粒b.吸附剂活化

;

对被分离物质含有较强吸附能力

有较高吸附选择性

机械强度高

再生容易、性能稳定

价格低廉。

;?影响吸附过程原因;二、离子互换剂;(1)惰性不溶性载体（骨架）

(2)功效基团或活性基团（与骨架相联）

(3)平衡离子或活性离子（与功效基团所带电荷相反可移动离子）

;(a)阳离子互换树脂;（b）阴离子互换树脂;强离子互换剂离子化率基本不受pH值影响，离子互换作用pH范围宽；

弱离子互换剂离子化率受pH值影响很大，离子互换作用pH范围小。;主要离子互换基团及其结构;阴离子互换剂;互换容量（表征离子互换能力主要参数）

单位质量干燥离子互换剂或单位体积湿离于互换剂所能吸附一价离子毫摩尔数(mmol)

滴定曲线（检查和测定离子互换剂性能主要数据）

;图6．2几种典型离于互换剂滴定曲线;部分市售离子互换剂离子互换容量和蛋白质离子互换容量;依据骨架材料不同,离子互换剂可分为;骨架种类：苯乙烯—二乙烯苯型树脂(应用最广）

丙烯酸—二乙烯苯型树脂

酚醛型和多乙烯多胺—环氧氯丙烷型树脂

合用范围：

无机离子互换(水处理、金属回收)和有机酸、氨基酸、抗生素等生物小分子回收、提取

不适合用于蛋白质等生物大分子分离提取（原因：骨架疏水性高、交联度大、孔隙小和电荷密度高）;骨架

葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶

纤维素

亲水性聚乙烯;硅胶和可控孔玻璃

特点：亲水性高、孔径较大

离子互换基

阴离子互换基：DEAE（最惯用）、QAE

阳离子互换基：CM、SP和P;强酸性阳离子互换树脂;弱酸性阳离子互换树脂;强碱性阴离子互换树脂;弱碱性阴离子互换树脂;离子互换树脂性能比较;主要多糖基离子互换剂;葡聚糖凝胶及琼脂糖凝胶离子互换剂

骨架：葡聚糖凝胶(sephadex)，琼脂糖凝胶(sepharose)，依据功效基团不同，亦可分为阳离子互换和阴离子互换剂

特点：除了含有离子互换功效以外，兼有分子筛功效，提升了分离效率

惯用葡聚糖凝胶离子互换剂：CM-sephadexC-25、DEAE-sephadexA-25等