萃取分离设备.ppt

离子交换的一般流程 （1）原料液的预处理，使得流动相易于被吸附剂吸附； （2）原料液和离子交换树脂的充分接触，使吸附进行； （3）淋洗离子交换树脂，以去除杂质； （4）把离子交换树脂上的有用物质解吸并洗脱下来； （5）离子交换树脂的再生。 离子交换过程原理 离子交换树脂的分类 离子交换树脂按活性基团的性质不同可分为： 阳离子交换剂：前者对阳离子具有交换能力，活性基团为酸性 阴离子交换剂：对阴离子具有交换能力，活性基团为碱性。 阴阳离子交换剂又根据其活性基团的电离程度强弱不同分为： 强酸性阳离子交换剂 弱酸性阳离子交换剂 强碱性阴离子交换剂 弱碱性阴离子交换剂 根据离子交换剂的材料也可分为两类： 1、苯乙烯和聚苯乙烯树脂 常用于分离离子型小分子（如多肽，糖磷酸脂、抗生素等） ; 名 称 类 型 功 能 团 732或Dowex50 强酸性阳离子交换树脂 724或IRC-50 弱酸性阳离子交换树脂 711或Dowex1 强碱Ⅰ型阴离子交换树脂 763或Dowex2 强碱Ⅱ型阴离子交换树脂 704或IR-45 弱碱性阴离子交换树脂 701或Dowex3 弱碱性阴离子交换树脂 三甲胺基 磺酸基 2、第二类离子交换剂是多糖类骨架的离子交换树脂 目前广泛应用在离子交换分离生物大分子上 名称 类型 功能团 DEAE-纤维素和DEAE-葡萄糖 阴离子交换 纤维素 树脂（弱碱性）或葡聚糖 CM-纤维素和CM-葡萄糖 阴离子交换 纤维素 树脂（弱酸性）或葡聚糖 磷酸-纤维素 磷酸-葡聚糖 阴离子交换 纤维素 树脂（强酸性）或葡聚糖 苯甲酰化DEAE（B-DEAE）-纤维素和（B-DEAE）-葡聚糖 阴离子交换树脂（弱碱性） 2．膨胀度 各种离子的交换树脂，都含有极性很强的交换基团，因此亲水性极强，吸水就膨胀，脱水就收缩。膨胀是可逆地进行的，其程度随树脂的交联度、相反离子的种类和浓度、外部溶液的浓度而变化。 3．交联度： DVB的含量% 树脂的性质随着作为交联剂的DVB的含量不同而有所差异。通常是8%~12%。一般说来，交联度越大，树脂越坚固，在水中不易溶胀。而交联度减少，树脂变得柔软，容易溶胀。 1．外观 大多数商品树脂多制成球形，其直径为0.2~1.2mm。 一般有黄、白、黄褐、红棕等几种颜色。 4．交换容量 交换容量是单位质量的干燥离子交换剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附的一价离子的毫摩尔数，是表征树脂交换能力的主要参数。 蛋白质等生物大分子与小分子化合物的离子交换特性有很大差别：蛋白质的分子量大，树脂孔道对其空间排阻作用大，不能与所有的离子交换活性中心接触；离子交换吸附的蛋白质分子会妨碍其他蛋白质与未吸附蛋白质的离子交换基团发生作用，并阻碍蛋白质扩散进入到其他交换区域；蛋白质带多价电荷，在离子交换中一般可与多个离子交换基发生作用。因此，蛋白质的交换容量远低于小分子化合物的交换容量。 5．滴定曲线 滴定曲线是检验和测定离子交换剂性能的重要数据，可估算离子交换剂的交换容量，可推算不同离子交换基团的数目。同时，滴定曲线还表示交换容量随pH的变化。因此，滴定曲线比较全面地表征了离子交换剂的性质。 2．动力学 由于树脂放入水溶液中表面就会始终存在一层薄膜，所以离子交换过程一般包含有下列五个步骤。 （ｌ）液相中的反离子Ａ扩散到树脂表面； （２）反离子Ａ从树脂表面再扩散到树脂内部的活性中心 （３）反离子Ａ与树脂上反离子Ｂ发生交换反应 （４）解吸离子Ｂ自树脂内部扩散到树脂表面 （５）Ｂ离子从树脂表面扩散到溶液中。 其中（１）和（５）为外部扩散， （２）和（４）为内部扩散， （３）为化学交换反应。 整个交换反应的控制步骤是扩散 离子交换设备 按结构型式分:罐式、塔式、槽式等。 按操作方式分:间歇式、周期式、连续式； 按两相接触方式的不同分：固定床、移动床、流化床等。其中固定床设备是现今应用最多的离子交换设备； 使用单一交换柱不能连续生产，多柱串联虽可实现连续生产，但设备投资增加。 （一）间歇式离子交换设备 一般的离子交换罐为具有椭圆形封头的圆筒形设备，树脂层高度约占圆筒高度的50～70%，须留有充分的空间，已备反冲时树脂层的扩胀。 交换罐上部溶液分布装置，使溶液均匀通过树脂层。 罐底有多孔板、筛网及滤布以支持树脂层，或者用石英石或卵石直接铺于罐底以支持树脂层。 1、反吸附离子交换罐（流化床） 被交换的溶液由罐的下部导入， 其流速和粘度以使树脂在罐内呈 沸腾状态而不溢出罐外为宜，交 换后的溶液则由罐顶的出口溢出。 优点：省去菌丝过滤 、液固两 相接触面大而且较均匀，操作时 不产生短路、死角，以及流速大 和生产周期