生物分离工程06.ppt

吸附剂的种类 吸附剂必须具备的条件： （1）颗粒密度小，表面积大 （2）颗粒大小均匀 （3）吸附能力大，但要容易洗脱下来 1、疏水或非极性吸附剂 活性炭是疏水性的物质、它最适宜从极性溶媒，尤其是水溶液中吸附非极性物质。吸附芳香族化合物的能力大于无环化合物。 由于活性炭作为吸附剂的选择件差。故应用抗生素的提取和精制时，单级吸附不能使抗生素纯度提高很多，只是用于抗生素的初步提炼，除去溶液中的色素。 2、亲水或极性吸附剂 适用于非极性或极性较小的溶媒。如硅胶、氧化铝，活性土皆属此类。 另外，吸附剂可以是中性、酸性或碱性。碳化钙、硫酸镁等属中性吸附剂。氧化铝、氧化镁等属碱性吸附剂。酸性硅胶、铝硅酸属酸性吸附剂。 碱性的吸附剂适宜于吸附酸性的物质，而酸性的吸附剂适宜干吸附碱性的物质。氧化铝及某些活性土为两性化合物，因为经酸或碱处理后很容易获得另外的性质。 3、各种离子交换树脂吸附剂 各种有机离子交换树脂也是属于极性吸附剂，因为它是两性化合物，具有离子交换剂的性质。工业发酵中常用于发酵产品的脱色和分离杂质。 吸附操作方式 静态吸附 被处理液与吸附剂搅拌混合，而被处理液没有自上而下流过吸附剂的流动，这种吸附操作叫静态吸附。 动态吸附 被处理液通过吸附剂自上向下流动而进行吸附。 压汞法 汞对一般固体不润湿，欲使汞进入孔需施加外压，外压越大，汞能进入的孔半径越小。测量不同外压下进入孔中汞的量即可知相应孔大小的孔体积。 Dpore=-4?cos?/p=-4*0.18* cos140/p 例如：CM纤维素构成 固定床吸附过程理论基础 -轴向扩散模型假设 在与流体流动方向垂直的每一截面上，具有均匀的径向分布 在每一截面及流体流动方向上，流体速率和轴向扩散系数均为恒定值 溶质浓度为流动距离的连续函数 固定床吸附示意图 膨胀床吸附操作-学习要点 识记：膨胀床的优缺点 理解：膨胀床的形成 应用：了解膨胀床的吸附操作和实际应用 膨胀床吸附操作-吸附剂 p229 具有一定粒径和/或密度分布的吸附剂 p232 在液体流速的分级作用下，大粒径或高密度吸附剂分布于床层底部，而小粒径/低密度的介质分布于床层的顶部，从而在床层内形成稳定的吸附剂的分布 磁性粒子 在外部磁场作用下，磁性粒子呈现稳定的膨胀状态。但其设备复杂，电磁场产生大量的热，磁性粒子稳定性差 膨胀床吸附操作-膨胀床结构 p234 床底部液体分布器 床层高度调节器 膨胀床吸附操作-膨胀床操作 p237 膨胀床吸附操作-膨胀床与固定床区别 膨胀床底部安装有底部液体分布器和床层高度调节器； 液体以高于吸附剂最小流化速率达流速输入； 膨胀床状态下床层高度为固定床的1.5~3.0倍； 膨胀床所独有的高床层空隙率允许菌体细胞或碎片自由通过 膨胀床吸附操作-膨胀床与流化床区别 膨胀床中吸附剂粒子的混合程度低，吸附效率高 膨胀床中液体流动接近平推流，吸附效率高 * 吸附平衡-学习要点 p189 识记：吸附平衡概念 理解：用兰格缪尔的单分子层吸附理论解释溶质吸附现象 吸附平衡-概念 当吸附剂达到吸附平衡后，固相表面溶质浓度q与液相中溶质浓度c存在一定的关系， q=f（c，T） 吸附平衡-吸附平衡形式 低浓度下 q=mc 高浓度下 吸附平衡-兰格缪尔单分子吸附理论 p190 吸附剂上有多个活性位点； 每个活性具有相同的能量； 并只能吸附一个分子的溶质； 吸附的分子间无相互作用； 根据兰格缪尔理论，可得 q=qmc/（Kd+c） 离子交换平衡-学习要点 识记：离子交换平衡概念 理解：离子交换分配系数的推导 离子交换平衡 p192 在没有待分离的溶质存在时，离子交换剂表面离子基团一直被其反离子所覆盖。 由于溶质与反离子带有相同的电荷，典型的离子交换过程如下： 阴离子交换剂： R+A-+P- R+P-+A- 阳离子交换剂： R-A++P+ R-P++A+ 离子交换平衡-完全解离电解质的分配平衡 p193 对于完全解离的电解质XH而言，其在固液之间的分配系数为 m=[RP]/[P-] 平衡常数代入 m=(KPA-[RA])/[A-] 溶液中反离子浓度越高，离子交换的分配系数越小 离子交换平衡-不完全解离电解质的分配平衡 单价弱电解质XH存在着如下的解离平衡， PH P-+H+ 弱电解质在溶液中的分配系数可表示为 m=[RP]/([P-]+[PH]) m=m1/[A-] 离子交换平衡