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吸附分离方法及设备 讲解人：罗静 陈岚 重庆大学生物工程学院 请输入您要的文字 吸附操作及设备 吸附分离原理 吸附分离原理 什么是吸附分离？ 吸附法是利用合适的吸附剂，在一定操作条件下，使发酵液中的产物被吸附在固定吸附剂的内外表面上，再以适当的解吸剂将产物从吸附剂上解吸下来，从而达到分离浓缩的目的。 吸附分离原理 吸附分离原理 吸附分离原理 根据吸附质和吸附剂之间吸附力的不同，吸附操作分为物理吸附与化学吸附两大类： ⑴、物理吸附或称范德华吸附：是吸附剂分子与吸附质分子间吸引力作用的结果。因其分子间结合力较弱，故容易脱附。如固体和气体之间的分子引力大于气体内部分子之间的引力，气体就会凝结在固体表面上，吸附过程达到平衡时，吸附在吸附剂上的吸附质的蒸汽压应等于其在气相中的分压。 吸附操作分类 ⑵、化学吸附：是由吸附质与吸附剂分子间化学健的作用所引起。其结合力比物理吸附大得多，放出的热量也大得多，与化学反应热数量级相当，过程往往不可逆。化学吸附在催化反应中起重要作用。本节主要讨论物理吸附。 吸附操作分类 吸附等温线 Langmuir 等温线 单分子层 Freundlich等温线 单分子层 Henry等温线 稀浓度 等温线 多分子层 吸附等温线 对于抗生素、类固醇、激素等的吸附可用式 q=ac表示 吸附剂的选择 活性炭： 吸附力强，分离效果好，来源容易，价格低廉。粉末状的活性炭吸附量最大，吸附力也最强，但因颗粒太细，过滤分离比较困难，颗粒活性炭过滤较容易。 生产过程中根据分离物质的特性来选择合适的吸附剂。 吸附剂的选择 毛毡状活性炭纤维 活性炭纤维： 活性炭纤维是用中间产物碳素纤维活化而制得的一种纤维状吸附剂。活性炭纤维孔细，孔径分布范围窄，外表面积大，吸附与解吸的速度快，吸附容量大，流体通过阻力小。 吸附剂的选择 球形炭化树脂 球形炭化树脂： 以球形大孔吸附树脂为原料，经炭化，高温裂解及活化而得。球形炭化树脂的孔结构，比表面积及其他物理性质在裂解条件相同情况下取决于共聚物的性质。故在制备过程中，可人为控制聚合条件，改变原料配比得到不同孔径结构和不同性能的炭化树脂。 吸附剂的选择 大孔网状聚合物吸附剂： 又称大网格吸附剂。与活性炭相比，对有机物质有良好的选择性，物理化学性质稳定，机械强度好，经久耐用，品种多，吸附速度快，易解吸，容易再生，但价格昂贵。 影响吸附过程的因素 1. 吸附剂的性质： 一般要求吸附剂吸附容量大，速度快，机械强度好。 1）比表面积大，空隙度高，吸附容量就越大； 2）颗粒度越小，吸附速度就越快； 3）吸附分子量大的物质，选择孔径大的吸附剂；吸附分子量小的物质，选择比表面积大孔径小的吸附剂；极性化合物选择极性吸附剂，非极性化合物选择非极性吸附剂。 影响吸附过程的因素 2.吸附物的性质： 1）结构相似的化合物，在其他条件相同时，高熔点的由于溶解度较低故易被吸附； 2）溶质自身或在介质中能缔合时利于吸附； 3）吸附物若在介质中离解，吸附量下降； 4）若在极性介质中吸附，必须在等电点附近的PH范围内进行。 影响吸附过程的因素 3.溶剂及操作条件的影响： 1）一般吸附物溶解在单溶剂中易被吸附，而溶解在混合溶剂中不易被吸附； 2）溶液的PH影响某些化合物的离解度，从而影响吸附性能，一般PH选择在吸附物离解度最小的范围内； 3）对于物理吸附，由于吸附热较小，温度变化对吸附影响不大，但温度对吸附物溶解度有影响。若吸附物溶解度随温度升高而升高，则不利于吸附。 解吸过程 1. 选择洗脱剂原则 a. 洗脱剂应容易溶胀吸附剂,如大网格吸附剂； b. 洗脱剂对被吸附物有较大的溶解度。 2.吸附在高浓度盐溶液中（加盐析剂），则洗脱可仅用水； 3.易挥发性物质，用热水或蒸汽解吸； 4.流速 （空间速度，线速度）：洗脱液的流速务必恰当控制。如果太快，洗脱物在两相中的平衡过程不完全；如果太慢，洗脱物会扩散。 5.树脂高径比（3:1）； 6.洗脱pH: 洗脱剂用水溶液时，须考虑pH. 弱酸性物质：吸附?偏酸性(pHpK)，洗脱?碱性水溶液 弱碱性物质：吸附?偏碱性(pHpK)，洗脱?酸性水溶液 例：头孢菌素C，吸附：偏酸性（等电点2.85）， 洗脱：碱性水溶液＋丙酮（?丙＝20.4） 解吸过程 吸附分离原理 吸附分离原理 吸附分离的优缺点 优点： 不用或少用有机溶剂 操作简便，安全，设备简单 吸附过程中PH变化小，适用于稳定性差的产物分离 缺点： 选择性差，收率低 无机吸附剂性能不稳定 不能连续操作