吸附提取技术生物分离工程.ppt

扩张床吸附操作 a. 缓冲短膨胀(扩张床)；b.进料(吸附)(扩张床)；c.清洗微粒(扩张床)；d.清洗可溶性杂质(固定床)；e.洗脱(固定床) 扩张床吸附操作过程 G6PDH扩张床离子交换纯化 清洗液为含25％甘油的A液； 洗脱液1为含0.05mol/LNaCl的A液；洗脱液2为含0.15mol/LNaCl的A液；洗脱液3为含1.0mol/LNaCl的A液。 用扩张床离子交换纯化G6PDH：柱内径5.0cm，吸附剂固定 床高为22.3cm，扩张床床层高度为固定床的2倍，料液为25％酵母细胞匀浆液，扩张床空床流速196cm/h(A液：50mol／ m3磷酸钠，pH6.0)。 利用STREAMLINE DEAE为吸附剂，从酵母细胞匀浆液纯化葡萄糖—6—磷酸脱氢酶(G6PDH)。 6.3.2 流化床吸附 Fluidized bed 流化床吸附 料液从床底以较高流速循环输入，使固相产生流化，料液中溶质在固相上发生吸附或离子交换作用。 流化床压降小，可处理高粘度或含固体微粒的粗料液。流化床处理含菌体细胞或细胞碎片的粗料液时，操作方式同扩张床。 流化床内吸附粒子呈流化状态。 流化床缺点是床固相和液相的返混剧烈，吸附剂利用效率远低于固定床和扩张床。 移动床吸附实际操作中，最大问题是吸附剂磨损和如何通畅地排出固体粒子。为防止固相出口的堵塞，可采用床层振动或用球形旋转阀等装置排出固相。 移动床操作 F—料液；P —吸附质； E —洗脱液； W —非(弱)吸附质 移动床 料液从床层中部连续输入，固相自下向上移动。被吸附(或吸附作用较强)的溶质P(简称吸附质)和不被吸附(或吸附作用较弱)的溶质W从不同的排出口连续排出。溶质P的排出口以上部分为吸附质洗脱回收和吸附剂再生段。 6.3.3 移动床和模拟移动床吸附 * * 第06章 吸附提取技术目 录 6.1 吸附概述 6.2 固定床吸附过程分析 6.3 其他吸附方式 物理吸附 化学吸附 离子交换 吸附广泛应用于生物分离过程，如原料液脱色、除臭、目标产物的提取、浓缩和粗分离方面等等。 6.1 吸附概述 吸附－利用吸附剂表面对流体中某一组分具有选择吸附的能力，而实现混合物分离的单元操作。 工业上常用的吸附剂 (1)平衡吸附量大； (2) 选择性较高； (3)有一定机械强度，易再生。 常用工业吸附剂有活性氧化铝、活性炭、硅胶和沸石等。但这其中，在生物分离过程作为吸附剂而常用的有活性炭和吸附树脂。 活性炭。由木炭、椰子壳、褐煤等含碳原料经干馏—加热分解和活化制得。通常有两种形式：颗粒状和粉末状。 内部有大量的毛细管孔道，吸附性能优异，是最常用吸附剂，常用于生物产物的脱色、脱臭等。 吸附树脂。多孔性树脂，聚乙烯苯类、 聚酯类等大网格高分子吸附剂。 机械强度高，使用寿命长，吸附选择性好，易脱附，流体阻力小，常应用于头孢菌素等抗生素和维生素B12等中小分子有机物的分离浓缩过程。 合成树脂改性处理得到离子交换树脂， 有效基团为—SO3－、 —COO－和—NR3＋等，可吸收离子型物质；广泛用于提取抗生素、氨基酸、有机酸等小分子物质。 6.1.1 吸附等温式 常见的吸附等温线类型 1—Freundlich吸附等温线 2—Langmiur吸附等温线 3—线性吸附等温线 线性吸附等温式 q=KC q — 单位质量吸附剂所吸附的吸附质量K — 吸附平衡常 C — 溶液中吸附质浓度 线性吸附等温式不常见，只是Langmiur吸附等温线和Freundlich吸附等温线在低溶质浓度范围的近似表达。 (6-1) Freundlich吸附等温线 经验方程 (6-2) 式中，K为吸附平衡常数，n 为指数，都是由实验测定的常数。 (6-3) Langmiur吸附等温曲线 生物制品酶等蛋白质分离提取时适合此吸附方程 K—吸附平衡常数 (6—3)式整理，得 (6-4) 以 1/q 对 1／C 作图得直线，其截距为 1／qm ，斜率是K／qm。 树脂吸附剂上发生的离子交换反应 (6-5) HR —— 带一个氢离子的离子交换点 NaR —— 带一个钠离子的离子交换点 (6-6) 交换树脂离子交换基团浓度是固定的，记为 ，则有： (6-7) (6-8) 与Langmiur吸附等温式类似 6.1.2 离子交换吸附 1．强酸性阳离子树脂 强酸性树脂离解能力很强，在酸性或碱性溶液中都能离解和产生离子交换作用， 使用时pH没有限制。 含有强酸性基团，如磺酸基—SO3H，在溶液中离