第6章吸附分离法..
第06章_吸附法净化气态污染物
<1.9
（2）硅胶
硅胶的分子式通常用SiO2·nH2O表示。由H2 SiO3溶液经 过缩合、除盐、脱水等处理制得。比表面积达800 m2/g。 工业用的硅胶有球型、无定形、加工成型和粉末状四种。 硅胶是亲水性的极性吸附剂，对不饱和烃、甲醇、水分等 有明显的选择性。主要用于气体和液体的干燥、溶液的脱 水。
活性氧化铝主要用于气体的干燥和液体的脱水，如汽油、 煤油、芳烃等化工产品的脱水；空气、氦、氢气、氯气、 氯化氢和二氧化硫等气体的干燥。
（4）分子筛
沸石分子筛也称为沸石，是硅铝酸金属盐的晶体， 它是一种强极性的吸附剂，对极性分子，特别是 对水有很大的亲和能力，一般比表面积可达750 m2/g，具有很强的选择性。常用于石油馏分的分 离、各种气体和液体的干燥等场合，如从混合二 甲苯中分离出对二甲苯，从空气中分离氧。
氧化铝 10X分子筛
树脂
活性炭
活性炭纤维
2）分类
吸附剂可分为两大类：天然（如硅藻土、白土、天 然沸石等）；人工（主要有活性炭、活性氧化铝、 硅胶、合成沸石分子筛、有机树脂吸附剂等）。
（1）活性炭
活性炭是最常用的非极性吸附剂。为疏水性和亲有 机物的吸附剂，具有很高的比表面积，活性炭的主 体是炭，表面上的官能团较少，极性较弱，对烃类 及衍生物的吸附能力强。
（3）通过微孔的扩散。利用气体在多孔固体中扩散速率的 差别可以将混合物分离。
（4）微孔中的凝聚。多数情况下毛细管上的可凝气体会在 小于其正常蒸气压的压力下在毛细管中凝聚。因此多孔固体 周围的可凝缩气体会在与其孔径对应的压力下在微孔中凝聚。
2）化学吸附：是吸附质和吸附剂分子间的化学键作用所引 起的吸附，也称为“活性吸附”。
化学稳定性好，抗酸耐碱，热稳性高，再生容易。 用于回收气体中的有机气体，脱除废水中的有机物， 脱除水溶液中的色素。
吸附分离单元
吸附分离单元
吸附分离单元是一种用于分离混合物中不同组分的设备或方法。
它利用吸附剂对混合物中不同组分具有不同的吸附能力的原理，实现混合物中各组分的分离。
在吸附分离单元中，通常使用吸附剂（如活性炭、硅胶、分子筛等）作为吸附介质。
当混合物通过吸附剂时，不同组分在吸附剂表面上的吸附能力不同，因此它们在吸附剂上的停留时间和吸附量也不同。
通过控制吸附时间和吸附剂的种类和用量，可以实现对混合物中各组分的有效分离。
吸附分离单元具有操作简便、分离效果好、能耗低等优点，因此在化工、医药、食品等领域得到了广泛应用。
例如，在制药行业中，吸附分离单元可用于提取药物有效成分或去除杂质；在食品行业中，可用于分离果汁中的果肉和果皮等。
需要注意的是，吸附分离单元的分离效果受到多种因素的影响，如混合物的性质、吸附剂的种类和用量、操作条件等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的吸附剂和操作条件，以达到最佳的分离效果。
吸附分离的原理
吸附分离的原理
吸附分离是一种物质分离的常用方法，其原理是通过物质在吸附剂上的不同吸附性质，实现目标物的分离纯化。
吸附剂通常是一种多孔固体材料，具有大量的微观孔隙结构。
这些微孔能够提供大表面积，以增加目标物与吸附剂之间的接触面积。
吸附剂可以选择性地吸附目标物，使其他组分通过，实现目标物的分离。
不同的吸附剂对目标物的选择性吸附是基于物质间的相互作用力。
吸附分离的原理可以归结为两种主要类型：物理吸附和化学吸附。
物理吸附是指目标物与吸附剂之间的非化学吸附，主要通过范德华力、静电力和疏水作用来实现。
物理吸附的主要特点是吸附剂与目标物之间的吸附力较弱，可以通过改变温度和压力等条件来实现目标物的解吸。
化学吸附是指目标物与吸附剂之间发生化学键的吸附，吸附剂与目标物之间形成比较稳定的化学络合物。
化学吸附的主要特点是吸附力较强，不易被改变的外界条件所影响。
在吸附分离的实际应用中，通常需要考虑多种因素，包括吸附剂的选择、操作条件的优化以及吸附剂的再生等。
此外，也可以将不同类型的吸附剂进行组合，以提高分离效果。
总之，吸附分离是一种基于物质在吸附剂上的不同吸附性质实
现目标物分离纯化的方法。
通过选择适当的吸附剂和调节操作条件，可以高效地实现物质的分离纯化。
《分离工程》思考题及习题(整理)(1)
《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论2、生化分离工程有那些特点？3、简述生化分离过程的一般流程？第二章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？3、发酵液中去除杂蛋白的原因是什么？方法主要有那些？7、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？第三章细胞破碎法1、革兰氏阳性菌和阴性菌在细胞壁在组成上有何区别？2、细胞破碎主要有那几种方法？3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？4、何谓化学破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、何谓酶法破碎法？有何特点？常用那几种酶类？第四章萃取分离法1、何谓溶媒萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶媒萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？3、何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？5、某澄清的发酵液中含260mg/l放线菌D, 现用醋酸丁酯进行多级萃取。
已知平衡常数K=57.0，料液流量450升/时，有机相流量20升/时。
为达到此抗生素收率为98%的要求，需要多少级的萃取过程？(计算题)8、何谓双水相萃取？双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？9、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？第五章沉淀分离法1）何谓盐析沉淀？其沉淀机理是什么？有何特点？2) 生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？3) 何谓分步盐析沉淀？4）何谓等电点沉淀？其机理是什么？pH是如何影响pI的？第六章吸附分离法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？5、已知80g的活性炭最多能吸附0.78 mol腺苷三磷酸（ATP），这种吸附过程符合兰缪尔等温线。
其中b=2.0×10E3mol/L,请问在1.2L的料液浓度为多少时才能使活性炭吸附能力达90%? （计算题）★第七章离子交换法1、何谓离子交换法（剂）?一般可分为那几种?2、离子交换剂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？3、pH值是如何影响离子交换分离的？5、在离子交换层析分离过程中，离子交换剂是如何选择的？6、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？7、软水、去离子水的制备工艺路线？★第八章膜分离技术2）膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？3）简述微滤、超滤、纳滤及反渗透膜在膜材料、结构、性能、分离机理及其应用等方面的异同点5）何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？6）膜的清洗及保存方法有那几种？7）膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？第九章层析技术1）何谓色层分离法？可分为那几大类？4）何谓亲和色层分离法？亲和力的本质是什么？亲和色层中常用的亲和关系有那几种？5）何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？6）凝胶层析的原理是什么？何谓排阻极限？第十章电泳技术2、聚丙稀酰胺凝胶电泳的原理什么？影响其操作的因素主要有那些？3、SDS聚丙稀酰胺凝胶电泳原理是什么？有何应用？第十一章结晶法2、何谓过饱和度？饱和度形成有那几种方法？4、结晶法与沉淀法相比较有何区别？综合题1、已知某一氨基酸G是一酸性氨基酸，水溶性随温度升高而升高，pI=6.2，在中性和酸性条件下较稳定。
2021年专升本武汉东湖学院生物制药真题
2021年专升本武汉东湖学院生物制药真题一、填空：1、我国药物的三大药源指的是化学药物、生物药物、中药2、现代生物药物已形成四大类型，包括基因重组多肽和蛋白质、基因药物、天然生化药物、合成与部分合成的生物药物二、选择题：1、以下能用重组DNA技术生产的药物为（B ）A、维生素B、生长素C、肝素D、链霉素2、下面哪一种药物属于多糖类生物药物（C ）A、洛伐他汀B、干扰素C、肝素D、细胞色素C3、能用于防治血栓的酶类药物有（D ）A、SODB、胰岛素C、L-天冬酰胺酶D、尿激酶4、环孢菌素是微生物产生的（A ）A、免疫抑制剂B、酶类药物C、酶抑制剂D、大环内酯类抗生素5、下列属于多肽激素类生物药物的是（D ）A、ATPB、四氢叶酸C、透明质酸D、降钙素6、蛋白质工程技术改造的速效胰岛素机理是（D ）A. 将猪胰岛素B30位改造为丙氨酸，使之和人胰岛素序列一致B. 将A21位替换成甘氨酸，B链末端增加两个精氨酸，使之在pH4溶液中可溶C. 将B29位赖氨酸用长链脂肪酸修饰，改变其皮下扩散和吸收速度D. 将人胰岛素B28位与B29位氨基酸互换，使之不易形成六聚体第二章生物制药工艺技术基础一、填空题1、从生物材料中提取天然大分子药物时，常采用的措施有采用缓冲系统、添加保护剂、抑制水解酶作用等。
2、生化活性物质浓缩可采用的方法有盐析浓缩、有机溶剂沉淀浓缩、超滤浓缩、真空减压浓缩或薄膜浓缩、用葡聚糖凝胶浓缩、用聚乙二醇浓缩3、生化活性物质常用的干燥方法有减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥4、冷冻干燥是在低温、低压条件下，利用水的升华性能而进行的一种干燥方法。
5、微生物菌种的分离和纯化可以用的方法有平板划线法、稀释后涂布平板法。
6、微生物菌种的自然选育是指利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离、筛选排除衰变型菌落，选择维持原有生产水平的菌株。
7、诱变时选择出发菌株时应考虑出发菌株的稳定性、选用具备某种优良特性、对诱变剂敏感、菌种的生理状态及生长发育时间等问题。
第六章吸附分离法
专属吸附 (special sorption)：指在吸附过程中，除了化学键作用 外，尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用。该作用不但可以 使表面电荷改变符号，还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表 面上。
Q = Q0·C /(A+C) 1/Q = 1/Q0 + (A/ Q0)(1/C) Q0——单位表面上达到饱和时间的最大吸附量； A——常数，表示达到1/2 Q0时的平衡浓度。
G
G
lgG
H型
c
G
F型 c
lgK
F型
lgc
1/G
G0/2
当溶0质A浓度甚L型低时，c可能在初始阶段呈现 HL型型，当浓1/c度较高 时，可能表现为 F 型，但统一起来仍属于 L 型的不同区段。
较少引起生物活性物质的变性失活。 缺点： (1) 选择性差，收率不高。 (2)一些无机吸附剂性能不稳定。
4
第一节 吸附法基本概念
一、吸附： 物质从流体相（气体或液体）浓缩到固体 表面从而达到分离的过程称为吸附作用 (adsorption)，在表面上能发生吸附作用 的固体微粒称为吸附剂（adsorbent），而 被吸附的物质称为吸附物（adsorbate）。
三、影响吸附的因素
（一）吸附剂 吸附容量：比表面积、种类、活化状况 吸附速度：颗粒度、孔径 机械强度
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（二）吸附物 能使表面张力降低的物质，易为吸附 溶解度：较小易吸附 极性吸附剂易吸附极性吸附物 同系物吸附量变化有规律 氢键
生物制药工艺学习题 第五章 沉淀法
第六章吸附分离法（习题）一、填空1、吸附剂按其化学结构可分为两大类：一类是有机吸附剂，如、、等；另一类是无机吸附剂，如、、、等。
2、常用的吸附剂有、和等。
3、大孔网状聚合物吸附剂是在树脂聚合时加入致孔剂，待网格骨架固化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或蒸馏水洗将致孔剂去掉，形成不受外界环境条件影响的，其孔径远大于2～4nm，可达，故称“大孔”。
4、大孔网状聚合物吸附剂按骨架的极性强弱，可分为、、和吸附剂四类。
二、选择题1、用大网格高聚物吸附剂吸附的弱酸性物质，一般用下列哪种溶液洗脱（）A.水B.高盐C.低pHD. 高pH2、“类似物容易吸附类似物”的原则,一般极性吸附剂适宜于从何种溶剂中吸附极性物质（）A.极性溶剂B.非极性溶剂C.水D.溶剂3、“类似物容易吸附类似物”的原则, 一般非极性吸附剂适宜于从下列何种溶剂中吸附非极性物质。
（）A.极性溶剂B.非极性溶剂C.三氯甲烷D.溶剂4、下列属于无机吸附剂的是：（）A.白陶土B.活性炭C.淀粉D.纤维素5、活性炭在下列哪种溶剂中吸附能力最强？（）A.水B.甲醇C.乙醇D.三氯甲烷6、关于大孔树脂洗脱条件的说法，错误的是：（）A .最常用的是以高级醇、酮或其水溶液解吸。
B. 对弱酸性物质可用碱来解吸。
C. 对弱碱性物质可用酸来解吸。
D.如吸附系在高浓度盐类溶液中进行时，则常常仅用水洗就能解吸下来。
三、名词解释1、吸附法(adsorption method)：2、大网格高聚物吸附剂（macroreticular adsorbent）：四、问答题1、简述吸附法的定义和特点。
2、影响吸附的因素有哪些？第五章沉淀法（答案）一.填空1.固相析出法主要包括盐析法，有机溶剂沉淀法，等电点沉淀法，结晶法及其它多种沉淀方法等。
2.按照一般的习惯，析出物为晶体时称为结晶法，析出物为无定形固体则称为沉淀法。
3.影响盐析的因素有：无机盐的种类、溶质（蛋白质等）种类的影响、蛋白质浓度的影响、温度的影响、pH的影响4. 结晶包括三个过程：(1) 形成过饱和溶液；(2) 晶核形成；(3) 晶体生长。
化工分离过程第6章吸附与制备色谱
色谱过程的流出曲线和保 留参数
色谱过程可以用其流出曲线（色谱柱出口溶质浓度对时间或洗脱 体积的标绘）来描述和保留参数来表示，见图。
VR
V0
0
0
2
4
6
8
1 .5 .3Leabharlann .2 .15V0：整个柱中的流动相体积，称为滞液量。 VR：溶质从色谱柱一端进样开始直至其从色 Volume 谱柱另一端流出所需的流动相体积，称为该 溶质的保留体积。
至色谱柱
为了节约洗脱过程中流动相的用量，可采用梯度洗脱方法。即洗脱剂的 浓度在洗脱过程中是逐渐增加的，以逐步增强“洗脱力”。这可以采用 简单的双容器梯度洗脱装置来实现。在洗脱过程中，与固定相结合最弱 的组分首先被洗脱下来，然后随着洗脱力的逐步增强，吸附在固定相上 的其它组分按其结合的弱强依次被洗脱。梯度洗脱可以提高分离效果， 是目前在色谱操作中常用的洗脱方法。
5 1
12
13
抽真空
4 3
2 7
15
16
解决办法：为此开发了采用活性炭为吸附剂的吸附流程，可使气相中
的氯苯浓度从约28 mg/L 减少到约1.5 mg/L，并使生产中溶剂损耗减 少约三分之二。研究表明，活性炭可吸附约相当与其装载质量10％的氯 苯，吸附饱和后的活性炭可用水蒸气脱附后重复使用。
6.3 色谱分离的基本 原理
色谱过程中能处理尽可能多的样品
超载和非线性色谱
当上样量逐渐增大，分离效果逐渐变差，分离峰有可能开 始重叠，等温吸附线开始趋向非线性，色谱峰的形状开始偏离 高斯分布。称之为“超载”（overload）。依上样形态的不同， 超载可分为浓度超载和体积超载。
为了定量地定义超载，有人建议：与理想的线性色谱过程
《大气污染控制工程》第6章 吸附法净化气态污染物
下降。真实吸附 固体表面是不均匀的，各 化学中心的能量不相等； 吸附热随θ的增加而线性
下降。真实吸附
物理吸附。同朗格谬尔， 多层吸附
方程式型式
A
V Vm
KpA 1 KpA
A Bp1A/ n
A
1 f
ln(KpA )
p (c 1)p V (p0 p) Vmcp0
5
6
区，即吸附区、再生区、冷却
区。吸附、再生和冷却过程都
是连续进行的。
回转床吸附器
1-废气 2-净化气 3-解吸废气 4-再生热空气 5-冷却气6- 冷却废气
一、吸附装置
流动床吸附器
1-净化气 2-废气 3-过热蒸气 4-预热段 5-解吸蒸气 6-输送用空气 7-回收的有机物质 8-冷凝水
3.流动床吸附器 流动床吸附器的特点是
适用范围 物理吸附 与化学吸
附
同上
化学吸附
物理吸附
二、吸附速率
吸附过程： ➢ 外扩散（气体主体 外表面） ➢ 内扩散（外表面 内表面） ➢ 吸附
➢ 脱附 ➢ 内扩散(内表面 外表面) ➢ 外扩散(外表面 气体主体)
控制步骤：扩散阻力
吸附过程示意图
二、吸附速率
外扩散传质速率：
dqA
d
kYap (YA
[(z-za)ρsXT+zaρs(1-ƒ)XT ]
二、固定床吸附器计算
全床层饱和度：
S
达到破点时床层吸附的 吸附质的量 达到吸附平衡时床层吸 附的吸附质的总量
(z za )sXT za s (1 f )XT zsXT
z fza z
吸附分离原理
吸附分离原理
吸附分离是一种常用的分离技术，其原理基于物质在固体表面上的吸附作用。
在吸附分离过程中，固体材料通常被称为吸附剂，而待分离的物质则被称为吸附质。
吸附分离的基本原理是根据物质在固体表面与周围环境的相互作用力的不同来实现分离。
吸附剂通常具有一定的活性位点或孔隙结构，可以吸附吸附质分子。
吸附剂与吸附质之间的相互作用力可以是物理吸附或化学吸附。
物理吸附是由于吸附剂表面静电相互作用力、范德华力等引起的，通常是可逆的吸附过程。
化学吸附是由于吸附剂表面与吸附质之间发生化学反应而产生的吸附力，一般是不可逆的吸附过程。
在吸附分离过程中，吸附质在与吸附剂接触后会被吸附到吸附剂表面上，从而与其他物质分离开来。
分离的效果取决于吸附剂的选择以及吸附质与吸附剂之间的亲和力。
吸附分离技术在许多领域都有应用，包括化学工程、环境工程、生物技术等。
通过选择合适的吸附剂和调节吸附条件，可以实现对不同物质的分离纯化，提高产品的纯度和质量。
总之，吸附分离是一种基于物质在固体表面上的吸附作用实现分离的技术。
它在实际应用中具有广泛的用途，是一种有效的分离手段。
第六章-吸附分离PPT课件
阴离子交换剂
19
• 强碱性阴离子交换剂 一种含三甲胺基称为强碱I型，另一种含二甲
基-β-羟基-乙基胺基团，称为II型。对使用的pH 范围没有限制。
• 弱碱性阴离子交换剂 功能团可以是伯胺基-NH2、仲胺基=NH、叔
胺基≡N和吡啶等。其交换能力随pH变化而变化， pH越低，交换能力越大。与OH离子结合能力较 强，易再生成羟型，耗碱量少。
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• 离子交换容量：单位质量或单位体积的离 子交换剂所能吸附的一价离子的量（毫摩 尔数），是表征离子交换能力的主要参数。
21
• 吸附剂的制备
苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的聚合物最为常用，对其 侧链进行改造也可成为离子交换介质。
聚合过程中加入一种惰性成分，不参与反应，但能与 单体互溶，当用悬浮聚合合成时，它还必需不溶于水或微 溶于水。这种惰性组分可以是线性高分子聚合物，也可以 是能溶胀或不能溶胀聚合物的溶剂，其中以不能溶胀聚合 物的溶剂效果最好，用的也较普遍，称为致孔剂。在聚合 过程中，在聚合的液滴内，逐渐形成无数的凝胶微粒，四 周为惰性组分所包围。聚合结束后，利用溶剂萃取或水蒸 气蒸馏的方式将溶剂去除，因而留下了孔隙，形成大网格 结构。一般大网格吸附剂的颗粒直径为0.5mm～数mm左右。
q＝f（c ，T ） 一般吸附在恒温下进行，q只是c的函数，q与 c的关系曲线称为吸附等温线（adsorption isotherm）。
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• Henry型吸附平衡
可以把离子交换树脂看作固体的酸或碱。
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• 阴离子交换剂anion exchanger：可交换阴离子， 活性基团为碱性。如有机胺。
• 阳离子交换剂cation exc基。
功能团的电离程度决定了树脂的酸性或碱性 的强弱。根据具有离子交换能力的pH范围不同， 分为强酸性阳离子、弱酸性阳离子交换剂，强碱 性阴离子、弱碱性阴离子交换剂。
生物制药工艺学习题选择填空
第一章生物药物概述一、填空：1、我国药物的三大药源指的是化学药物、生物药物、中药2、现代生物药物已形成四大类型，包括基因重组多肽和蛋白质、基因药物、天然生化药物、合成与部分合成的生物药物二、选择题：1、以下能用重组DNA技术生产的药物为（B）A、维生素B、生长素C、肝素D、链霉素2、下面哪一种药物属于多糖类生物药物（C）A、洛伐他汀B、干扰素C、肝素D、细胞色素C3、能用于防治血栓的酶类药物有（D）A、SODB、胰岛素C、L-天冬酰胺酶D、尿激酶4、环孢菌素是微生物产生的（A）A、免疫抑制剂B、酶类药物C、酶抑制剂D、大环内酯类抗生素5、下列属于多肽激素类生物药物的是（D）A、ATPB、四氢叶酸C、透明质酸D、降钙素6、蛋白质工程技术改造的速效胰岛素机理是（D）A. 将猪胰岛素B30位改造为丙氨酸，使之和人胰岛素序列一致B. 将A21位替换成甘氨酸，B链末端增加两个精氨酸，使之在pH4溶液中可溶C. 将B29位赖氨酸用长链脂肪酸修饰，改变其皮下扩散和吸收速度D. 将人胰岛素B28位与B29位氨基酸互换，使之不易形成六聚体第二章生物制药工艺技术基础一、填空题1、从生物材料中提取天然大分子药物时，常采用的措施有采用缓冲系统、添加保护剂、抑制水解酶作用等。
2、生化活性物质浓缩可采用的方法有盐析浓缩、有机溶剂沉淀浓缩、超滤浓缩、真空减压浓缩或薄膜浓缩、用葡聚糖凝胶浓缩、用聚乙二醇浓缩3、生化活性物质常用的干燥方法有减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥4、冷冻干燥是在低温、低压条件下，利用水的升华性能而进行的一种干燥方法。
5、微生物菌种的分离和纯化可以用的方法有平板划线法、稀释后涂布平板法。
6、微生物菌种的自然选育是指利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离、筛选排除衰变型菌落，选择维持原有生产水平的菌株。
7、诱变时选择出发菌株时应考虑出发菌株的稳定性、选用具备某种优良特性、对诱变剂敏感、菌种的生理状态及生长发育时间等问题。
第六章-吸附分离PPT课件
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• 从离子交换介质上洗脱
• 阶段洗脱法 分段改变洗脱液中的pH或盐浓度，使吸附在
柱上的各组分洗脱下来。
洗 脱 剂 浓 度
操作时间
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• 梯度洗脱法 连续改变洗脱液中的pH或盐浓度，使吸附在
柱上的各组分被洗脱下来。通常采用一种低浓度 的盐溶液为起始溶液，另一种高浓度的盐溶液做 为最终溶液。两者通过一混合器混合。优于阶段 法。
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• 离子交换容量：单位质量或单位体积的离 子交换剂所能吸附的一价离子的量（毫摩 尔数），是表征离子交换能力的主要参数。
21
• 吸附剂的制备
苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的聚合物最为常用，对其 侧链进行改造也可成为离子交换介质。
聚合过程中加入一种惰性成分，不参与反应，但能与 单体互溶，当用悬浮聚合合成时，它还必需不溶于水或微 溶于水。这种惰性组分可以是线性高分子聚合物，也可以 是能溶胀或不能溶胀聚合物的溶剂，其中以不能溶胀聚合 物的溶剂效果最好，用的也较普遍，称为致孔剂。在聚合 过程中，在聚合的液滴内，逐渐形成无数的凝胶微粒，四 周为惰性组分所包围。聚合结束后，利用溶剂萃取或水蒸 气蒸馏的方式将溶剂去除，因而留下了孔隙，形成大网格 结构。一般大网格吸附剂的颗粒直径为0.5mm～数mm左右。
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• 6.7 移动床和模拟移动床吸附
• 移动床(moving bed) 希望能象气体吸收操作的液相那样，吸附操
作中的固相可以连续输入和排出吸附塔，与料液 形成逆流接触流动，则可实现连续稳态的吸附操 作。
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• 模拟移动床
由于固相吸附剂移动不便且易造成堵塞。可 固定吸附剂，而移动切换液相（包括料液和洗脱 液）的入口和出口位置，如同移动固相一样，产 生与移动床相同的效果。
环境工程原理6. 吸附机理
BET方程(Brumaucr、Emmett、Teller)
该方程是Brunauer、Emmett和Tdler等人基于多分子层吸附模型推导出来的。 BET理论认为吸附过程取决于范德华力。由于这种力的作用，可使吸附质在吸附 剂表面吸附一层以后，再一层一层吸附下去，只不过逐渐减弱而已。 BET吸附模型是在朗格缪尔等温吸附模型基础上建立起来的，BET方程是等温多 分子层的吸附模型，其假定条件为： a. 吸附剂表面为多分子层吸附； b. 被吸附组分之间没有相互作用力，吸附的分子可以累叠，而每层的吸附服从朗 格缪尔吸附模型； c. 第一层吸附释放的热量为物理吸附热，第二层以上吸附释放的热量为液化热； d. 总吸附量为各层吸附量的总和。
按吸附剂再生方法分类
吸附过程还可以根据吸附剂的再生方法分为变温吸附 (tempera1ure swing adsorption，TSA)和变压吸附(pressure swing adsorption，PSA)。在TSA循环中，吸附剂主要靠加热法得到再 生。一般加热是借助预热清洗气体来实现，每个加热一冷却循 环通常需要数小时乃至数十小时。因此，TSA几乎专门用于处 理量较小的物料的分离。 PSA循环过程是通过改变系统的压力来实现的。系统加压 时，吸附质被吸附剂吸附，系统降低压力，则吸附剂发生解吸， 再通过惰性气体的清洗，吸附剂得到再生。由于压力的改变可 以在极短时间内完成，所以PSA循环过程通常只需要数分钟乃 至数秒钟。PSA循环过程被广泛用于大通量气体混合物的分离。
设吸附剂表面覆盖率为θ，则θ可以表示为 θ=q/qm 式中：qm——吸附剂表面所有吸附点均被吸附质覆盖时的吸附量，即饱和 吸附量。 气体的脱附速率与汐成正比，可以表示为kdθ，气体的吸附速率与剩余吸附 面积(1—θ) 和气体分压成正比，可以表示为kap(1一θ)。吸附达到平衡时， 吸附速率与脱附速率相等，则 θ/(1-θ)=kap/kd 式中：ka——吸附速率常数； kd——脱附速率常数。
第6章气固、液固传质分离过程
II型 和 IV型 等温线
nad
II
B p/p0
IV
B p/p0
多层吸附 (从点 B开始) 对无孔材料比较适用
在低压下类似于 II 型 在高压下发生孔内冷凝
第6章气固、液固传质分离过程
nad
III型 和 V型 等温线
nad
III p/p0
V p/p0
吸附质之间具有强相互 作用, 比如当水分子吸附 到疏水性活性炭上时
(2) Langmuir-Freundlich方程的扩展式
Langmuir方程扩展式和Langmuir-Freundlich方程 的扩展式缺乏热力学一致性，故理论依据不充分， 只具有半经验性质，但应用起来比较简便。
第6章气固、液固传质分离过程
吸附过程的传质
一、 吸附机理
吸附质在吸附剂的多孔表面上的吸附过程分四步：
第六章 气固、液固传质分离过程
主要内容及要求：
1.学习并掌握吸附的基本原理、吸附平衡、吸 附动力学、吸附过程及设备。
2.结晶过程的热力学和动力学基础，吸附、结 晶设备及流程。
3.了解膜分离的基本原理、过程分类、膜和膜 组件的类型以及膜分离技术的应用。
第6章气固、液固传质分离过程
6.1 吸附分离过程 6.1.1 吸附过程基础 6.1.2 吸附分离过程与技术
（3）物理吸附的吸附质分子可通过降低压力的方法 解吸，而化学吸附的吸附质分子的解吸要困难得多， 往往是不可逆的；
（4）物理吸附可以是单分子层吸附也可以是多分子 层吸附，而化学吸附通常只是单分子层吸附，某些情 况下，化学吸附单分子层上还可能发生物理吸附；
（5）物理吸附瞬时发生，而化学吸附一般需要达到 一定的活化能后才发生。
吸附平衡关系通常用等温下吸附剂上吸 附质的含量与流体相中吸附质的浓度或分压 间的关系表示（吸附等温线）。
氢氦分离的方法有哪些
氢氦分离的方法有哪些氢氦分离是指将混合气体中的氢气和氦气分离开来的过程。
目前常用的氢氦分离方法主要包括膜分离法、吸附分离法、液体空分法、凝聚法和选择性膜分离法等。
下面将对这些方法进行详细介绍。
1. 膜分离法：膜分离法是一种通过膜对氢氦混合气体进行分离的方法。
常用的膜材料包括聚合物膜、无机膜、金属膜等。
膜分离法的工作原理是利用膜的渗透性，通过压差驱动氢气透过膜，而氦气则被阻挡住，从而实现氢氦分离。
膜分离法具有操作简便、设备体积小、能耗低等优点。
2. 吸附分离法：吸附分离法是利用吸附材料对氢氦混合气体进行分离的方法。
吸附分离法通常采用固体吸附剂，如活性炭、分子筛等。
当氢气和氦气进入吸附床时，氢气会被吸附剂选择性吸附，而氦气则相对不易被吸附，从而实现氢氦分离。
吸附分离法具有操作简单、适用范围广等优点。
3. 液体空分法：液体空分法是一种将氢氦混合气体溶于液体中，利用液体特性分离氢氦的方法。
常用的液体空分法包括浸渍法、深冷法等。
在浸渍法中，混合气体通过液体吸收，溶解度差异使得氢气和氦气在液体中分离。
而深冷法则是通过将混合气体冷却至氦的沸点以下，使氦气液化，而氢气则仍然保持在气态，从而实现氢氦分离。
4. 凝聚法：凝聚法是利用凝聚性质将氢氦混合气体分离的方法。
凝聚法通常是通过对混合气体进行适当的降温，使得氦气达到液态，而氢气依然是气态，从而实现氢氦分离。
凝聚法在液体氦的应用领域较为广泛，例如低温物理实验室中的液氦制备，液氦均质等。
5. 选择性膜分离法：选择性膜分离法是一种利用具有选择性透气性能的膜材料对氢氦混合气体进行分离的方法。
与传统膜分离法不同的是，选择性膜分离法中的膜材料能够选择性地通过氢气而排斥氦气。
目前研究者已经开发出一些具有高氢气透过性和低氦气透过性的选择性膜材料，例如聚合物膜、金属有机框架等。
选择性膜分离法具有高分离效率、能耗低、操作简便等优点，因此在氢氦分离领域具有广泛的应用前景。
总而言之，氢氦分离的方法有膜分离法、吸附分离法、液体空分法、凝聚法和选择性膜分离法等。
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（三）环境的影响 1、溶剂：单溶剂易吸附，混合溶剂易解吸 2、pH值：PI 3、温度 4、盐的浓度：可能阻止、可能促进
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（四）吸附物浓度和吸附剂用量
对蛋白质或酶进行分离时要求浓度 1%以下。 吸附剂用量。
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第二节 几种常用的吸附剂
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无机：白陶土、氧化铝、硅胶、硅藻土 有机：活性炭、纤维素、大孔吸附树脂等 一、活性炭(activated carbon ) 粉末状，颗粒状，锦纶活性炭 是吸附能力很强的非极性吸附剂 溶剂中吸附力： 水>乙醇>甲醇>酯>丙酮>氯仿 去色素、热原，用量0.02~1% 加热活化 pH影响
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特点
1、选择性好、解吸容易、理化性质稳定、 机械强度好、可反复使用等优点。 2、其孔隙大小、骨架结构和极性，可按 照需要，根据不同的原料和合成条件而 改变，因此可适用于吸附各种有机化合 物。 3、适合弱电解质及非离子型化合物分离。
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第一节 吸附法基本概念
一、吸附： 物质从流体相（气体或液体）浓缩到固体 表面从而达到分离的过程称为吸附作用 (adsorption)，在表面上能发生吸附作用 的固体微粒称为吸附剂（adsorbent），而 被吸附的物质称为吸附物（adsorbate）。
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二、吸附类型
项目 作用力 吸附热 选择性 吸附速度 吸附分子层 物理吸附 范德华力 较小,接近液化热 几乎没有 较快,需要的活化能很小 单分子或多分子层 化学吸附 化学键力 较大,接近反应热 有选择性 慢,需要一定的活化能 单分子
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氧化铝或硅胶为吸附剂
• 洗脱剂从极性低的开始逐渐增加极性。
• 次序：石油醚、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、 丙酮、乙醇、甲醇、水 、乙酸。
[层 析] 的浓缩液 Al2O3 吸附,20℃以下 (4000u/ml) [洗 脱] 丙酮,水(80%) [冷冻结晶] 丙酮 5~6 倍
维生素 B12 ——————→ 吸附柱层析 ————→ 洗脱液 —————→维生素 B12 结晶
第六章 吸附分离法
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• 吸附法(adsorption method)指利用吸附 作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸 附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性 物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物 和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的的 方法。
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优点： (1)设备简单、操作简便、价廉、安全。 (性失活。 缺点： (1) 选择性差，收率不高。 (2)一些无机吸附剂性能不稳定。
[层 析] 的浓缩液 Al2O3 吸附,20℃以下 (4000u/ml) [洗 脱] 丙酮,水(80%) [冷冻结晶] 丙酮 5~6 倍 维生素 B12 ——————→ 吸附柱层析 ————→ 洗脱液 —————→维生素 B12 结晶
影响因素： • (1) Al2O3的颗粒度要均匀，流速控制要很慢； • (2) 温度宜在 20℃以下层析，洗脱在室温中进行； • (3) 利用B12在丙酮中不溶的特性，在冰冻条件 下结晶3天，结晶析出。
洗脱液————→粗制品——————→溶解液————→结晶 (放线酮 90%)
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第三节 大孔网状聚合物吸附剂
大网格吸附剂(macroreticular adsorbent ) （大孔网状树脂，macroreticular resin ） 在树脂聚合时加入惰性的致孔剂，待网格 骨架固化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或 蒸馏水洗将致孔剂去掉，形成不受外界环境条 件影响的孔隙，其孔径远大于2～4nm，可达 100nm，故称“大孔”。 吸附能力不同 分子量大小
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活性炭为吸附剂
• 洗脱剂从极性高的开始逐渐降低极性。
• 次序：水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、氯 仿。
[提取制霉菌素] 菌丝——————→ 制霉菌素 [板框过滤] ↗ [吸附] 活性炭 [减压浓缩] [溶解] 用醋酸丁酯溶解 [解吸] 用氯仿洗脱 2 次 [脱色] 活性炭 发酵液—————→ 滤液————→炭饼————————→
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七、硅胶(Silica gel)
SiO2· nH2O 硅胶表面的硅羟基能吸附多量的水，称自 由水，活性随自由水含量增加而下降。
能吸附非极性化合物和极性化合物
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CoQ10制备
•
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洗脱剂的选择
• 极性溶质：极性大的溶剂洗脱能力就大； • 非极性溶质：极性小的溶剂洗脱能力就 大。
• 常用洗脱剂排序（极性增大）： 石油醚<甲苯< 乙醚<氯仿< 乙酸乙酯< 丙酮< 乙 醇<甲醇 <水 <乙酸
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三、影响吸附的因素
（一）吸附剂 吸附容量：比表面积、种类、活化状况 吸附速度：颗粒度、孔径 机械强度
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（二）吸附物 能使表面张力降低的物质，易为吸附 溶解度：较小易吸附 极性吸附剂易吸附极性吸附物 同系物吸附量变化有规律 氢键
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吸附剂及被吸附物极性对吸附的影响
• 极性吸附剂易吸附极性物质，非极 性吸附剂易吸附非极性物质； • 极性吸附剂适宜从非极性溶剂中吸 附极性物质； • 非极性吸附剂适宜从极性溶剂中吸 附非极性物质。
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二、人造沸石(zeolite )
无机阳离子交换剂 Na2 Al2O4·xSiO2·yH2O Na2Al2O4=2Na++Al2O42-
Na 2 Z 2M M2 Z 2Na
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•
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三、磷酸钙凝胶
磷酸钙 磷酸氢钙 羟基磷灰石
主要是其中的钙与蛋白质的负电基团结合
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胰岛素纯化
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辅酶A制备
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活性炭提取放线酮
[提取制霉菌素] 菌丝——————→ 制霉菌素 [板框过滤] ↗ [吸附] 活性炭 [减压浓缩] [溶解] 用醋酸丁酯溶解 [解吸] 用氯仿洗脱 2 次 [脱色] 活性炭 发酵液—————→ 滤液————→炭饼————————→
洗脱液————→粗制品——————→溶解液————→结晶 (放线酮 90%)
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四、白陶土(Kaolin )
可作为助滤剂与去除热原的吸附剂
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五、氢氧化铝凝胶
将氨水或碱液 加入铝盐形 成的无定形 凝胶； 吸附能力和陈 化程度有关。
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六、氧化铝(Aluminum oxide)
适用于亲脂成分的分离 1、碱性氧化铝： 2、中性氧化铝： 3、酸性氧化铝：
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氧化铝吸附层析纯化维生素B12