《制药单元操作技术(下)》教学课件—05吸附与离子交换
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吸附与离子交换
溶剂用量少
只需要少量溶剂作为洗脱剂 避免了溶剂法中的乳化现象
可重复使用，降低成本
用水、稀酸、稀碱或低浓度乙醇等反复清洗即可再 生
缺点
树脂价格贵；品种有限，不能满足复杂要求；操作 繁琐
大网格吸附剂吸附条件选择
1 吸附剂的选择（相似互溶）：
非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质 高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质 中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力 孔径与比表面（孔径6倍于分子直径）
影响吸附的因素
（一）吸附剂结构
1．比表面积
吸附剂的粒径越小，或是 微孔越发达，其比表面积 越大。吸附剂的比表面积 越大，则吸附能越强。
影响吸附的因素
（一）吸附剂结构
2．孔结构
吸附剂的孔结构如图7-6所示。吸 附剂内孔的大小和分布对吸附性能影响 很大。孔径太大，比表面积小，吸附能 力差；孔径太小，则不利于吸附质扩散， 并对直径较大的分子起屏蔽作用，
图21-1界面上分子和内部分子所受的力
吸附过程理论基础
吸附的类型
（1） 物理吸附: 放热小，可逆，单分子层或 多分子层，选择性差
（2） 化学吸附: 放热量大，单分子层，选择 性强
（3） 交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等量 的离子到溶液中
吸附过程理论基础
吸附过程理论基础
物理吸附力的本质
3. 被吸附分子并不影响其余吸附位点的 吸附效应
吸附等温线
兰格谬尔吸附等温线
吸附等温线
吸附等温线
BET吸附等温线（多层吸附）
几种常用的吸附剂
吸附剂必须满足下列要求：①吸附能力强；② 吸附选择性好；③吸附平衡浓度低；④容易再 生和再利用；⑤机械强度好；⑥化学性质稳定； ⑦来源广；⑧价廉。 一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要 求，因此，应根据不同的场合选用。
只需要少量溶剂作为洗脱剂 避免了溶剂法中的乳化现象
可重复使用，降低成本
用水、稀酸、稀碱或低浓度乙醇等反复清洗即可再 生
缺点
树脂价格贵；品种有限，不能满足复杂要求；操作 繁琐
大网格吸附剂吸附条件选择
1 吸附剂的选择（相似互溶）：
非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质 高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质 中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力 孔径与比表面（孔径6倍于分子直径）
影响吸附的因素
（一）吸附剂结构
1．比表面积
吸附剂的粒径越小，或是 微孔越发达，其比表面积 越大。吸附剂的比表面积 越大，则吸附能越强。
影响吸附的因素
（一）吸附剂结构
2．孔结构
吸附剂的孔结构如图7-6所示。吸 附剂内孔的大小和分布对吸附性能影响 很大。孔径太大，比表面积小，吸附能 力差；孔径太小，则不利于吸附质扩散， 并对直径较大的分子起屏蔽作用，
图21-1界面上分子和内部分子所受的力
吸附过程理论基础
吸附的类型
（1） 物理吸附: 放热小，可逆，单分子层或 多分子层，选择性差
（2） 化学吸附: 放热量大，单分子层，选择 性强
（3） 交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等量 的离子到溶液中
吸附过程理论基础
吸附过程理论基础
物理吸附力的本质
3. 被吸附分子并不影响其余吸附位点的 吸附效应
吸附等温线
兰格谬尔吸附等温线
吸附等温线
吸附等温线
BET吸附等温线（多层吸附）
几种常用的吸附剂
吸附剂必须满足下列要求：①吸附能力强；② 吸附选择性好；③吸附平衡浓度低；④容易再 生和再利用；⑤机械强度好；⑥化学性质稳定； ⑦来源广；⑧价廉。 一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要 求，因此，应根据不同的场合选用。
1吸附与离子交换
1吸附与离子交换：a吸附主要是指化学物质在气固或液固两相介质中，在固相中浓度升高的过程，包括一切使使溶质从气象或液相转入固相的反应。
B离子交换，借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。
2固体废物及固体废物的处理与处置：a固体废物是指人类在生产建设，日常生活和其他活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体，半固体废弃物。
B固体废物的处理与处置，是将固体废物焚烧或用其他改变固体废物物理化学生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物的数量，缩小固体废物的体积，减少消除其他危害成分的活动，或将固体废物最终置于环境保护规定要求的场所或设施不再回取的活动。
3温度层结与逆温：a温度层结是指在地球表面上方大气温度随高度变化的情况，即在垂直方向上的气温垂直分布。
B逆温，由于近地层大气的情况比较复杂，有时会出现气温随高度递增的情况，即逆温。
4环境噪声与连续等效A声级：a环境噪声，通常把干扰人们休息，学习和生活，即人们不需要听到或对人体健康有害的声音称为环境噪声。
B等效A声级，将一定时间内不连续的噪声能量用总工作时间进行平均的方法来评价噪声对人的影响，即等效连续A声级，它是一个相同时间T内与起伏噪声能量相等的连续稳态的A声级。
5生态系统与生态平衡：a生态系统就是在一定的空间中共同栖居的生物与其环境之间通过物质循环与能量流动过程而形成的统一整体。
B 生态平衡，生态平衡是生态系统的一种状态，在这种状态下系统的结构组成相对稳定，功能得到最大发挥，物质与能量的流入，流出协调一致，即系统保持高度有序的状态。
6土壤背景值与环境容量：a背景值，亦称自然本底值，是指在不受污染的情况下，组成环境的各要素中与环境污染有关的各元素的含量及其基本化学成分，它反映环境质量的原始状态。
B环境容量是指环境所能承受污染物的最大量。
7水质与水质指标：a水质即水的品质，是指水与其中所含杂质共同表现出的物理、化学和生物的综合特性。
《离子交换与吸附》PPT课件
表3－15 P507解吸稀土四分组结果
组别
工艺条件
成 分（％）
镱镥富集物
1.5%P507－煤油解吸
钇富集物 中稀土富集物 轻稀土富集物
20%P507－煤油解吸 20%TRPO·HNO3－煤油解
吸 3.75 mol/L HNO3
(Yb+Lu)2O3 34.54 Y2O3 43.89
Y2O3 77.78 轻中稀土 3.65
(Sm、Eu、Gd)2O3 26.32
Nd2O3 30.89 轻中稀土 90.17 钇及重稀土 9.83
§ 3.9.4 无机离子交换剂及其应用
无机离子交换剂大致可分为下列六类： （i）铝硅酸盐类：包括天然的蒙脱土，各种沸石及合成的各种
分子筛。 （ii）不溶性多价金属酸式盐，多价金属包括锆、钛、铈、锡等，
24hr。
• 饱和金的树脂在用硫脲解吸前需经过一系列净 化步骤：首先用水洗去夹带的矿泥与木屑，再 用4－5％的NaCN溶液洗去树脂上吸附的铜、铁、 氰络合离子，经水洗后再用20－30g/L H2SO4解 吸树脂上的锌、钴、氰络离子及氰根。
• 解吸剂组成为9％的硫脲[CS(NH2)2]＋3％的硫酸。
浓度为28g/L左右的富钨解析液用氯化铁沉淀并控制 最终PH为3.5～4.5，得到钨精矿.
2. 树脂矿浆法提金 为了从浸出液中提金并尽可能提高金的收率， 提出了树脂矿浆吸附工艺。所用树脂可以是强 碱阴树脂，也可以是弱碱阴树脂，或者混合碱 性（即有季胺基也有叔胺基）的阴树脂。
R O H [A(C u)2 N ] R A(C u)2 N OH
1.从西尔斯盐湖水中离子交换提取钨
美国加利福尼亚州西尔斯盐湖水中含有约70 mg/L WO3，总量估计约为7.7万吨WO3，相当美国钨埋藏量的 50～60％。用离子交换法从母液中回收钨。
生物制药工艺学离子交换学习PPT教案
64
混合床－抗生素脱盐
• 经过第一柱（阳树脂）时，溶液变酸，而经过第二柱（阴树脂）时，溶液 又变碱。
• 链霉素脱盐：强酸1×25和弱碱311×4树脂组成混合床，脱盐效果较好。
65
第八节 新型离子交换剂
• 一、大孔、均孔树脂
• （三）其它结合力：某些树脂对金属离子有特 殊的亲和力。
• 羧酸型树脂
47
五、偶极离子排斥作用：
• 偶极离子
• RSO3-Na+ + H3+NRCOO +Na+
•
R
SO
3
H
+
+
H3+NRCOO
-
H
• 钠盐树脂
• 氢型树脂
R
S
O
3
H3+ NRCOO
-
RSO3-
H
+ 3
NRCOO
48
氢型与钠型磺酸基树脂吸附氨基酸比较
• 选择合适的树脂（如阳离子交换树脂），便可使目的物被离子交换树脂吸附，而杂质较少被吸附。
2
洗脱
• （1）调节洗脱液的pH值。 • （2）用高浓度的同性离子将目的物离子取
代下来。
• 对阳离子交换树脂而言，目的物的pI值愈 大（愈碱），将其洗脱下来所需溶液的pH 值也愈高。
3
离子交换树脂吸附和洗脱过程
• 影响离子交换选择性的因素：
•
离子价与离子水合半径
•
离子价与离子浓度
•
交换环境
•
树脂结构
•
偶极离子排斥
37
一、离子的化合价与水合半径的影响：
• 相对亲和力和相对浓度。 • 电荷效应越强的离子与树脂的亲和力越大，而决定电荷效应的主要因素是价
混合床－抗生素脱盐
• 经过第一柱（阳树脂）时，溶液变酸，而经过第二柱（阴树脂）时，溶液 又变碱。
• 链霉素脱盐：强酸1×25和弱碱311×4树脂组成混合床，脱盐效果较好。
65
第八节 新型离子交换剂
• 一、大孔、均孔树脂
• （三）其它结合力：某些树脂对金属离子有特 殊的亲和力。
• 羧酸型树脂
47
五、偶极离子排斥作用：
• 偶极离子
• RSO3-Na+ + H3+NRCOO +Na+
•
R
SO
3
H
+
+
H3+NRCOO
-
H
• 钠盐树脂
• 氢型树脂
R
S
O
3
H3+ NRCOO
-
RSO3-
H
+ 3
NRCOO
48
氢型与钠型磺酸基树脂吸附氨基酸比较
• 选择合适的树脂（如阳离子交换树脂），便可使目的物被离子交换树脂吸附，而杂质较少被吸附。
2
洗脱
• （1）调节洗脱液的pH值。 • （2）用高浓度的同性离子将目的物离子取
代下来。
• 对阳离子交换树脂而言，目的物的pI值愈 大（愈碱），将其洗脱下来所需溶液的pH 值也愈高。
3
离子交换树脂吸附和洗脱过程
• 影响离子交换选择性的因素：
•
离子价与离子水合半径
•
离子价与离子浓度
•
交换环境
•
树脂结构
•
偶极离子排斥
37
一、离子的化合价与水合半径的影响：
• 相对亲和力和相对浓度。 • 电荷效应越强的离子与树脂的亲和力越大，而决定电荷效应的主要因素是价
生物工程下游技术 吸附与离子交换PPT课件
➢ 已交换离子由树脂表面向本体溶液扩散（膜扩散）。
.
39
离子交换速度
.
40
.
41
6.2.3 影响吸附的因素
考虑三种作用力： （1）固体-溶质 （2）固体-溶剂 （3）溶质-溶剂
吸附剂性质： 吸附容量（a 比表面，b 空隙度） 吸附速度（a 粒度，b 孔径分布） 机械强度（使用寿命）
.
42
吸附质性质: (1) 能使表面张力降低的物质，易为表面所吸附
一般在低浓度范围内成立；
2) b -Langmuir 等温线 (单分子层)-朗格缪尔吸附
q* qmc 或q*qmKbc
Kd c
1Kbc
qm为饱和吸附容量，Kd为吸附平衡的解离常数，Kb为 结合常数
常数测定： 为一直线：截距1/qm; 斜率Kd/qm 此吸附方程适合酶等蛋白质的分离提取。
.
30
Langmuir 吸附等温式
（2） 化学吸附: 放热量大，单分子，选择 性强
（3） 交换吸附:利用离子交换树脂分离生物物质的方 法。吸附剂吸附后同时放出等当量的离子到溶液中
.
4
.
5
物理吸附 分子间力(范德华力)引起 没有选择性 放热较小，约42kJ／mol或更少 多分子层吸附 吸附剂的比表面积和细孔分布影响大
.
6
.
7
交换吸附
分类：
阳离子交换剂：即对阳离子具有交换能力，活性基 团为酸性，又分为强酸性和弱酸性。
阴离子交换剂：即对阴离子具有交换能力，活性基 团为碱性，又分为强碱性和弱碱性。
离子交换树脂命名
强酸性 （1-100） 弱酸性（101-200） 强碱性 （201-300) 弱碱性 （301-400） X 后面交联度
第5章 吸附与离子交换ppt课件
Na2Al2O4·xSiO2H2O = 2 Na+ + Al2O42-.xSiO2H2O
整理版课件
18
2.5 吸附树脂
组成结构：有机高分子聚合物的多孔网状结构
特点：选择性好；解吸容易；机械强度好；流体阻 力较小；价格高。
类型：
非极性吸附剂——芳香族（苯乙烯等）
中等极性吸附剂——脂肪族（甲基丙烯酸酯等）
9
高温炭化
活化,800~900℃
木材、煤、果壳
炭渣
活性炭
隔绝空气，600℃
活化剂：ZnCl2
活性炭种类 颗粒大小 表面积 吸附力 吸附量 洗脱
粉末活性炭 小
大
大
大
难
颗粒活性炭 较小
较大 较小 较小 难
锦纶活性炭 大
小
小
小
易
粉末活性炭
整理版课件
锦纶活性炭 10
活性炭对物质的吸附规律
活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有 机溶剂中的吸附能力。
bp
单组分吸附： q qm 1bp
K Lp(1K Lp) q/qm
多组分吸附：
qi
qmi bi pi 1 bj pj
j 1
整理版课件
26
2）Freundlick方程
q KC1/n 适于中等浓度吸附 式中：K、n——常数；
C——吸附质平衡浓度（g/L） q——吸附量 偏离理想吸附。实际吸附原因：表面不均 匀、吸附分子间的相互作用。
11
表1 木糖废水水质分析结果
CODcr/（mg·l-1） BOD5/（mg·l-1） pH 颜色 SS NH3-N
4628
1750
5.17 褐红色 267 21
第二部分 第三章 离子交换、吸附设备(共51张PPT)
型树脂是透明的球珠，大孔树脂呈不透明的 一般说来，交联度越大，树脂越巩固，在水中不易溶胀。
它是现今应用得最多的离子交换设备。
雾状球珠。随合成原料、工艺条件不同，树 视镜孔和孔灯可以在罐顶也可以在罐壁上。
固体吸附与生物工程关系密切，在原料液处理、除臭、目标产物的别离、精制等方面发挥着重要的作用。 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，一般的商品树脂，每克干树脂可吸附
❖离子交换树脂是能在水溶液中交换离子的固 体，其分子可以分成三个局部：
❖－局部是交联的具有三维空间立体结构的网 络骨架，通常不溶于酸、碱和有机溶媒，化 学稳定性良好；
❖一局部是联结在骨架上的功能基〔活性基〕 ；
❖一局部是活性基所带的相反电荷的离子，称 为可交换离子。
LOGO
离子交换的一般流程如下：
LOGO
3．交联度
❖树脂的性质随着作为交联剂的DVB〔二乙烯 苯 〕的含量不同而有所差异。合成树脂时， 单体中DVB 的含量百分数称为交联度，在商 品树脂中，通常是8%~12%。但合成时，通 过改变它和苯乙烯的混合比，可制出不同含 量的产品。一般说来，交联度越大，树脂越 巩固，在水中不易溶胀。而交联度减少，树 脂变得柔软，容易溶胀。
LOGO
2．固定床离子交换设备
再生剂 升液器
流量计 计量槽
料液
蒸气 NaOH
处理液 碱计量槽
空气
处理液 HCL
(A) 单床
酸计量槽 (B)混合床
图10-4 固定式离子交换装置的流程
LOGO
❖ 这种操作方式使用最广，设备结构较为简单，操作也 很方便。离子交换树脂的下部要用多孔陶土板、粗粒 无烟煤、石英砂等作为支撑体。被处理的溶液从树脂 上方参加，经过分布管使液体均匀分布于整个树脂的 横截面。加料可以是重力加料，也可以是压力加料， 后者要求设备密封。料液与再生剂可以从树脂上方通 过各自的管道和分布器分别进入交换器，树脂支撑下 方的分布管那么便于水的逆洗。柱式离子交换器可用 不锈钢、硬塑料制作，常常用有衬里的碳钢制造，管 道、阀门一般均用塑料制成。固定床离子交换器的再 生方式分成顺流与逆流两种。逆流再生有较好的效果 ，再生剂用量可减少；但要发生树脂层的上浮。
它是现今应用得最多的离子交换设备。
雾状球珠。随合成原料、工艺条件不同，树 视镜孔和孔灯可以在罐顶也可以在罐壁上。
固体吸附与生物工程关系密切，在原料液处理、除臭、目标产物的别离、精制等方面发挥着重要的作用。 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，一般的商品树脂，每克干树脂可吸附
❖离子交换树脂是能在水溶液中交换离子的固 体，其分子可以分成三个局部：
❖－局部是交联的具有三维空间立体结构的网 络骨架，通常不溶于酸、碱和有机溶媒，化 学稳定性良好；
❖一局部是联结在骨架上的功能基〔活性基〕 ；
❖一局部是活性基所带的相反电荷的离子，称 为可交换离子。
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离子交换的一般流程如下：
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3．交联度
❖树脂的性质随着作为交联剂的DVB〔二乙烯 苯 〕的含量不同而有所差异。合成树脂时， 单体中DVB 的含量百分数称为交联度，在商 品树脂中，通常是8%~12%。但合成时，通 过改变它和苯乙烯的混合比，可制出不同含 量的产品。一般说来，交联度越大，树脂越 巩固，在水中不易溶胀。而交联度减少，树 脂变得柔软，容易溶胀。
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2．固定床离子交换设备
再生剂 升液器
流量计 计量槽
料液
蒸气 NaOH
处理液 碱计量槽
空气
处理液 HCL
(A) 单床
酸计量槽 (B)混合床
图10-4 固定式离子交换装置的流程
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❖ 这种操作方式使用最广，设备结构较为简单，操作也 很方便。离子交换树脂的下部要用多孔陶土板、粗粒 无烟煤、石英砂等作为支撑体。被处理的溶液从树脂 上方参加，经过分布管使液体均匀分布于整个树脂的 横截面。加料可以是重力加料，也可以是压力加料， 后者要求设备密封。料液与再生剂可以从树脂上方通 过各自的管道和分布器分别进入交换器，树脂支撑下 方的分布管那么便于水的逆洗。柱式离子交换器可用 不锈钢、硬塑料制作，常常用有衬里的碳钢制造，管 道、阀门一般均用塑料制成。固定床离子交换器的再 生方式分成顺流与逆流两种。逆流再生有较好的效果 ，再生剂用量可减少；但要发生树脂层的上浮。
离子交换与吸附 PPT
H (b a) H：树脂层高
H
提高 需减少（b-a），即压缩工作区的高度，增大
穿透曲线的陡度。（降低流速）
影响工作区高度的因素：溶液的浓度、温度、树脂 颗粒等。高浓度低温度意味着大的工作区。
四、分步淋洗和梯度淋洗
利用离子交换柱进行多组分分离操作时，若使用 恒定组分的溶液，由于各组分洗脱能力的差异，得到 的图谱中各组分峰的排列极不均匀，前紧后松。过紧 密部分分离效果差，过疏松部分洗脱时间长，浪费试 剂。
对阳离子交换树脂，高电荷离子表现很强的吸附能 力，难以洗脱。用浓盐酸处理Fe3+ 中毒的树脂，盐酸浓 度以9-10mol/L为宜，不加热，处理时间不能过长。树脂 在浓盐酸和水中溶胀情况有很大差别，所以常相继用 6mol/L和3mol/L的盐酸洗涤作中间过渡，最后在用水洗。
树脂上微粒沉积也使其中毒。含铁的沉积物可用 还原剂或盐酸破坏。胶体硅常损害强碱性树脂，可用 温热的NaOH处理。其他沉积物可用针对性的试剂使 转成可溶性配合离子除去。
6、交换离子的性质
主要是离子的价态和水化离子的大小。 在树脂内扩散的离子是由于树脂的固定离子库仑 力的吸引而扩散进入的，故离子价态越高，吸引力越 大，扩散速度越快。水化离子越大，则越难扩散。
在非水介质中，交换速度要慢得多，其原因： 树脂在非水溶剂中的溶胀要小得多，只能提供较 低的交换速度。
第三节 离子交换分离实践
R-SO3H+NaOH⇌ R-SO3Na+H2O R-SO3H+NaCl⇌ R-SO3Na+HCl R-SO3Na+CaCl2⇌ (R-SO3)2Ca+2NaCl
（2）弱酸树脂相当于羧酸
R-COOH+NaOH⇌ R-COONa+H2O R-COONa+CaCl2 ⇌ (R-COO)2Ca+2NaCl
H
提高 需减少（b-a），即压缩工作区的高度，增大
穿透曲线的陡度。（降低流速）
影响工作区高度的因素：溶液的浓度、温度、树脂 颗粒等。高浓度低温度意味着大的工作区。
四、分步淋洗和梯度淋洗
利用离子交换柱进行多组分分离操作时，若使用 恒定组分的溶液，由于各组分洗脱能力的差异，得到 的图谱中各组分峰的排列极不均匀，前紧后松。过紧 密部分分离效果差，过疏松部分洗脱时间长，浪费试 剂。
对阳离子交换树脂，高电荷离子表现很强的吸附能 力，难以洗脱。用浓盐酸处理Fe3+ 中毒的树脂，盐酸浓 度以9-10mol/L为宜，不加热，处理时间不能过长。树脂 在浓盐酸和水中溶胀情况有很大差别，所以常相继用 6mol/L和3mol/L的盐酸洗涤作中间过渡，最后在用水洗。
树脂上微粒沉积也使其中毒。含铁的沉积物可用 还原剂或盐酸破坏。胶体硅常损害强碱性树脂，可用 温热的NaOH处理。其他沉积物可用针对性的试剂使 转成可溶性配合离子除去。
6、交换离子的性质
主要是离子的价态和水化离子的大小。 在树脂内扩散的离子是由于树脂的固定离子库仑 力的吸引而扩散进入的，故离子价态越高，吸引力越 大，扩散速度越快。水化离子越大，则越难扩散。
在非水介质中，交换速度要慢得多，其原因： 树脂在非水溶剂中的溶胀要小得多，只能提供较 低的交换速度。
第三节 离子交换分离实践
R-SO3H+NaOH⇌ R-SO3Na+H2O R-SO3H+NaCl⇌ R-SO3Na+HCl R-SO3Na+CaCl2⇌ (R-SO3)2Ca+2NaCl
（2）弱酸树脂相当于羧酸
R-COOH+NaOH⇌ R-COONa+H2O R-COONa+CaCl2 ⇌ (R-COO)2Ca+2NaCl
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常见的吸附类型及其主要特点
吸附作用力 选择性
所需活化能 吸附层
达到平衡所需时间
物理吸附 分子间引力
较差 低
单层或多层 快
化学吸附 化学键合力
较高 高
单层 慢
2、吸附速度与吸附平衡
吸附过程是一个物质传递过程，极限是吸附过 程达到平衡，即吸附剂表面、气相或液相主体 的吸附质浓度不再发生变化。吸附质首先要从 气相或液相主体扩散到吸附剂的外表面（外扩 散），吸附在外表面上（表面吸附），或者从 吸附剂的外表面向颗粒内部的微孔内扩散（内 扩散），在向微孔内扩散过程中吸附在内表面 上（表面吸附）。
吸附过程
料液与吸 附剂接触
Step1
吸附质 被吸附
Step2
料液 流出
Step3
吸附质解 吸附
Step4
吸附法的特点：操作简便、安全、设备简单，操作
过程中pH变化很小，少用或不用有机溶剂，操作条 件温和，适用于热敏性物质分离，但处理能力较低， 吸附剂的吸附性能不太稳定，不能连续操作，劳动强 度大。
二、常用的吸附剂
吸附剂应具备的特征 吸附剂分类： 评价吸附性能的参数
比表面积、孔径
常用的吸附剂
1、活性炭
活性炭种类 粉末活性炭 颗粒活性炭
颗粒大小 小 较小
表面积 大
较大
吸附力 吸附量
大
大
较小 较小
洗脱 难 难
锦纶活性炭
大
小
小
小
易
粉末活性炭
锦纶活性炭
另一种为多种水处理方式的有机结合，主要是在上一种的基础 上，进行了多重处理，而且增加了超滤膜、紫外灯、臭氧等除菌 装置，在对悬浮物、余氯、有机物、重金属、细菌、病毒等都有 很好的去除功能，对于处理水体的适应性强，是目前家用水处理 机最常见的水处理方式。
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家用水处理机的原理及使用维护知识
再一种是在粗滤和活性炭之后，用反渗透膜、纳滤膜进行的高 压分离膜分离，能有效去除有机物及无机盐，口感好，但水体中 矿物元素含量较低，出水量很小（一般情况下为8L/h）。上述所 有的水处理过程都是一个滤材消耗的过程，滤材的有效周期（寿 命）不仅与本身的材质和使用时间有关，还与原水质量、日水处 理量等因素有关，它直接关系到使用成本和水质；另外由于去除 了余氯的净水很容易被细菌所污染，因此必须装有一套高效、长 寿、可靠的消毒系统，才能保证水处理效果。
掌握吸附与离子交换基本原理、工艺过程和 操作方式；
会分析影响吸附与离子交换效果的相关因素 ，能够正确从事吸附与离子交换工艺操作， 能处理吸附与离子交换过程中相关问题。
第一节 吸附(adsorption )
吸附定义 利用吸附剂对液体或气体中某一(些)组分具 有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面。 实质是溶质从液相或气相转移到吸附剂表面的 过程。
吸附平衡
吸附等温线：当吸附剂与溶 液中的溶质达到平衡时，其吸附
量q与溶液中溶质浓度c和温度有
关。
当温度一定时，吸附量q只和 浓度有关， q = Kc
q—单位质量吸附剂所吸附
的吸附质量，kg(溶质)/kg(吸 附剂)；
K—吸附平衡常数，m3（溶
液）/kg（吸附剂）；
c—平衡时气体或液体中吸
附质浓度，kg（溶质）/ m3（气
吸附速度
吸附质从气相或液相主体吸附到吸附剂上 的速度取决于扩散与表面吸附速度。
外扩散速度主要取决于流体的湍动程度、 流体粘度及吸附质的浓度，湍动程度与吸附质 浓度越大，流体粘度越小，外扩散速度越，微孔越大，曲折程度越 小，微孔越短，内扩散速度越大；表面吸附速 度主要取决于吸附面积的大小、吸附力的大小 及反应速度的大小，吸附面积越大，吸附力越 大，反应速度越大，表面吸附速度越大。
一、吸附的基本原理 1、分类
物理吸附 吸附剂和吸附质之间的作用力是分子间引力（范德华力）。
化学吸附
利用吸附剂与吸附质之间的电子转移，发生化学反应而产生的，属于库仑力 范围。它与通常的化学反应不同，吸附剂表面的反应原子保留了它或它们原 来的格子不变。
交换吸附
吸附表面如为极性分子或离子所组成，则它会吸引溶液中带相反电荷的离子而 形成双电层，这种吸附称为极性吸附。同时在吸附剂与溶液间发生离子交换， 即吸附剂吸附离子后，同时要向溶液中放出相应摩尔数的离子。
吸附法应用：一般常用于除臭、脱色、吸湿、防潮
、去热源以及从稀溶液中分离精制某些产品：如酶、 蛋白质、核苷酸、抗生素、氨基酸等。
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家用水处理机的原理及使用维护知识
家用水处理机又称净水器，可直接装在家用出水口，是一种高 效方便的饮用水深度净化装置。
一种为单一的过滤型，主要采用活性炭、PP（聚丙烯）过滤 棉、矿物质滤材中的一种或两种组合进行水处理，仅能除去部分 悬浮物、余氯和有机物，但效果不彻底，容量有限，可能产生二 次污染，只能用作饮用水的初级处理。
（1）变温解吸分离 吸附剂在常温或低温下吸附物 质后，可通过提高温度使被吸附的物质从吸附剂上解 吸下来，吸附剂本身被再生，然后降温（用低温气体 吹扫吸附剂层）进行新一轮的吸附操作。
（2）变压解吸分离 在较高的压力下完成吸附操 作，在较低压力下进行解吸。
（3）洗脱分离 对于热敏性吸附质，常采用混合溶 剂对吸附剂进行洗涤，使吸附质从吸附剂上解吸下来 ，称为洗脱。
体或液体）。
兰格缪尔单分子吸附理论
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；
3、影响吸附的主要因素
吸附剂的性质 吸附质的性质 温度 溶液pH值 盐浓度 吸附物质的浓度与吸附剂量 溶剂
4、吸附质的解析
吸附剂吸附了吸附质后，其吸附能力下降，当吸 附达到饱和后，吸附剂就失去了吸附能力。为了使吸 附剂恢复吸附能力，同时也为了更好地回收吸附质， 需进行解吸操作。解析方式如下：
第五章吸附及离子交换技术
第一节 吸附 第二节 离子交换基本原理 第三节 离子交换树脂 第四节 离子交换技术实施 第五节 离子交换技术的工业应用 第六节 离子交换技术的发展
学习目标
了解吸附剂的性能特点，了解离子交换树脂 的分类、结构特点及离子交换技术的发展；
熟悉常用吸附技术及离子交换树脂命名、理 化性质、功能特性、选择方法、基本计算及 典型生产工艺；