第六章吸附分离法
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。
水质工程学 第六章 吸附与吸收
1．Langmuir等温式
Langmuir假设吸附剂表面均一，各处的吸附能相同：吸 附是单分子层的，当吸附剂表面为吸附质饱和时，其吸附 量达到最大值；在吸附剂表面上的各个吸附点间没有吸附 质转移运动；达动态平衡状态时，吸附和脱附速度相等。
式中
qe
abce 1 bce
qe-平衡吸附量
ce-液相平衡浓度
3．表面化学性质
吸附剂在制造过程中会形成一定量的不均匀表面氧化物， 其成分和数量随原料和活化工艺不同而异。一般把表面氧化 物分成酸性的和碱性的两大类.经常指的酸性氧化物基因有： 羧基、酚羟基、醌型羰基、正内酯基、萤光型内酯基、羧酸 酐基及环式过氧基等。酸性氧化物在低温（＜500℃）活化 时形成。对于碱性氧化物的说法尚有分歧．碱性氧化物在高 温（800～1000℃）活化时形成，在溶液中吸附酸性物。
也不同。总吸附量等于各层吸附量之和。由此导出的二常数
B.E.T.等温式为：
qe
cs
ce
Bac e
1 B
1ce
/
cs
式中 cs—吸附质的饱和浓度； B—常数，与吸附剂和吸附质的相互作用能有关。
3．Freundlich等温式
此为指数函数型式的经验公式：
qe
Kc
1 e
/
n
式中，K称为Freundlich吸附系数，n为常数，通常大于1。
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，
通常将孔半径大于0.1μm的称为大孔，2×10-3～0.1μm 的称为过渡孔，而小于2×10-3的称为微孔。大部分吸附表 面积由微孔提供。采用不同的原料和活化工艺制备的吸附 剂其孔径分布是不同的。再生情况也影响孔的结构。分子 筛因其孔径分布十分均匀，而对某些特定大小的分子具有 很高的选择吸附性。
第六章 吸附分离
第六章 吸 附 分 离
1. 离子交换吸附特点
1） 吸附剂其它性质不变，对相反离子的吸附是动态 平衡过程。 2）吸附强弱与吸附剂表面的电荷密度有关。 3）吸附强弱取决于被吸附离子的电荷数与离子的水 化半径大小。离子带电荷越多，在吸附剂表面的吸 附力越强；电荷相同时，水化半径越小，越易被吸 附。 4）吸附有电性选择性，吸附相反电荷离子。
第六章 吸 附 分 离
产生吸附原因---吸附作用力 物理吸附，化学吸附，固液相多种相互作用力
离疏亲 子水和 交作吸 换用附 吸吸 附附
第六章 吸 附 分 离
3. 吸附剂（adsorbent）
固体表面对溶质的吸附作用是由固体的表面力所引 起。表面上能发生吸附作用的固体称为吸附剂，是 吸附作用的主体。
第六章 吸 附 分 离
吸引力
合力
5）作用力与分子间距关系 分子间距离大时，范德华力
较弱。分子间距离小，范德
吸引力
华力增大，有利于分子间吸
附。当距离过小时，产生推
距离
0
A
推斥力
B 斥力。 最佳距离为吸附分子中心间
的距离比一个分子半径稍大
一点OA， 吸附物分子处于
最稳定状态。
推斥力
第六章 吸 附 分 离
第六章 吸 附 分 离
第六章 吸 附 分 离
一、吸附分离概述 二、吸附的理论基础 三、离子交换吸附 四、生物分子的吸附类型 五、吸附分离工艺
第六章 吸 附 分 离
一. 吸附分离概述
1. 吸附（adsorption） 吸附是相转移过程，溶质从气相或液相转移到固相
发生在表面----吸附？？ 发生在全相----吸收？？
《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。
第五章 萃取法 第六章 沉淀法和吸附法
3） SC—CO2的细胞破壁技术
SC—CO2的以下一些性质有利于细胞破碎：
①在近临界点，SC—CO2 的微小压力变化导致其体
积变化很大，其能量变化很大，所以SC—CO2可 破坏较厚的细胞壁，如常见的酵母等。
② SC—CO2 对细胞壁中的少量脂类有萃取作用，会
破坏细胞壁的化学结构，造成细胞壁在某些位置上
反胶团的物理化学特性反胶团的临界胶团浓度反胶团含水率w注入法相转移法溶解法生理活性物质的分离农缩1反胶团萃取原理2蛋白质的溶解3反胶团萃取氨基酸分离特性2酶蛋白质萃取特性静电性相互作用立体性相互作用其他的相互作用在分离工艺中的应用1通过三步分离操作分离了核糖核酸酶a细胞色素c和溶菌酶
生物工业下游技术
SC—C02作为酶促反应介质的优点
①与水相比较，脂溶性底物和产物可溶于SC—C02 中，酶蛋白不溶解，有利于三者的分离。 ②产品回收时，不需要处理大量的稀水溶液，因而不 产生废水污染问题。 ③与其他非水相有机溶剂中的酶催化反应相比，SC— C02更适合与生物、食品相关的产品体系，产物分 离简单。 ④与萃取一样， SC—C02中的质量传递速度快，在临 界点附近，溶解能力和介电常数对温度和压力敏感， 可控制反应速度和反应平衡。
六、SC—C02萃取流程 及在生物、食品工业中的应用
１．SC—C02萃取流程： 萃取流程基本上是由萃取工段和分离工段 (溶质和C02的分离)组合而成。代表性的三种 流程的模式图。 ２． 在生物、食品等工业中的应用： 1）生物活性物质和生物制品的提取 2）超临界状态下的酶促反应 3） SC—C02的细胞破壁技术
１、 SC—C02萃取： 天然产品中通常含有许多不同的化学成分；对同 一天然产品用不同方法或不同萃取剂提取得到的制品， 其组分是不同的。逐步增加溶剂C02 的溶解能力，可 以获得各种质量不同的萃取产物。 ２、拖带剂的作用： 添加拖带剂即辅助溶剂，可增加物质的溶解度和 萃取选择性。如在C02 中添加约14％的丙酮后，甘油 酯的溶解度增加22倍。纯C02几乎不能从咖啡豆中萃 取咖啡因，但在加湿(水)的SC—C02 中，因为生成了 具有极性的H2CO3，在一定的条件下，能选择性地溶 解萃取极性的咖啡因。
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。
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）。
中药化学-6第六章--黄酮类化合物
红色（pH <7） 紫色（pH= 8.5） 蓝色（pH>8.5）
OO
++
OO
无
二氢黄酮 二氢黄酮
二氢查耳 黄烷醇类 异黄酮（无或微黄色）
二氢异黄酮
二．旋光性：
旋光性 取决于
不对称碳原子的有无
有
无
所有黄酮苷（糖） 游离黄酮 二氢黄酮 二氢黄酮醇 二氢异黄酮 黄烷醇类
O2*
O
（2-位）
O* *
OH O
TLC、PPC
5．与五氯化锑反应
五氯化锑 (SdCl5)： 查耳酮特征性显色反应 (红或紫红色沉淀) 黄酮、二氢黄酮、黄酮醇类呈橙色。
6．其他显色反应
Gibbˊs反应：酚羟基对位活泼质子的特征（蓝 或蓝绿色）
第三节 黄酮类化合物的提取、分离 一．提取方法 —— 溶剂法
溶剂法 关键 溶剂的选择 选择依据 黄酮类成分的存在状态（游离、苷）及溶解性
五．显色反应
1．还原显色反应
反应类型
鉴别特征
鉴别意义
备注
盐酸-镁粉 黄酮、二氢黄酮、 红~紫红 黄酮类特征性 假阳性
反应
黄酮醇、二氢黄酮醇 红~紫红 鉴别反应
（花色素
）
（最常用）
查耳酮、橙酮、 （-）
儿茶素类、异黄酮 （-）
四氢硼钠 还原反应
二氢黄酮、二氢黄酮醇 红~紫红 二氢黄酮类特有
其它黄酮类
23 4
HO
5'
HO
65
OH
OH
6'
glc O O
O
红花苷
二氢查耳酮（+）儿茶素
OH
HO
OH
OH
《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
生物制药工艺学总结(大致按要求整理)
生物制药工艺学名词: 10个20分；选择10个10分；填空10个20分；简答5个30分；论述2个20分。
第一章生物药物概述1.药.、生物药物、生物制品药物：用于预防、治疗或诊断疾病或调节机体生理功能、促进机体康复保健的物质, 有4大类：预防药、治疗药、诊断药和康复保健药。
生物药物．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．, ．综合应用生物与医学、生物化学与分．．．．: ．是利用生物体、生物组织、细胞或其成分子生物学、微生物学与免疫学、物理化学与工程学和药学的原理与方法进行加工、制造而成的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一大类预防、诊断、治疗和康复保健的制品。
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．广义: 从动物、植物、微生物和海洋生物为原料等制取的各种天然生物活性物质以及人工合成或半合成的天然物质类似物；还包括生物工程技术制造生产的新生物技术药物。
医学生物制品：一般指：用微生物（包括细菌、噬菌体、立克次体、病毒等）、微生物代谢产物、动物毒素、人或动物的血液或组织等加工制成的预防、治疗和诊断特定传染病或其它有关疾病的免疫制剂, 主要指菌苗、疫苗、毒素、应变原与血液制品等。
《新生物制品审批办法》生物制品定义: 是应用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种动物和人源的组织和液体等生物材料制备的, 用于人类疾病预防、治疗和诊断的药品。
2..基因重组药物（基因工程药物）与基因药物有什么区别？基因重组药物属于基因工程药物, 这类药物主要是应用基因工程和蛋白质工程技术制造的重组活性多肽、蛋白质及其修饰物。
而基因药物不是基因工程药物, 这类药物是以基因物质（RNA或DNA及其衍生物）作为治疗的物质基础, 包括基因治疗用的重组目的DNA片段、重组疫苗、反义药物和核酶等。
第二章生物制药工艺技术基础1.生化制药制备工艺的六个环节（1）原料的选择和预处理2）原料的粉碎（3）提取: 从原料中经溶剂分离有效成分, 制成粗品的工艺过程。
中药药剂学-第六章浸提重点
第六章浸提、分离、精制、浓缩与干燥中药浸提的过程1、浸润与渗透阶段2、解吸与溶解阶段3、浸出成分扩散阶段动力：浓度差不断搅拌、经常更新溶剂、强制浸出液流动、采用流动溶剂渗漉法增大浓度梯度影响浸提的因素1、药材粒度：适宜粒度不宜用过细粉末：（1）吸附作用增强，影响扩散速度（2）浸出杂质多（3）操作困难2、药材成分：小分子成分易浸出，易溶性物质易浸出3、浸提温度：温度升高，浸出效果提高，制剂稳定性好；浸出杂质增多，易出现沉淀或浑浊，影响制剂质量和稳定性；使不耐热成分、挥发性成分分解、变质或挥发散失4、浸提时间：时间长，浸出完全，但扩散平衡后，时间不起作用杂质浸出多，某些成分分解水未溶剂时长期浸泡容易霉变5、浓度梯度扩散作用的主要动力，不断搅拌、经常更新溶剂、强制浸出液流动、采用流动溶剂渗漉法增大浓度梯度6、溶剂pH调节适宜pH，有助于药材中某些弱酸、弱碱性有效成分在溶剂中的解吸和溶解。
生物碱-弱酸性溶媒7、浸提压力加压可加速润湿渗透过程，利于浸出成分的扩散。
但对组织松软的药材、容易浸润的药材，加压对浸出影响不大；药材组织内已充满溶剂后，加压对扩散速度无影响。
8、新技术的应用超声波技术、脉冲浸提技术浸提方法1、煎煮法指用水作溶剂，通过加热煮沸浸提药材成分的方法，又称煮提法或煎浸法适用于有效成分能溶于水，且对湿、热较稳定的药材缺点：杂质多，易霉变2、浸渍法指用适当的溶剂，在一定的温度下，将药材浸泡一定的时间，以浸提药材成分的方法适用于有效成分遇热易挥发和易破坏药材；粘性物质的浸出缺点：溶剂用量大，呈静止状态，溶剂利用率低，有效成分浸出不完全3、渗漉法指将药材粗粉置渗漉器内，溶剂连续地从渗漉器的上部加入，渗漉液不断地从其下部流出，从而浸出药材中有效成分的方法适用于贵重药材、毒性药材及高浓度制剂；有效成分含量较低的药材不适用对非组织药材（如乳香、没药、芦荟等因遇溶媒易软化成团，堵塞孔隙使溶媒无法均匀的通过）新鲜的及易膨胀的药材特点：动态浸提，即溶剂相对药粉流动浸提，溶剂的利用率高，有效成分浸出完全单渗漉法：粉碎药材-润湿药材-药材装筒-排除气泡-浸渍药材-收集渗漉液4、回流法用乙醇等挥发性有机溶剂浸提，浸提液被加热，挥发性溶剂馏出后又被冷凝，重复流回浸出器中浸提药材，这样周而复始，直至有效成分回流浸提完全的方法不适用于受热易被破坏的药材成分的浸提，因为该法由于连续加热，浸提液在蒸发锅中受热时间较长5、水蒸气蒸馏法将含有挥发性成分药材与水共蒸馏，使挥发性成分随水蒸气一并馏出的一种浸出方法适用于具挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反应，又难溶或不溶于水的化学成分的浸提6、超临界流体提取法指利用超临界流体的强溶解特性，对药材成分进行提取和分离的一种方法适于亲脂性、分子量较小物质的萃取特点：近室温操作，防止对热不稳定成分被破坏或逸散；几乎不用有机溶剂，无残留，对环境无污染，产品符合卫生标准；提取效率高，操作周期短，节约能源分离的三种方法1、沉降分离法2、离心分离法3、滤过分离法：悬浮液通过多孔介质（滤材）时，固体粒子被截留，液体经介质孔道流出，固液分离。
第六章-吸附分离PPT课件
36
• 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
37
• 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。
20
• 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。
45
• 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。
第六章活性炭吸附
第六章、活性炭吸附活性炭吸附是有效的去除水的臭味、天然和合成溶解有机物、微污染物质等杂质的措施。
大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等都能牢固的吸附在活性炭表面上或孔隙中，并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。
实践证明，活性炭可降低总有机炭TOC、总有机卤化物TOX和总三卤甲烷TTHM等指标。
一、活性炭性能1、活性炭的制造活性炭几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造，这包括木材、锯末、煤、泥炭、果壳、果核、蔗渣、骨、石油脚、皮革废物、纸厂废物等等。
近来有的国家倾向于用天然煤和焦炭制造粒状活性炭。
活性炭的制造分成碳化及活化两步。
（1）碳化也称热解，是在隔绝空气条件下对原材料加热，一般温度在600℃以下。
有时原材料先经无机盐溶液处理后再碳化。
碳化有多种作用，一是使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等气体，第二个作用是使原材料分解成碎片，并重新集合成稳定的结构。
（2）活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。
当氧化过程的温度在800～900℃时，一般用蒸气或CO为氧化剂，当氧化2温度在600℃以下时，一般用空气做氧化剂。
对于活化过程所起的作用，目前只有大致的理解。
在活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，把原有孔隙边上的碳原子烧掉，起了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间烧穿。
活化使活性炭变成一种良好的多孔结构，碳化及活化后的微晶片结构示意见图6－2。
2、活性炭的性质活性炭分成粉末状及粒状的两种类型以供不同的用途。
每克活性炭的表面积2，但99.9％以上的面积都在多孔结构颗粒的内部。
活性炭的极大可高达1000 m吸附能力即在于它具有这样巨大的吸附比表面积。
（1）粒状活性炭以吸附柱的形式来应用，一般在快滤池后建造活性炭滤池，去除水中有机物。
当吸附能力饱和后，通过再生以恢复共吸附能力。
（2）粉末活性炭一般与混凝剂一起直接投加于水中，经混合吸附后分离出来，由于再生技术尚未完善的关系，往往作为污泥排掉。
制药分离工程 第六章 吸附分离技术(69张)
第六章 吸附分离技术 第一节 吸附分离原理及分类
四、吸附结合作用类型
1.物理吸附 2.化学吸附
3.交换吸附 （1）定义 ——表面带极性分子或带电粒子的吸附剂，吸附相反电荷的离子
(2）吸附结合作用力 ——主要是静电作用力 ——表面带阴离子如磺酸基，则吸附结合带正电性的吸附质如氨类 ——表面带阳离子如氨基，则吸附结合带负电性的吸附质如羧酸类
化学吸附分离跟物理吸附相比，一个突出的特点 是具有较强的吸附选择性和结合牢固性。此说法 对吗？
A 对的 B 不对 C 不好说
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已知胆红素的分子结构如图所示， 有人将乙烯多胺接枝到载体上用来 吸附胆红素，请问所使用的主要 原理是？
A 分子之间的范德华力
1. 常用吸附剂 (5)人工合成大分子高聚物类
——种类繁多，可定向设计合成制备 ——可具有特定的选择性，是开发 新型高效选择性吸附剂的 重要领域和方向 ——但制备可能复杂、成本高 ——常见的如聚苯乙烯
聚苯乙烯大孔树脂微球
——常用于抗生素、维生素等的 浓缩分离
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机制
分类 物理吸附类(如大孔树脂，氢键、极性相吸)
亲和吸附类(综合化学/物理吸附，再加上空间协 同效应，如抗原-抗体结合类)
第六章 吸附分离技术
第二节 吸附剂及其特性
二、吸附剂主要性能参数
第六章 吸附分离技术
第二节 吸附剂及其特性
二、吸附剂主要性能参数
1.颗粒尺寸及尺寸分布 ——吸附剂颗粒尺寸易小不宜大(纳米到毫米范围内)以增大 吸附接触面积，可增大吸附容量
(3)特点 ——吸附选择性较物理吸附的高 ——吸附结合不牢固，可逆化，易脱落
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。
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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
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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；
吸附分离操作的基本概念
• 化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化 学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大 小。 • 如石灰吸附CO2 → CaCO3 • 吸附热大，一般在较高温下进行； • 具有选择性，单分子层吸附； • 化学键力大时，吸附不可逆。
吸附分离操作的基本概念
离子交换
专属吸附
发生吸附的表面净电荷的符 － 号
－、0、＋
金属离子所起的作用 吸附时所发生的反应 发生吸附时要求体系的pH值 吸附发生的位置
反离子 阳离子交换 ＞零电位点 扩散层
配位离子 配位体交换 任意值 内层
对表面电荷的影响 动力学
无 快、可逆
可变 慢、部分不可逆
（2）吸附等温线 Sorption Isotherm
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水环境中颗粒物的吸附作用 Sorption/Adsorption
吸附：指溶液中的溶质在界面层浓度升高的现象。 （1）T几ran种sf吸er附of作a s用ub概st念ance from a solution to a solid phase
表面吸附 (surface adsorption)：胶体表面具有巨大的 比表面和表面能，胶体表面积越大，吸附作用越强。
• 按吸附剂再生方法分类：变温吸附和变压吸附 • 按原料组成分类：大吸附量分离和杂质去除 • 按分离机理分类：位阻效应、动力学效应和平衡效应
二、吸附类型
项目
物理吸附
化学吸附
作用力
范德华力
吸附热
较小,接近液化热
选择性
几乎没有
吸附速度 较快,需要的活化能很小
吸附分子层 单分子或多分子层
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
第六章 吸附分离法
1
• 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。
2
3
优点： (1)设备简单、操作简便、价廉、安全。 (2)少用或不用有机溶剂，吸附过程中pH变化小，
具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂.
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 )
在固定温度下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面的吸附
量（Q）与溶液中溶质平衡浓度（C）之间的关系可用吸附等
温线表达。
➢ Henry 型等温线为直线型
Q = k ·C
k：分配系数
➢ Freundlich 型等温线
Q = k ·C1/n来自lgQ = lgk + 1/n lgC
k为吸附能力的大小； n为非线性指数 ➢ Langmuir 型等温线
5
吸附分离操作的基本概念
一、吸附分离操作的分类
• 按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附 • 物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力
所引起的，也称为范德华吸附。 • 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），
可在低温下进行； • 过程是可逆的，易解吸； • 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； • 分子量越大，分子引力越大，吸附量越大； • 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。
• 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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（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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吸附剂
常用吸附剂的主要特性
吸附容量大：由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以吸附容 量取决于吸附剂表面积的大小。 选择性高：对要分离的目的组分有较大的选择性。 稳定性好：吸附剂应具有较好的热稳定性，在较高温度下解 吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具有耐酸碱 的良好化学稳定性。 适当的物理特性：适当的堆积密度和强度 廉价易得
这种吸附作用发生在胶体双电层的Stern层中，被吸附的 金属离子进入Stern层后，不能被通常提取交换性阳离子的提 取剂提取，只能被亲和力更强的金属离子取代，或是在强酸 性条件下解吸。
它在中性表面甚至在与吸附离子带相同电荷符号的表面 也能进行吸附作用。
水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属
吸附的区别 项目