6吸附与离子交换分离
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第八章吸附与离子交换分离
据分离设备分： （1）搅拌槽吸附； （2）固定床吸附； （3）膨胀床吸附； （4）移动床和模拟移动床吸附：
活性炭
染料废水
处理水
液体接触吸附器示意图
G
固定床吸附
二、吸附分离介质 1、吸附介质材料及类型
（1）吸附介质一般使用多孔材料。 孔结构类型： ①由微粒堆积而成，如硅胶、活性氧化铝。 ②毛细管状的孔，如活性炭，孔径小到纳米级。 ③多孔晶体中的孔，如沸石，孔径在纳米以下。
（2）硅胶 硅胶是SiO2 ·nH2O微粒的堆积物。 控制胶团的尺寸和堆积的配位数，可以控制硅胶
的孔容、孔径和表面积。 硅胶表面有5%羟基，是吸附活性中心。 200℃
以上会脱去，所以硅胶一般在200℃以下活化。 硅胶对极性化合物（水、醇、醚、酮、酚、胺、
吡啶等）吸附力强；对芳香烃、不饱和烃吸附力次之； 饱和烃、环烷烃吸附力最弱。
4、吸附剂的性能要求： （1）较大的比表面积。 （2）较高的强度和耐磨性、稳定的理化性质。 （3）颗粒大小均匀。 （4）具有一定的吸附分离能力。 （5）具有一定的商业规模和合理的价格。
5、吸附剂制备 （1）材料 功能性单体、交联剂、引发剂、致孔剂、分散剂。 （2）方法
①乳液聚合：水溶性反应物的聚合反应，用溶 解表面活性剂（如斯盘80）的有机溶剂为分散剂。
据操作方式分： 变温吸附分离、变压吸附分离、变浓度吸附分离
（1）变温吸附分离。 利用温度变化实现吸附与解吸。 常温或低温下吸附，高温下解吸、同时吸附剂再 生，然后降温到吸附温度，进入下一个循环。 循环时间长，数小时到数天不等。 用于气体或液体中分离少量杂质。
（2）变压吸附分离。 利用压力变化实现吸附与解吸。 较高压力下吸附，常压或低压下解吸、同时吸附
吸附法与离子交换
四、吸附技术的应用
⑴ 固定床吸附操作 ⑵ 流化床吸附操作 ⑶ 膨胀床吸附操作
1.固定床吸附
定义：将吸附剂固定在一定的容器中，含目标产物的
液体从容器的一端进入，流经吸附剂后，从管子的另 一端流出。
开始时，绝大部分 溶质被吸附；随着 吸附过程的继续， 流出的溶质的浓度 逐渐升高，在某 一时刻急剧增大， 此时称为“穿透”， 应立即停止操作。
高
吸附层 单层或多层
单层
达到平衡所
快
慢
需时间
（3）交换吸附：吸附剂表面为极性分子或离子， 吸引溶液中带相反电荷的离子而形成双电层， 即极性吸附，同时吸附剂要向溶液中放出相应 物质量的离子。
二、吸附等温线
如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶液中的溶 质达到平衡时，其吸附量m应与溶液中溶质的浓度和 温度有关。 当温度一定时，吸附量只和浓度有关， m=f（c）， 这个函数关系称为吸附等温线。 吸附等温线表示平衡吸附量
强的离子交换剂+强的反离子 稳定结合 弱的离子交换剂+强的反离子 中等稳定结合 弱的离子交换剂+弱的反离子 不稳定结合
强的反离子能替换离子交换剂上弱的活性离子 (易) 高浓度的弱的反离子替换强的活性离子 （难）
离子交换剂对各种反离子的亲和性
3）离子的浓度 离子浓度增大到一定的程度，离子交换过程
离子交换纤维素树脂
树脂骨架为纤维素， 特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大、
吸附力弱、交换和洗脱条件温和、分辨率高
葡聚糖凝胶离子交换树脂
骨架为葡聚糖凝胶，如sephadex， 特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛的功能，
提高了分离的效率
2.按化学功能团分 1.阳树脂，酸性基团 (弱酸性、强酸性)
第4章 离子交换和吸附分离
例：R—SO3H 国产强酸732树脂 R：代表树脂中的网状高分子聚合物的骨架部分；
—SO3H：磺酸基，代表树脂的活性基团(—SO3- )； R-SO3H又称为H+型阳离子交换树脂，可用符号RH 表示。如果活性基团上的H+被其它阳离子如Na+、 NH4+等取代，就称为Na+型、 NH4+型阳离子交换树脂， 或称盐型。可用符号RNa 、RNH4表示。
• 在流出曲线的左侧和C/C。
＝1的水平线内所包括的面
积即相当于全交换容量。
通过a点的垂直点线的左侧
所包括的面积S1，相当于 工作交换容量；
图4-2 离子交换流出曲线 (V-流出液体积;C-流出液中金属离子浓度;
C0-料液中金属离子浓度,a-穿透点)
全交换容量与工作交换窖量
• 全交换容量即树脂上吸附的离子达到饱和时的 吸附量。一般是3-5mgeq／g干树脂。
线状高分子化合物，它起连接树脂的 功能团的作用。 交联剂部分：骨架，决定树脂性能，通常为二乙烯 苯，它将高分子部分交联起来，使之 具有三度空间的网状结构。 功能团： 固定在树脂上的活性离子基团，决定树 脂 的性质和交换能力。
离子交换树脂可分为以下二大类型：
⑴阳离子交换树脂：树脂的功能团可电离出阳离子， 并可被溶液中的阳离子交换。
如果将骨架表示为R（带有固定离子），则阳离子 （氢离子）交换反应以下式表示：
2RH + Ca2+ R2Ca + 2H+
⑵阴离子交换树脂：树脂的功能团可电离出阴离子， 并可被溶液中的阴离子交换。
在阴离子为氯离子时的交换反应表示为：
_
2RCl + SO42 R2SO4 + 2Cl
—SO3H：磺酸基，代表树脂的活性基团(—SO3- )； R-SO3H又称为H+型阳离子交换树脂，可用符号RH 表示。如果活性基团上的H+被其它阳离子如Na+、 NH4+等取代，就称为Na+型、 NH4+型阳离子交换树脂， 或称盐型。可用符号RNa 、RNH4表示。
• 在流出曲线的左侧和C/C。
＝1的水平线内所包括的面
积即相当于全交换容量。
通过a点的垂直点线的左侧
所包括的面积S1，相当于 工作交换容量；
图4-2 离子交换流出曲线 (V-流出液体积;C-流出液中金属离子浓度;
C0-料液中金属离子浓度,a-穿透点)
全交换容量与工作交换窖量
• 全交换容量即树脂上吸附的离子达到饱和时的 吸附量。一般是3-5mgeq／g干树脂。
线状高分子化合物，它起连接树脂的 功能团的作用。 交联剂部分：骨架，决定树脂性能，通常为二乙烯 苯，它将高分子部分交联起来，使之 具有三度空间的网状结构。 功能团： 固定在树脂上的活性离子基团，决定树 脂 的性质和交换能力。
离子交换树脂可分为以下二大类型：
⑴阳离子交换树脂：树脂的功能团可电离出阳离子， 并可被溶液中的阳离子交换。
如果将骨架表示为R（带有固定离子），则阳离子 （氢离子）交换反应以下式表示：
2RH + Ca2+ R2Ca + 2H+
⑵阴离子交换树脂：树脂的功能团可电离出阴离子， 并可被溶液中的阴离子交换。
在阴离子为氯离子时的交换反应表示为：
_
2RCl + SO42 R2SO4 + 2Cl
第十三章吸附与离子交换
吸附过程是吸附质在固体表面上不断吸附与解 吸的过程。在吸附初期，由于吸附的吸附质分子数 大大超过解吸的吸附质分子数，故在宏观上表现为 吸附。随着吸附过程的进行，吸附剂表面逐渐被吸 附质分子所覆盖，从而使吸附速度不断下降，解吸 速度不断加快。当吸附速度与解吸速度相等时，吸 附过程达到动态平衡，称为吸附平衡。
o
(13-9)
Hale Waihona Puke 式中q ——平衡吸附量，m3•kg-1；
kB——BET常数； p——吸附质的分压，Pa； po——吸附质的饱和蒸气压，Pa； qM ——第一层单分子层的饱和吸附量，m3•kg-1。
BET方程式可很好地描述图13-5所示的三种类 型的吸附等温线。
q /m3· kg-1 q /m3· kg-1 q /m3· kg-1
活性炭是一种多孔含碳物质的颗粒或粉末，不 仅具有良好的化学稳定性和机械强度，而且具有高 度发达的孔隙结构，因而具有很强的吸附能力；活 性炭还具有解吸容易、热稳定性好等优点。
活性炭具有非极性的表面，可以吸附非极性物 质。活性炭既可用于气相吸附，又可用于液相吸附。 目前，活性炭已广泛地用于制药化工过程，如各类 有机蒸汽的吸附，溶液的脱色、除臭，药物的精制 等。
• （3）比表面积(a=A/m) • 单位质量吸附剂所具有的表面积，用m2/g 表示。一般数百至1000 m2/g ，高的可达 3000 m2/g • （4）颗粒尺寸和分布 • ①颗粒尺寸应尽可能小，既可以增大外扩 散传质表面，又可以缩短颗粒内扩散路程 • ②颗粒尺寸应均匀一致，以使粒内扩散时 间相同
q /m3· kg-1
p / Pa
图13-1 线性吸附等温线
Henry方程式适用于压力很低的气相或液相吸 附过程，一般吸附剂表面被吸附的面积不超过10%。 当用于液相吸附过程时，式(13-3)应改写为
第七章吸附与离子交换_图文
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。 针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律： ①对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合
物； ②对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物； ③对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的
化合物； ④pH 值的影响 ；
7-3
7.2吸附过程的理论基础
7.2.1吸附原理
固体的分类：多孔和非多孔性 比表面的组成：多孔性固体的比表面是由“外表
面”和“内表面”所组成。表面积大并 且有较高的吸附势。 表面力的产生和吸附力的关系：见图7-4 界面分子的力场是不饱和的，能从外界吸附分 子、原子、或离子，形成多分子层或单分子层。 吸附过程中的几个名词： ⑴吸附作用 ⑵吸附剂 ⑶吸附物（质）
7.1概述
7.1.1什么叫吸附
吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸 附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。
吸附过程通常包括： 待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表
面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。
料液与吸 附剂混合
Step1
吸附质 被吸附
Step2
料液 流出
Step3
001×7－交联度为7%的苯乙烯 系凝胶型强酸性阳离子交换树脂
骨架代号 Ｄ315：大孔型丙烯酸弱碱
分类代号
性阴离子交换树脂
大孔型代号
大孔型
代号 0 1 2 3 4 5 6
离子交换树脂命名法代号表
分类名称
骨架名称
强酸性
苯乙烯系
弱酸性
丙烯酸系
强碱性
酚醛系
弱碱性
环氧系
螯合性
乙烯吡啶系
第5章--吸附与离子交换
理化指标 吸附作用力
选择性 所需活化能
吸附层 可逆性 发生吸附温度
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 可逆
低于吸附质 临界温度 快
化学吸附 化学键合力
较高 高
单层 不可逆 远高于吸附质
沸点 慢
吸附分离过程分类：
➢变温吸附分离 ➢变压吸附分离 ➢变浓度吸附分离 ➢色谱吸附分离 ➢循环吸附分离技术
表面上的路易斯中心极性很强； 沸石中的笼或通道的尺寸很小，其中引 力很强。 Na2Al2O4·xSiO2H2O = 2 Na+ + Al2O42-.xSiO2H2O
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） 极性吸附剂——含硫氧、酰氨、氮氧等基团
化学吸附：吸附作用力为化学键合力，需要高 活化能、只能以单分子层吸附，选择性强、吸 附和解吸附速度较慢。
物理吸附
选择性吸附：固体表面的原子或基团与外来分子 间的引力 分子筛效应：尺寸小于微孔孔径的分子可以进入 微孔而被吸附，比孔径大的分子则被排斥在外 通过微孔的扩散：气体在多孔固体中的扩散 微孔中的凝聚：毛细管效应导致多孔固体周围的 可凝缩气体会在与器孔径对应的压力下在微孔中 凝聚
2.常用吸附剂
吸附剂的要求
• 交换容量——结构（多孔、立体网状） • 选择性——组成 • 稳定性——结构、组成
吸附剂的种类
1）无机：硅胶、氧化铝、磷酸钙凝胶、沸石等 2）有机：活性炭、（大孔）吸附树脂、纤维素等
2.1活性炭（Active carbon）
6 吸附分离技术和理论
6 吸附分离技术和理论
• 吸附（adsorption）：溶质从液相或气相 转移到固相的现象。
• 按吸附作用力分：物理吸附、化学吸附、 离子交换。
• 应用：原料液脱色，除臭，目标产物的提 取、浓缩。
6.1 吸附分离介质
6.1.1 吸附剂（adsorbent）
● 活性炭：憎水性，脱色、脱臭、废气处理。 ●多孔树脂：聚苯乙烯，聚丙烯酸树脂。 ●硅胶、氧化铝等吸附剂。
离子交换树脂的命名
序号 0 1 2 3 4 5 6
酸 强 弱 强弱 螯 两 氧
碱 酸 酸 碱碱 合 性 化
性 性 性 性性 性
还
原
性
骨 苯 丙 酚环 乙 尿 氯
架 乙 烯 醛氧 烯 醛 乙
名 烯 酸 系系 吡 系 烯
称系性
啶 系
系
6.1.2 离子交换剂性能的评价
交换容量：mmol/g干树脂，或mmol/ml湿
缺点：(1)需换热设备；(2)粒子稳定性差。 高密度吸附介质：
琼脂糖凝胶包埋微米级石英晶体(Streamline介质)； 琼脂糖凝胶包裹磁性Nd-Fe-B合金颗粒(NFBA-S介质) ； 琼脂糖凝胶包裹氧化锆-硅胶微球(4AZB介质) 。
图6图.图269.62.琼728脂StB糖rFeB包aAm-裹lSi氧n介e化质介锆质-硅胶介质
图6.31 膨胀床吸附操作过程
膨胀床优点
与固定床相比：可直接处理具体发 酵液或细胞匀浆液，从而可节省离 心或过滤等预处理过程。
与流化床相比：流体流动状态接近 平推流的方式，轴向饭混较低，效 率高。
与固定床相比膨胀床缺点
（1）操作复杂和繁琐，对操作人员 技能和熟练程度要求高；
（2）料液中的核酸、细胞碎片等可 与介质相互作用，造成介质颗粒聚 集，甚至造成沟流和床层塌陷；
• 吸附（adsorption）：溶质从液相或气相 转移到固相的现象。
• 按吸附作用力分：物理吸附、化学吸附、 离子交换。
• 应用：原料液脱色，除臭，目标产物的提 取、浓缩。
6.1 吸附分离介质
6.1.1 吸附剂（adsorbent）
● 活性炭：憎水性，脱色、脱臭、废气处理。 ●多孔树脂：聚苯乙烯，聚丙烯酸树脂。 ●硅胶、氧化铝等吸附剂。
离子交换树脂的命名
序号 0 1 2 3 4 5 6
酸 强 弱 强弱 螯 两 氧
碱 酸 酸 碱碱 合 性 化
性 性 性 性性 性
还
原
性
骨 苯 丙 酚环 乙 尿 氯
架 乙 烯 醛氧 烯 醛 乙
名 烯 酸 系系 吡 系 烯
称系性
啶 系
系
6.1.2 离子交换剂性能的评价
交换容量：mmol/g干树脂，或mmol/ml湿
缺点：(1)需换热设备；(2)粒子稳定性差。 高密度吸附介质：
琼脂糖凝胶包埋微米级石英晶体(Streamline介质)； 琼脂糖凝胶包裹磁性Nd-Fe-B合金颗粒(NFBA-S介质) ； 琼脂糖凝胶包裹氧化锆-硅胶微球(4AZB介质) 。
图6图.图269.62.琼728脂StB糖rFeB包aAm-裹lSi氧n介e化质介锆质-硅胶介质
图6.31 膨胀床吸附操作过程
膨胀床优点
与固定床相比：可直接处理具体发 酵液或细胞匀浆液，从而可节省离 心或过滤等预处理过程。
与流化床相比：流体流动状态接近 平推流的方式，轴向饭混较低，效 率高。
与固定床相比膨胀床缺点
（1）操作复杂和繁琐，对操作人员 技能和熟练程度要求高；
（2）料液中的核酸、细胞碎片等可 与介质相互作用，造成介质颗粒聚 集，甚至造成沟流和床层塌陷；
吸附和离子交换
吸附和离子交换吸附（Adsorption）：是指溶质从液相或气相转移到固相的现象。
固相—吸附剂（Adsorbent）：一般为多孔颗粒。
按吸附作用力的不同将吸附分为三个类型：物理吸附：依靠吸附剂表面与溶质间的范德华力化学吸附：吸附剂表面活性点与溶质间发生化学结合、产生电子转移现象离子交换：吸附剂表面含有离子或可离子化的基团通过静电力吸附带有相反电荷的离子吸附剂：主要指以物理吸附为主的固体吸附材料。
吸附原理：主要依靠吸附剂与待分离物质间的分子间引力，即范德华力。
特点：（1）选择性差（2）吸附和解吸速度快吸附本质：U范德华=U定向+U诱导+U色散定向力：由于极性分子的永久偶极矩产生的分子间的静电引力；诱导力：极性分子与非极性分子之间的吸引力，极性分子产生的电场会诱导非极性分子极化，产生诱导偶极矩。
色散力：指非极性分子间的引力◎离子交换剂原理：吸附剂表面由极性分子或离子组成，能够吸附溶液中带相反电荷的离子形成双电层，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，同时要放出相应摩尔数的离子于溶液中。
溶质的电荷是交换吸附的决定因素，所带电荷越多，在吸附剂表面相反电荷点上的吸附力越强。
离子交换法是利用带电的被分离物质与离子交换填料上的离子交换能力的不同而进行分离的方法。
离子交换剂离子交换层析材料离子交换树脂离子交换剂的组成：三部分●惰性的不溶性的高分子固定骨架，也称载体；●与载体以共价键连接的不能移动的活性基团，也称功能基团；●与功能基团以离子键连接的可移动的活性离子，也称平衡离子。
◎离子交换剂的载体及其特点1、离子交换树脂载体：苯乙烯-二乙烯苯型最常用丙烯酸-二乙烯基苯酚醛树脂多乙烯多胺-环氧氯丙烷树脂特点：（1）强度好，流速较高（2）较高的离子交换当量（3）耐强酸、强碱（4）抗污染能力强适用范围：（1）中小生物物质的纯化：氨基酸、抗生素、部分中药有效成分等；（2）除盐、除重金属离子（如去离子水）、去色素等。
吸附与离子交换
解吸过程(desorption)：另一方面一部分巳被吸附的吸附质由于热运动的结 果，能够脱离吸附剂的表面，又回到液相中去
吸附平衡：当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内吸附的数量等于解 吸数量时，则吸附质在液相中和吸附剂表面上的浓度都不再改变，此时称为达到 吸附平衡。
吸附容量(adsorptivecapacity)：单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的质量， 一般用 q 表示，单位 mg/g 或 g/g。
过程：待分离的料液进入吸附剂；②吸附质被吸附在吸附剂表面；料液流出； 吸附质吸附剂再生
②的过程：吸附质从流体主题通过分子对流扩散穿过薄膜或边界层传递到吸 附剂的外表面，称之为外扩过程；吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到微 孔结构的内表面，称之为内扩散过程；吸附质沿孔的表面进行扩散，被吸附在孔 的表面上。
6) 吸附牢固，解吸困难 1.2.2.3 离子交换吸附的特点
1) 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置 换出原先固定在这些带电点上的其他离子。
2) 吸附力为静电引力 3) 有一定的选择性 4) 吸附热与物理吸附相近
1.2.3 吸附法的优缺点
优点： 1) 有机溶剂掺入少 2) 操作简便，安全，设备简单 3) pH 变化小，适于稳定性差的物质
1.3.2 吸附的工艺和设备
1.3.2.1 间歇吸附 1) 将料液和吸附剂放在容器内搅拌，平衡后排出吸余液 2) 槽式吸附操作适用于外扩散控制的吸附传质过程。 3) 使用搅拌使溶液呈湍流状态，颗粒外表面的膜阻力较少。
1.3.2.2 连续式 固定床 吸附剂固定填放在吸附柱(或塔)中 形式：是最普通和最重要的形式，用于大型生产过程。 设备、操作：固定床就是一根简单的、充满吸附剂颗粒的竖立管子，含目标
吸附平衡：当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内吸附的数量等于解 吸数量时，则吸附质在液相中和吸附剂表面上的浓度都不再改变，此时称为达到 吸附平衡。
吸附容量(adsorptivecapacity)：单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的质量， 一般用 q 表示，单位 mg/g 或 g/g。
过程：待分离的料液进入吸附剂；②吸附质被吸附在吸附剂表面；料液流出； 吸附质吸附剂再生
②的过程：吸附质从流体主题通过分子对流扩散穿过薄膜或边界层传递到吸 附剂的外表面，称之为外扩过程；吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到微 孔结构的内表面，称之为内扩散过程；吸附质沿孔的表面进行扩散，被吸附在孔 的表面上。
6) 吸附牢固，解吸困难 1.2.2.3 离子交换吸附的特点
1) 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置 换出原先固定在这些带电点上的其他离子。
2) 吸附力为静电引力 3) 有一定的选择性 4) 吸附热与物理吸附相近
1.2.3 吸附法的优缺点
优点： 1) 有机溶剂掺入少 2) 操作简便，安全，设备简单 3) pH 变化小，适于稳定性差的物质
1.3.2 吸附的工艺和设备
1.3.2.1 间歇吸附 1) 将料液和吸附剂放在容器内搅拌，平衡后排出吸余液 2) 槽式吸附操作适用于外扩散控制的吸附传质过程。 3) 使用搅拌使溶液呈湍流状态，颗粒外表面的膜阻力较少。
1.3.2.2 连续式 固定床 吸附剂固定填放在吸附柱(或塔)中 形式：是最普通和最重要的形式，用于大型生产过程。 设备、操作：固定床就是一根简单的、充满吸附剂颗粒的竖立管子，含目标
制药分离工程习题
超临界萃取兼有精馏和液液萃取的特点；操作参数易
第三章
膜分离
1、膜分离
采用的是具有特定性质的半透膜，他能选择性的透
过一种物质，而阻碍另一种物质 2、膜分离物质传递方式 ①被动传递；②促进传递；③主动传递。 3、膜分离物质分离机理 ①筛分模型；②溶解—扩散模型。 4、分离膜两个基本特性
5、实用分离膜应具备的基本条件
5、水蒸气蒸馏操作方式
①过热水蒸气蒸馏；②过饱和水蒸气蒸馏。 6、分子平均自由程、分子蒸馏 7、分子蒸馏机理 8、分子蒸馏过程
第五章
液相非匀、过滤分离类型
①滤饼过滤； ②深层过滤。
3、沉降分离及其类型
①重力沉降； ②离心沉降。
第六章
色谱分离
1、色谱分离 2、色谱峰、保留时间、保留体积 3、按流动相状态、分离机理划分色谱的类型 ①气相色谱； ②液相色谱；
③超临界液体色谱。 ①尺寸排阻色谱； ③吸附色谱； ②离子交换色谱； ④分配色谱。
第八章
吸附与离子交换分离
1、吸附、吸附分离 2、吸附质、吸附剂 3、物理吸附、化学吸附 4、变温吸附、变压吸附
5、吸附分离的吸附过程
6、离子交换、离子交换剂、离子交换分离 7、离子交换分离的离子交换过程 8、按可交换的反离子电荷性质进行划分离子交 换树脂的类型
又叫有机溶剂萃取，萃取剂和被处理的物料都为溶液的操作
7、乳化、形成乳化条件、乳状液形式
乳化： 条件：有不相容的两相溶剂、表面活性物质；形式：①水包油型乳状液；②油包水 型乳状液
8、物理液液萃取、化学液液萃取的传质过程 9、反胶团、反胶团萃取
反胶团：若向有机溶剂中加入表面活性剂，当其浓度超过临界胶团浓度时，便会在 有机溶剂中也形成聚集体；反胶团萃取是利用表面活性剂在有机相中姓陈的反胶团 进行萃取，即反胶团在有机相内形成一个亲水微环境，是蛋白质类生物活性物质溶 解于其中，从而避免在有机相中发生不可逆变性的现象。
吸附与离子交换
（三）操作条件
吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温 有利于脱附.
吸附工艺和设备
间歇式
操 作 方 式
连续式
将料液和吸附剂放在容器内搅拌，平衡后排 出吸余液
固定床 移动床
吸附剂固定填放在吸附柱(或 塔)中
在操作过程中定期地将接近饱 和的一部分吸附剂从吸附柱中 排出，并同时将等量的新鲜吸 附剂加入柱中
流化床
吸附与离子交换
概述
吸附（定义）
一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附 物质从流体相浓缩到固体表面
固—液界面上的吸附： 吸附剂：具有吸附能力的固体物质。 吸附质：被吸附的物质。
典型பைடு நூலகம்吸附过程包括四个步骤：
待分离的料液 通入吸附剂
吸附质被吸附 在吸附剂表面
吸附质解吸 吸附剂再生
料液流出
吸附: 典型的表面现象
吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态， 悬浮于由下而上的水流中
吸附工艺
一、间歇吸附
吸附过程计算
Y0
W
W (Y0 Y1) L(X1 X0)
X0 Y1
A
Y0
－L / W
Y1
B
Y
X1
X0 X1
X 图 13－ 3 单 级 吸 附 操 作 流 程
W—溶液中溶剂的质量，kg L—吸附剂的质量，kg;
吸附工艺
大孔吸附树脂
极性大孔吸附树脂 (硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基)
酰胺基团 硫氧基团 N-O基团
大孔吸附树脂
吸附性原理
树脂本身具有吸附性 吸附力是范德华力或氢键作用的结果
筛选性原理
树脂为多孔性结构，具有分子筛的作用
有机化合物根据吸附力的不同及分子量的 大小，在树脂的吸附机理和筛分原理作用 下实现分离。
吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温 有利于脱附.
吸附工艺和设备
间歇式
操 作 方 式
连续式
将料液和吸附剂放在容器内搅拌，平衡后排 出吸余液
固定床 移动床
吸附剂固定填放在吸附柱(或 塔)中
在操作过程中定期地将接近饱 和的一部分吸附剂从吸附柱中 排出，并同时将等量的新鲜吸 附剂加入柱中
流化床
吸附与离子交换
概述
吸附（定义）
一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附 物质从流体相浓缩到固体表面
固—液界面上的吸附： 吸附剂：具有吸附能力的固体物质。 吸附质：被吸附的物质。
典型பைடு நூலகம்吸附过程包括四个步骤：
待分离的料液 通入吸附剂
吸附质被吸附 在吸附剂表面
吸附质解吸 吸附剂再生
料液流出
吸附: 典型的表面现象
吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态， 悬浮于由下而上的水流中
吸附工艺
一、间歇吸附
吸附过程计算
Y0
W
W (Y0 Y1) L(X1 X0)
X0 Y1
A
Y0
－L / W
Y1
B
Y
X1
X0 X1
X 图 13－ 3 单 级 吸 附 操 作 流 程
W—溶液中溶剂的质量，kg L—吸附剂的质量，kg;
吸附工艺
大孔吸附树脂
极性大孔吸附树脂 (硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基)
酰胺基团 硫氧基团 N-O基团
大孔吸附树脂
吸附性原理
树脂本身具有吸附性 吸附力是范德华力或氢键作用的结果
筛选性原理
树脂为多孔性结构，具有分子筛的作用
有机化合物根据吸附力的不同及分子量的 大小，在树脂的吸附机理和筛分原理作用 下实现分离。
生物分离工程第五章吸附分离及离子交换
合物 （4）pH 值的影响 碱性物质 酸性条件吸附 中性条件洗脱
酸性物质碱性条件吸附 中性条件洗脱 （5）温度 未平衡前 随温度升高而增加
21
（四）活性碳的再生
再生：指在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用 某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的细孔中除去，以达到 能够重复使用的目的。
1）加热再生法：分为高温再生和低温再生；一般采用高温再生。 脱水（活性炭与液体分离）－干燥（100－150度）－炭化（300
20
（三）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。
• 针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律： （1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物 （2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物 （3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化
分散剂类型：
1）水溶性有机高分子：吸附在液滴表面，形成保护膜。
主要有聚乙烯醇等合成高分子，及纤维素衍生物、明胶等天然高 分子及其衍生物。多采用质量稳定的合成高分子。
2）不溶于水的无机粉末：包围液滴，起机械隔离作用。主要有碳
8
酸镁、滑石粉、高岭土等。
液液分散和成粒过程
分散剂(dispersant)、搅拌(agitation)
• ③悬浮聚合 通常是在大量的水介质中进行，散热容易,产物是 0.05～2mm左右的小颗粒，容易洗涤、分离，产物纯度较高； 缺点是产物容易粘壁，影响聚合釜传热和生产周期。
（非极性单体和产物都不溶解于溶剂，常加分散剂）
• ④乳液聚合 单体在胶束中引发、聚合是在单体－聚合物乳胶 粒中进行。其特点是速度快、产物分子量大（100纳米，最小 可达50纳米到1微米） 、体系粘度低、易于散热；缺点是乳6化 剂等不易除净，影响产物性能。（非极性单体溶解与胶束中）
酸性物质碱性条件吸附 中性条件洗脱 （5）温度 未平衡前 随温度升高而增加
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（四）活性碳的再生
再生：指在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用 某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的细孔中除去，以达到 能够重复使用的目的。
1）加热再生法：分为高温再生和低温再生；一般采用高温再生。 脱水（活性炭与液体分离）－干燥（100－150度）－炭化（300
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（三）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。
• 针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律： （1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物 （2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物 （3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化
分散剂类型：
1）水溶性有机高分子：吸附在液滴表面，形成保护膜。
主要有聚乙烯醇等合成高分子，及纤维素衍生物、明胶等天然高 分子及其衍生物。多采用质量稳定的合成高分子。
2）不溶于水的无机粉末：包围液滴，起机械隔离作用。主要有碳
8
酸镁、滑石粉、高岭土等。
液液分散和成粒过程
分散剂(dispersant)、搅拌(agitation)
• ③悬浮聚合 通常是在大量的水介质中进行，散热容易,产物是 0.05～2mm左右的小颗粒，容易洗涤、分离，产物纯度较高； 缺点是产物容易粘壁，影响聚合釜传热和生产周期。
（非极性单体和产物都不溶解于溶剂，常加分散剂）
• ④乳液聚合 单体在胶束中引发、聚合是在单体－聚合物乳胶 粒中进行。其特点是速度快、产物分子量大（100纳米，最小 可达50纳米到1微米） 、体系粘度低、易于散热；缺点是乳6化 剂等不易除净，影响产物性能。（非极性单体溶解与胶束中）