吸附法与离子交换

《吸附法与离子交换》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十七章吸附与离子交换Absorptionandionexchange生物分离过程的一般流程原料液细胞分离(离心，过滤)细胞－胞内产物路线一路线二细胞破碎碎片分离路线一A路线一B清液－胞外产物粗分离(沉淀/过滤/萃取)纯化(离子交换/层析/吸附脱盐(凝胶过滤、超滤)浓缩(超滤)精制(结晶、干燥)包含体溶解(加盐酸胍、脲)复性吸附:利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，而从混合物中分离的过程。即溶质从液相或气相转移到固相过程。第一节吸附法概述吸附剂:吸附操作所使用的具有很大的比表面积的固体多孔微粒。吸附质:被吸附的溶质。一、常用

2、吸附剂吸附剂通常应具备以下特征：对被分离的物质具有较强的吸附能力；有较高的吸附选择性；机械强度高；再生容易；性能稳定；价格低廉。一、常用吸附剂按化学结构分:有机吸附剂,无机吸附剂有机吸附剂:活性炭、纤维素、大网格聚合物（聚苯乙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂等）等；无机吸附剂:硅胶（SiO2·nH2O）、活性氧化铝（Al2O3·nH2O）、硅藻土（硅酸盐）、分子筛（结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐）等。大孔吸附树脂特点？特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化性质稳定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再生容易。但价格昂贵，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响。从稀

3、溶液中分离溶质，处理能力较小；对溶质的作用较小；可直接从发酵液中分离所需的产物；溶质和吸附剂之间的相互作用及吸附平衡关系通常是非线性关系。二、吸附法的特点：图界面上分子和内部分子所受的力固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。第二节吸附过程的理论基础按吸附力的不同可分为：（1）物理吸附：吸附作用力为分子间引力（范德华力）、无选择性、无需高活化能、吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快。（2）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

4、层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢。一、吸附的类型物理吸附与化学吸附的特点物理吸附化学吸附吸附作用力分子间引力化学键合力选择性较差较高所需活化能低高吸附层单层或多层单层达到平衡所需时间快慢（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Langmuir吸附等

5、温线假定：吸附物分子之间无相互作用力。每一个活性只能吸附一个分子，即形成单分子吸附层。吸附速度与溶液浓度C和吸附剂表面未被占据的活性中心数目成正比；解吸速度与吸附剂表面为该溶质所占据活性中心数目成正比三、影响吸附的因素（1)考虑三种作用力：①固体-溶质②固体-溶剂③溶质-溶剂(2)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）(3)吸附物性质:①表面张力降低的物质②溶质在易溶解的溶剂中吸附量小③极性吸附剂易吸附极性物质④极性越小，越易被非极性吸附剂吸附(4)溶液pH的影响（解离度）(5)温度的影响（吸附热，溶解度）(

6、6)其它组分的影响（促进，干扰，互不影响）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。1.原理①吸附原理活性炭对烟气中的SO2的吸附，既有物理吸附，也有化学吸附，特别是当烟气中存在着氧气和水蒸气时，化学反应变现得尤为明显。应用实例吸附法脱除SO2②活性炭再生：活性炭吸附的硫酸存在于活性炭的微孔中，降低

7、了其吸附能力。可通过水洗放出SO2，活性炭得到再生。水洗再生是用水洗出活性炭微孔中的硫酸。流化床吸附操作固定床：在吸附颗粒确定以后，床层的流态化与通过床层液体的表观流速U有关。当U不大时，颗粒之间仍保持静止并互相支撑，这为固定床。流化床：当U增大至一定程度，颗粒不再相互支撑，开始悬浮在液体中；进一步提高U，床层中颗粒的运动加剧，这时的床层为流化床。优点：A压降小，可处理高黏度或固体颗粒的粗料液；B设备操作简单。膨胀床吸附操作固定床优点：流体呈平推流，返混小，柱效率高。缺点：无法处理含颗粒的料液。流化床缺点：存在严重的返混，吸附剂的利用率低。膨胀床吸附颗粒相对稳定

8、地处在床层中的一定层次上