6吸附和离子交换

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1、第六讲吸附与离子交换4学时一、通过本章学习应掌握的问题1、什么是吸附过程？2、吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？3、常用的吸附剂种类有哪些？4、什么是吸附等温线？其意义何在？5、影响吸附过程的因素有哪些？6、什么是亲和吸附？其特点有哪些？7、常用的吸附单元操作有哪些方式？8、什么是离子交换？9、离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？10、离子交换的机理是什么？11、什么是离子交换的选择性？其选择性受哪些因素影响？12、基本的离子交换操作是怎样的？13、如何利用离子交换法分离蛋白质？二、什么是吸附？（Adsorption）1、吸附是利用吸附剂对液体或气体中某

2、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。2、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。三、常见的吸附类型及其主要特点1、物理吸附：吸附作用力为分子间引力、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、只能以单分子层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢。四、常用吸附剂种类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。1、活性炭：

3、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，活性炭的吸附规律遵循以下规律：（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;（4）pH值的影响碱性中性吸附酸性洗脱;酸性中性吸附碱性洗脱;（5）温度未平衡前随温度升高而增加;2、大孔网状吸附剂特点：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。大孔网状吸附树脂的种类：（

4、1）非极性吸附树脂：苯乙烯交联而成，交联剂为二乙烯苯，又称芳香族吸附剂。（2）中等极性吸附树脂：甲基丙烯酸酯交联而成，交联剂亦为甲基丙烯酸酯，故又称脂肪族吸附剂。（3）极性吸附剂：丙烯酰胺或亚砜经聚合而成，通常含有硫氧、酰胺、氮氧等基团。吸附机理：非离子型共聚物，借助于范德华力从溶液中吸附各种有机物，其吸附能力与树脂的化学结构、物理性能以及与溶质、溶剂的性质有关。通常遵循以下规律：（1）非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质；（2）极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质；（3）中等极性吸附剂兼有以上两种能力四、吸附等温线概念：当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数

5、关系称为吸附等温线。Langmuir吸附等温线qo和K是经验常数，c代表溶液中溶质浓度蛋白质分离提纯时适合此吸附方程五、影响吸附的主要因素1、吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性…2、吸附质的性质：对表面张力的影响，溶解度，极性，相对分子量…3、温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性4、溶液pH值：影响吸附质的解离5、盐浓度：影响复杂，要视具体情况而定六、亲和吸附1、亲和吸附分离是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用，从而实现分离。吸附剂由载体和配位体组成2、亲和吸附的特点（a）效率高：利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得到高纯度的活性物质。（b）分离精度高：可用

6、于分离含量极低，结构相近的化合物（c）但通用性较差，洗脱条件苛刻3、影响亲和吸附的因素（1）配基浓度配基浓度高有利；（2）空间位阻加入“手臂链”以降低空间位阻的影响；（3）配基与载体的结合位点就蛋白质等大分子作为配基时，与载体连接的键越少越好；（4）载体孔径：孔道大小；（5）微环境：载体或“手臂链”的极性、电性；七、离子交换(ionexchange)1、概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。2、离子交换树脂的构成（1）具有三维空间离体结构的网络骨

7、架（2）联接在骨架上的活性基团（3）活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子）3、离子交换的分类按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂(cationexchange)（含酸性基团）和阴离子交换树脂(anionexchange)（含碱性基团）。具体又可以分为：强阳、弱阳和强阴、弱阴4、常用的离子交换树脂（1）强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H（磺酸基）和-CH2SO3H（次甲基磺酸基）；（2）弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH，-OCH2COOH，C6H5OH等弱酸性基团；（3）强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺基或二甲基-ß-羟基

8、乙基胺基；