《吸附与离子交换》PPT课件

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1、吸附与离子交换分离概述吸附过程的理论基础常用的吸附剂吸附的应用离子交换的基本原理常用离子交换剂离子交换工艺离子交换应用一.吸附1.概述1.1吸附定义：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。（表面吸附与吸收）1.2吸附作用：脱色、除臭、吸湿、防潮、去热源及某些产品（如：酶、蛋白质、核苷酸、氨基酸、抗生素等）的分离精制。1.3吸附的特点：①选择性高②处理能力较低③可直接分离发酵液中所需的产物④操作简单，但实验设计复杂。2吸附过程的理论基础2.1基本概念吸附：利用吸附剂对液体或气体中某些组分具有选择性吸附能力，使其

2、富集在吸附剂表面的过程。吸附物：被吸附的物质。吸附剂：吸附操作所使用的固体原料。一般为多孔微粒或多孔膜，具有很大比表面积。原因：固体内部分子作用力＝0固体分子外部作用力≠0，即从外界吸附分子、离子原子，并在吸附表面形成单分子或多分子层。2.2吸附类型2.2.1物理吸附（1）作用力：吸附剂与吸附质间的范德华力（定向力、诱导力、色散力）或氢键。如：硅胶薄层层析分离叶绿素（2）吸附力大小：吸附质能否被吸附及吸附量多少a.溶质与吸附剂极性的相似性b.溶剂极性与溶质极性的相似性（3）特点：a.吸附发生在吸附剂整个表面－无选择性b.吸附为可逆吸附，平衡易达到。（可通过改

3、变T、pH、盐浓度等物理条件解吸。）2.2.2化学吸附（1）原理：吸附剂与吸附质间发生化学键合，产生电子转移而进行的吸附。（2）特点：a.Ea高，需高温下进行；反应时放出大量的热b.选择性很强：只对某种或几种物质有特定吸附c.单分子层吸附，吸附稳定；为不可逆吸附。（若需解吸，必须加破坏化学键的有机试剂。）2.2.3交换吸附（1）原理：离子交换剂通过静电引力吸附溶液中带相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。（2）特点：a.离子电荷越多，越易被吸附。b.电荷相同，离子水合半径越小，越易被吸附。c.一般通过调pH或增加离子强度进行洗脱。3影响吸附的因素（1）吸附剂

4、的性质：影响吸附容量和吸附速率a.吸附剂表面积大，空隙度大，吸附容量大b.吸附剂孔径大，颗粒度小，吸附速率越大（孔径适中）c.极性：极性化合物选极性吸附剂；非极性化合物选非极性吸附剂。（2）吸附质性质a.溶质从较易溶解的溶剂中被吸附时，吸附量较少（相似相容）b.极性被吸附物质吸附剂溶剂极性极性非极性非极性非极性极性c.同系物：分子量越大，极性越低，易被非极性吸附剂吸附如：活性炭：W大＞W小；多肽＞氨基酸；多糖＞单糖(3)其他因素：T、pH、吸附质浓度、吸附剂用量等温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性溶液pH值：影响吸附质的解离盐浓度：影响复杂，要视具体情况而

5、定4常用吸附剂4.1活性炭（非极性吸附剂）（1）种类：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大小较小较小较难锦纶活性炭较小较大小小易（2）选择a.欲分离物是否易被活性炭吸附；若容易吸附，选择吸附力弱的活性炭；反之，亦然。b.一般先选颗粒状，看能否被吸附、洗脱。（3）活性炭对物质的吸附一般规律a.吸附作用：在水中吸附力最强，在有机溶剂中吸附力最弱b.洗脱作用：水的洗脱能力最弱，有机溶剂洗脱能力最强c.被分离物类型：W大＞W小；芳香族＞脂肪族d.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（4）活性炭的预处理：分别用48%

6、HF，12MHCl洗涤，除去杂质。定量分离时应做空白实验。（5）应用：精制有机物常用活性炭脱色；高纯金属微量杂质的分离分析。4.2硅胶－极性吸附剂（1）影响吸附的因素a.吸附物的性质：极性化合物＞非极性化合物b.硅胶含水量（1－20％）（2）硅胶活化：105－110℃活化1h（3）硅胶的再生a.5－10倍1％NaOH回流30min；水洗至中性b.3－6倍5％乙酸回流30min；水洗至中性c.甲醇洗，水洗d.120℃活化12h4.3大孔性吸附树脂（1）大孔性树脂的结构大孔吸附树脂是一种不含交换基团的,具有大孔结构的高分子吸附剂。通常大孔性树脂是聚苯乙烯和二乙烯

7、苯的共聚物，它们具有多孔性的巨大网状结构。(2)大孔网状吸附树脂的种类非极性吸附树脂：苯乙烯交联而成，交联剂为二乙烯苯，又称芳香族吸附剂。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。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。（3）大孔吸附树脂的特性a.物理吸附、吸附容量大、选择性好b.吸附速度快、易于解吸、机械强度高、再生处理简便。特别适用于从水溶液中分离低极性或非极性化合物。c.贵，吸附效果受流速及溶质浓度等影响（4）吸附原则a.吸附剂的极性非极性吸附剂适应从极性溶剂中吸附非极性物极性吸附

8、剂适应从非极性溶剂中吸附极性物质b.吸附物分子大小－