生物分离工程吸附和离子交换.ppt

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1、利用固体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,以除去有害成分或分离回收有用目标产物的过程。吸附操作表面能发生吸附作用的固体，一般为多孔微粒或多孔膜，具有较大比表面积，也称吸附介质吸附是一种固体表面现象，只有那些具有较大内表面的多孔性固体才具有吸附能力概　述物理吸附化学吸附离子交换吸附吸附剂对溶质的吸附作用力吸附的类型吸附剂和吸附物通过分子力产生的吸附吸附剂表面活性点与吸附物之间发生化学键合,产生电子转移的现象离子交换剂表面键合的离子基团通过静电引力吸附带相反电荷的离子,发生电荷转移常见的各种吸附类型的主要特点概　述又称范德华吸附

2、，是一种可逆过程。活化吸附，不可逆物理吸附吸附量的多少取决于溶质与吸附剂极性的相似性和溶剂极性。离子交换吸附（简称离子交换，Ionexchange）基于离子交换原理的吸附操作概　述分离工程中的吸附操作通过溶液中带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换，利用其静电作用力的差异而达到分离纯化的方法。概　述离子交换法的基本概念离子交换的特点分辨率高、工作容量大且易于操作原料液脱色、除臭目标产物的提取、浓缩和粗分离如蛋白质、多肽、核酸及大部分发酵产物分离纯化，在生化分离中约有75%的工艺采用离子交换法概　述吸附分离技术在生物分离中的应用常用于从稀溶液中将溶质分

3、离出来，由于受固体吸附剂的限制，处理能力较小；对溶质的作用较小，这一点在蛋白质分离中特别重要；可直接从发酵液中分离所需产物，成为发酵与分离的耦合过程，从而消除产物抑制；吸附法的特点：概　述优点：有机溶剂掺入少操作简便，安全，设备简单适于稳定性差的物质缺点：吸附选择性差收率低无机吸附剂性能不稳定吸附法的特点：概　述第一节　吸附分离介质多孔型凝胶型孔道结构吸附剂吸附剂的分类一、吸附剂多孔吸附剂活性炭硅胶大网格聚合物类吸附剂特点：非极性吸附剂，吸附能力强，易吸附非极性或极性小的有机物，在水中吸附能力大于有机溶剂形式：粉末活性炭和颗粒活性炭应用：助滤、脱色、去热

4、源、除臭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较小较大较小较小难活性炭－经典吸附剂活性炭对物质的吸附规律（1)活性炭对不同吸附物的吸附力大小情况：碳链长的脂肪酸>碳链短的脂肪酸;多糖>单糖;多肽>氨基酸;芳香族化合物>脂肪族化合物对相对分子量大的化合物>相对分子量小的化合物（2）pH值的影响在酸性溶液中吸附能力大,PH>6.8吸附能力较差（3）温度低温吸附时,未达吸附平衡前吸附量随温度升高而增加─具有多孔网状结构,极性吸附剂，可吸附非极性和极性化合物─化学惰性，具有较大的吸附量，易制备不同类型的多孔硅胶─活性与含水量有关:含水量

5、低，活性强；反之，弱；使用前需活化─具有微酸性，适用于分离酸性和中性物质,用于芳香油,萜类,脂肪类,氨基酸等的分离硅胶种类：多孔性聚苯乙烯和多孔性聚酯树脂特点：机械强度高，选择性好，使用寿命长，吸附质易脱附，流体阻力小，解析、再生容易应用:抗生素(如头孢菌素等)和维生素B12等的分离浓缩过程。大网格聚合物类吸附剂（大孔网状吸附树脂）硅藻土颗粒吸附剂氧化铝硅藻土矿大孔网状吸附树脂的分类非极性吸附树脂：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。极性吸附树脂：丙烯酰胺或亚砜

6、经聚合而成，通常含有硫氧、酰胺、氮氧等基团。（1）非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质（2）高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质（3）中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力（4）水溶液中，同族化合物分子量大，极性弱易吸附（5）无机盐促进吸附大孔吸附树脂吸附规律大孔吸附树脂解吸规律（1)低级醇，酮或其水溶液（a溶胀聚合物，b溶解吸附物，减弱溶质与吸附剂间作用力）（2）弱酸性物质用碱解吸（成盐）（3）弱碱性物用酸解吸（成盐）（4）高盐吸附时用水解吸（降低离子强度，降低吸附量）（5）易挥发溶质用热水或蒸汽解吸大孔吸附树脂的应用抗生素分离纯化（再生容易、产品灰分少）β

7、—内酰胺类、大环内酯类、氨基糖贰类、肽类、博莱霉素类、含氮杂环类及其他新抗生素维生素的提取纯化VB12，VB2，VC天然产物的分离生物碱，黄酮，多糖，苷类生化药物酶、氨基酸、蛋白质、肽，甾体多孔性纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶（详见chapter7)凝胶型吸附剂（１）孔径适当的孔径有利于溶质在孔隙中的扩散，提高吸附容量和吸附操作速度（２）比表面积：每克吸附剂所具有的表面积孔径越大，比表面积越小。比表面积越大，吸附量越大，反之，越小。增加比表面积的方法：a.粉碎成小颗粒b.吸附剂的活化吸附剂性能的评价对被分离的物质具有较强的吸附能力有较高的吸附

8、选择性机械强度高再生容易