8.-吸附分离课件.pdf

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1、第八章 吸附分离1吸附现象气气液液A 下雨 潮湿气气液液B 冰箱除异味固固C 变色硅胶固固驾照考试科目一的一道题：下雨天开车，路面最滑的是什么时候？下雨天开车，路面最滑的是什么时候？A：刚开始下雨时：刚开始下雨时B：下雨中：下雨中C：雨后路面有少许积水的情况下：雨后路面有少许积水的情况下2授课内容概要1 概述2 吸附剂3 离子交换吸附4吸附操作技术4 吸附操作技术5 影响吸附的因素影响吸附的因素6 应用31 概概 述述1 概概 述述1 1 定义定义吸附吸附(adsorption)：1.1 定义定义溶质从液相或气相溶质从液相或气相转移到固相转移到固相的现象。的现象。吸附机制吸附机制：界面分子力界

2、面分子力场场不饱和不饱和，吸附机制吸附机制：固体内部分子固体内部分子场场不饱和不饱和，能从外界吸附分子、原能从外界吸附分子、原或离或离固体内部分子固体内部分子所受的力所受的力对称对称子、子、或离或离子使受力平衡。子使受力平衡。吸附剂吸附剂:在表面上能发生吸附作用的固体，或称为吸附介质。在表面上能发生吸附作用的固体，或称为吸附介质。吸附物吸附物 被吸附的物质被吸附的物质吸附物吸附物:被吸附的物质被吸附的物质。41.2 吸附类型吸附类型物理吸附：物理吸附：吸附剂和吸附物通过分子间力(范德华力)产生的吸附称为物理吸附。这是一种最常见的吸附现象，其特点是吸附不仅限于些活性中心而是整个自由界面特点是吸附

3、不仅限于一些活性中心，而是整个自由界面。如如：活性炭吸附活性炭吸附、大孔树脂吸附大孔树脂吸附、疏水吸附疏水吸附化学吸附化学吸附：化学吸取附是由于吸附剂在吸附物之间的电子如如：活性炭吸附活性炭吸附、大孔树脂吸附大孔树脂吸附、疏水吸附疏水吸附化学吸附化学吸附化学吸附吸附剂吸附物子转移，发生化学反应而产生的。其特点是一种吸附剂只对一类、一种或特定几种物质起作用。如：离子交换吸附、亲和吸附如：离子交换吸附、亲和吸附51 3 吸附平衡吸附平衡1.3 吸附平衡吸附平衡当温度一定时，吸附剂与溶液中的溶质达到平衡当温度一定时，吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其时，其吸附量吸附量q*只和只和浓度浓度有关。有关。

4、q*=f(c)吸附等温线吸附等温线q=f(c)-吸附等温线吸附等温线。同萃取中的分同萃取中的分1低浓度低浓度同萃取中的分同萃取中的分配系数和平衡曲线的概念。配系数和平衡曲线的概念。1、低浓度低浓度2、小分子、小分子抗生素激素3、大分子、大分子抗生素、激素蛋白质4、亲和吸附、亲和吸附蛋白质酶和底物酶和底物62 吸附剂吸附剂2 吸附剂吸附剂2 1 吸附剂的材料结构吸附剂的材料结构人的肠道大约68米，有很多皱褶，总面积达2.1 吸附剂的材料结构吸附剂的材料结构A、非多孔类：比表面积小（外表面积）。、非多孔类：比表面积小（外表面积）。皱褶，总面积达200平方米左右B、多孔类：比表面大（内外表面积之和）

5、。、多孔类：比表面大（内外表面积之和）。几百平方米几百平方米/克克72.2 吸附剂的物理性能指标吸附剂的物理性能指标2.2.1 比表面积的测定比表面积的测定一般采用B.E.T(Brunueer-Emmett-Teller)法：在液氮温度下(-196C)，用吸附剂吸附氮气，在吸附剂表面形成单分子吸附层，测定氮气的吸附体积vm(cm3/g)，计算比表面积a(cm2/g):mN-阿弗加德罗常数，s-被吸附分子的横截面积，在-196C 氮气分子的1 62 10152196C 氮气分子的s=1.6210-15cm2。82.2.2 平均孔径（平均粒度）及其分布平均孔径（平均粒度）及其分布吸附剂的孔径及分布

6、可采用水银压入法利用汞孔吸附剂的孔径及分布可采用水银压入法，利用汞孔度计测定。当压力升高时，水银可进入到细孔中，压力p与孔径d的关系为水银的表面张力(0 48N/2)水银与细孔壁的-水银的表面张力(0.48N/m2)，-水银与细孔壁的接触角(=140)。通过测定水银体积与压力之间的关系即可求出孔径的分布情况。以上两指标为吸附剂的重要以上两指标为吸附剂的重要物理性能指标物理性能指标以上两指标为吸附剂的重要以上两指标为吸附剂的重要物理性能指标物理性能指标。92.3 常见物理吸附剂常见物理吸附剂2.3 常见物理吸附剂常见物理吸附剂102.3.1 活性炭活性炭“万能吸附剂”万能吸附剂”原料：木炭、竹炭

7、、各种果壳和优质煤；原料：木炭、竹炭、各种果壳和优质煤；制备制备：破碎破碎过筛过筛催化剂活化催化剂活化漂洗漂洗烘干烘干筛选筛选制备制备：破碎破碎、过筛过筛、催化剂活化催化剂活化、漂洗漂洗、烘干烘干、筛选筛选；优点：吸附力强、分离效果好、价格低廉等；优点：吸附力强、分离效果好、价格低廉等；缺点：色黑质轻，易造成环境污染；缺点：色黑质轻，易造成环境污染；选择性：极性选择性：极性非极性；芳香族非极性；芳香族脂肪族；大分子量脂肪族；大分子量小分子量小分子量11脱臭脱臭脱色脱色除杂质等除杂质等脱臭脱臭、脱色脱色、除杂质等除杂质等。年用量：。年用量：10%左右的增长率左右的增长率122.3.2 硅胶硅胶强

8、碱强碱氢氟酸氢氟酸原料：硅酸钠。不溶于水和任何溶剂，无毒无味；原料：硅酸钠。不溶于水和任何溶剂，无毒无味；制备制备硅酸钠硫酸应硅酸钠硫酸应老化老化酸泡等酸泡等制备制备：硅酸钠硅酸钠和和硫酸硫酸反反应应，老化老化、酸泡等酸泡等。特点特点：吸附性吸附性、热稳定性热稳定性、化学稳定性质化学稳定性质、机械强度均好机械强度均好。特点特点：吸附性吸附性、热稳定性热稳定性、化学稳定性质化学稳定性质、机械强度均好机械强度均好。分类：大孔硅胶、粗孔硅胶、分类：大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。型硅胶、细孔硅胶。孔径依次变小孔径依次变小13变色硅胶：硅胶变色硅胶：硅胶+CoCl2产品特点产品特点：产品特点产

9、品特点：对水蒸汽有极强的吸附作用吸湿前：蓝色对水蒸汽有极强的吸附作用吸湿前：蓝色吸湿量：浅红色吸湿量：浅红色142 3 3 大孔树脂大孔树脂2.3.3 大孔树脂大孔树脂1）定义：）定义：由由有机高分子聚合有机高分子聚合物物形成的不溶于酸形成的不溶于酸、碱碱物物形成的不溶于酸形成的不溶于酸、碱碱及各种有机溶剂的具有及各种有机溶剂的具有多孔骨架多孔骨架的吸附剂，又称为大网格吸附剂、大的吸附剂，又称为大网格吸附剂、大孔树脂、吸附树脂。孔树脂、吸附树脂。15?有机溶剂萃取和金属盐沉淀法缺点有机溶剂萃取和金属盐沉淀法缺点：2）特点：）特点：?有机溶剂萃取和金属盐沉淀法缺点有机溶剂萃取和金属盐沉淀法缺点：

10、（1）工艺繁琐）工艺繁琐（2）有机溶剂、金属盐、酸、碱损耗大）有机溶剂、金属盐、酸、碱损耗大大孔吸附树脂层析法大孔吸附树脂层析法?大孔吸附树脂层析法大孔吸附树脂层析法：（：（1）不用或少用除乙醇外的有机溶剂；）不用或少用除乙醇外的有机溶剂；（2）树脂再生容易，重复使用；）树脂再生容易，重复使用；（3）得率高）得率高18一一21，成本低；，成本低；（4）安全性强安全性强符合环保规定要求符合环保规定要求（4）安全性强安全性强，符合环保规定要求符合环保规定要求。163）类型：）类型：非极性、中等极性、极性非极性、中等极性、极性17非极性基团1819酯键酯键2021224）结构）结构大孔树脂的实物图大

11、孔树脂的实物图大孔树脂的示意图大孔树脂的示意图大孔树脂的大孔树脂的扫描电镜照片扫描电镜照片大孔树脂的示意图大孔树脂的示意图大孔树脂的大孔树脂的扫描电镜照片扫描电镜照片23原理和什么原理和什么5）吸附规律）吸附规律原理和什么原理和什么技术相似？技术相似？（1）？从极性溶剂中吸附非极性物质非极性吸附剂）？从极性溶剂中吸附非极性物质非极性吸附剂（2）？从非极性溶剂中吸附极性物质）？从非极性溶剂中吸附极性物质（3）？）？对两种情况均有吸附能力对两种情况均有吸附能力极性吸附剂极性吸附剂中等极性吸附剂中等极性吸附剂（3）？）？对两种情况均有吸附能力对两种情况均有吸附能力（4）水溶液中，同族化合物，？）水溶

12、液中，同族化合物，？中等极性吸附剂中等极性吸附剂分子量大、极性弱易吸附分子量大、极性弱易吸附（5）无机盐，？）无机盐，？（6）孔径与分子直径孔径与分子直径？孔径孔径6倍于分子直径倍于分子直径促进吸附促进吸附（6）孔径与分子直径孔径与分子直径，？（7）pH 值，？值，？孔径孔径6倍于分子直径倍于分子直径酸性物质酸促进吸附，酸性物质酸促进吸附，碱性物质碱促进吸附碱性物质碱促进吸附碱性物质碱促进吸附碱性物质碱促进吸附24256）解吸规律）解吸规律（1）低级醇，酮或其水溶液）低级醇，酮或其水溶液（溶胀聚合物、溶解吸附物）（溶胀聚合物、溶解吸附物）（2）弱酸性物质用碱解吸弱酸性物质用碱解吸（2）弱酸性物

13、质用碱解吸弱酸性物质用碱解吸（3）弱碱性物用酸解吸）弱碱性物用酸解吸（4）高盐吸附时用水解吸）高盐吸附时用水解吸（5）易挥发溶质用热水或蒸汽解吸易挥发溶质用热水或蒸汽解吸（5）易挥发溶质用热水或蒸汽解吸易挥发溶质用热水或蒸汽解吸267）应用）应用?抗生素分离纯化抗生素分离纯化?抗生素分离纯化抗生素分离纯化 内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、肽类、博莱内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、肽类、博莱霉素类、含氮杂环类及其他新抗生素霉素类、含氮杂环类及其他新抗生素?维生素的提取纯化维生素的提取纯化?维生素的提取纯化维生素的提取纯化VB12，VB2，VC?天然产物的分离天然产物的分离生物碱生物碱，黄酮黄

14、酮，多糖多糖，苷类苷类生物碱生物碱，黄酮黄酮，多糖多糖，苷类苷类?生化药物生化药物酶、氨基酸、蛋白质、肽，甾体酶、氨基酸、蛋白质、肽，甾体27举例举例大孔吸附剂分离鹅脱氧胆酸和胆酸大孔吸附剂分离鹅脱氧胆酸和胆酸现有方法现有方法：（：（不能分离鹅脱氧胆酸与胆酸不能分离鹅脱氧胆酸与胆酸）现有方法现有方法：（：（不能分离鹅脱氧胆酸与胆酸不能分离鹅脱氧胆酸与胆酸）（1）有机溶剂萃取）有机溶剂萃取金淀金淀（2）金金属盐沉属盐沉淀淀大孔吸附剂分离大孔吸附剂分离（1）分离出胆酸，鹅脱氧胆酸两种成分）分离出胆酸，鹅脱氧胆酸两种成分（2）不用有毒溶剂不用有毒溶剂（2）不用有毒溶剂不用有毒溶剂（3）得率高）得率高

15、2829大孔树脂吸附大孔树脂吸附物理吸附物理吸附吸附吸附离子交换吸附离子交换吸附疏水吸附疏水吸附化学吸附化学吸附离子交换吸附离子交换吸附化学吸附化学吸附亲和吸附亲和吸附亲和吸附亲和吸附303 离子交换吸附离子交换吸附骨架分子带电基团骨架分子带电基团3 离子交换吸附离子交换吸附3.1 吸附剂的类型吸附剂的类型（重点重点）3.1.1 带电基团带电基团3.1 吸附剂的类型吸附剂的类型（重点重点）1）带电基团带负电荷为）带电基团带负电荷为阳离子交换剂阳离子交换剂（cation exchanger）:离子交换剂结构示意图离子交换剂结构示意图离子交换剂结构示意图离子交换剂结构示意图312）带电基团带正电荷

16、为）带电基团带正电荷为阴离子交换剂阴离子交换剂（anion exchanger）:32与大孔树脂的区别与大孔树脂的区别3.1.2 骨架分子：骨架分子：与大孔树脂的区别与大孔树脂的区别中文名化学组成英文名商品名中文名化学组成英文名商品名葡聚糖葡聚糖dextranSephadex琼脂糖琼脂糖agaroseSepharosecellulose纤维素纤维素Cellulose聚苯乙烯聚苯乙烯polystyreneMono、source333 1 3 举例举例3.1.3 举例举例：由此计算溶胀由此计算溶胀后的体积后的体积数字常表示凝胶吸水量。数字常表示凝胶吸水量。C 25为例为例1克克干燥的干燥的C 25

17、凝胶凝胶可以吸水可以吸水2 5 ml后的体积后的体积。C-25为例为例：1克克干燥的干燥的C-25凝胶凝胶可以吸水可以吸水2.5 ml。343.2 性能评价（难点）性能评价（难点）粒径粒径比表面积比表面积交换容量交换容量离子交换能力离子交换能力滴定曲线滴定曲线pH对交换容量的动态影响对交换容量的动态影响353.2.1 粒径粒径粒径越小，粒径越小，分辨率越高分辨率越高分辨率越高分辨率越高363.2.2 交换容量交换容量1）定义：）定义：指单位指单位质量质量的的干干离子交换剂或单位离子交换剂或单位体积体积的的湿湿离子离子交换剂所能吸附的价离子的毫摩尔数交换剂所能吸附的价离子的毫摩尔数(l)是表是表

18、交换剂所能吸附的交换剂所能吸附的一一价离子的毫摩尔数价离子的毫摩尔数(mmol)，是表是表征交换剂离子交换能力的主要参数。征交换剂离子交换能力的主要参数。37382）交换容量的测定交换容量的测定2）交换容量的测定交换容量的测定对于阳离子交换剂：用对于阳离子交换剂：用HCl将其处理成将其处理成H型，称重并测定其含水量；称型，称重并测定其含水量；称数克交换剂，加入到过量已知浓度的数克交换剂，加入到过量已知浓度的NaOH溶液，发生溶液，发生交换反交换反应。应。待反待反应达应达到到平平衡后衡后(强强酸性酸性的的需要静需要静置置24h，交换反交换反待反到衡后待反到衡后(酸性需要静酸性需要静弱酸性的需静置

19、数日弱酸性的需静置数日)，测定剩余的，测定剩余的NaOH摩尔数，就可摩尔数，就可求得阳离子交换剂的交换容量求得阳离子交换剂的交换容量。求得阳离子交换剂的交换容量求得阳离子交换剂的交换容量。NaOHHCOO-NaNa反应剩余的反应剩余的NaOH39Na对于阴离子交换剂：对于阴离子交换剂：将阴离子交换剂转换成将阴离子交换剂转换成Cl型后，取一定量的型后，取一定量的Cl型交型交换剂换剂，加入加入Na2SO4溶液进行交换溶液进行交换,用硝酸银溶液滴定流用硝酸银溶液滴定流换剂换剂，加入加入Na2SO4溶液进行交换溶液进行交换,用硝酸银溶液滴定流用硝酸银溶液滴定流出液的出液的Cl-，用铬酸钾作指示剂，根据

20、，用铬酸钾作指示剂，根据Cl-量计算交换容量计算交换容量。量。蛋白质的交换容量蛋白质的交换容量比小分子化合物要小的多比小分子化合物要小的多蛋白质的交换容量蛋白质的交换容量：比小分子化合物要小的多比小分子化合物要小的多。1）树脂孔道的空间排阻作用大；）树脂孔道的空间排阻作用大；2）蛋白质的多电荷与多个交换中心结合）蛋白质的多电荷与多个交换中心结合40GE(原原Amersham)products:强阴甲状腺球蛋白乳白蛋白人血清白蛋白甲状腺球蛋白乳白蛋白人血清白蛋白GE(原原Amersham)products:强阳牛血红蛋白脱氧核苷酸牛血红蛋白脱氧核苷酸A人免疫球蛋白人免疫球蛋白3 2 3 滴定曲线

21、滴定曲线3.2.3 滴定曲线滴定曲线全面评价表征交换剂的重要参数全面评价表征交换剂的重要参数方法方法：1g酸型酸型(或或碱型碱型)交换剂交换剂+x-ml 0 1M方法方法：1g酸型酸型(或或碱型碱型)交换剂交换剂+x-ml 0.1MNaOH（HCl）+水至水至50 ml+静置静置24h(对强交换剂对强交换剂)or 7d(对弱交换剂对弱交换剂)+测测pH+作作图图意义：意义：1st强离子交换剂的交换；强离子交换剂的交换；2nd弱离子交换剂的交换；弱离子交换剂的交换；3rd滴定曲线的转折点交换容量；滴定曲线的转折点交换容量；4th转折点数交换基团的种类数；转折点数交换基团的种类数；5th交换容量随

22、交换容量随pH的变化。的变化。43GE(原原Amersham)两种离子交换剂的滴定曲线两种离子交换剂的滴定曲线443 3 知名企业的更多产品性能介绍知名企业的更多产品性能介绍（自学自学）?GE Healthcare Life Sciences（原Amersham）3.3 知名企业的更多产品性能介绍知名企业的更多产品性能介绍（自学自学）45?Bio-Rad4647http:/ 4 离子交换操作的原理离子交换操作的原理（重点重点）3.4 离子交换操作的原理离子交换操作的原理（重点重点）用平衡缓冲液用平衡缓冲液低离子强度低离子强度用平衡缓冲液用平衡缓冲液处理分离介质处理分离介质和样品和样品。和样品和

23、样品。48逐步提高逐步提高离子强度离子强度离子强度离子强度49高离子强度高离子强度50Linear gradient elution线性梯度洗脱线性梯度洗脱两者各自的优缺点？两者各自的优缺点？Stepwise elutionSp分步洗脱（阶段洗脱）分步洗脱（阶段洗脱）51523 5 离子交换操作过程及注意事项离子交换操作过程及注意事项3.5 离子交换操作过程及注意事项离子交换操作过程及注意事项3 5 1 填料的预处理填料的预处理3.5.1 填料的预处理填料的预处理1）Source、Monobeads、Minibeads系列以预装柱出售系列以预装柱出售，无需处理无需处理。1）Source、Mon

24、obeads、Minibeads系列以预装柱出售系列以预装柱出售，无需处理无需处理。2）Sepharose、Bio-gel A系列以液态湿胶形式出售。使用前倾去上系列以液态湿胶形式出售。使用前倾去上清，以湿胶：起始缓冲液清，以湿胶：起始缓冲液=3：1添加缓冲液，搅匀，装柱。添加缓冲液，搅匀，装柱。3）Sephadex系列以固体干胶形式出售系列以固体干胶形式出售需要进行溶胀需要进行溶胀用起始缓冲用起始缓冲3）Sephadex系列以固体干胶形式出售系列以固体干胶形式出售，需要进行溶胀需要进行溶胀。用起始缓冲用起始缓冲液在常温下浸泡液在常温下浸泡1-2天，或在沸水中浸泡天，或在沸水中浸泡2h。溶胀过

25、程避免强烈搅拌，。溶胀过程避免强烈搅拌，否则导致凝胶颗粒破裂。否则导致凝胶颗粒破裂。一定不要用水溶胀一定不要用水溶胀，否则凝胶内部带电基团之间排斥力增大导致凝颗粒胀破。溶胀后进行抽真空脱气处理。，否则凝胶内部带电基团之间排斥力增大导致凝颗粒胀破。溶胀后进行抽真空脱气处理。534）Cellulose系列以固体干胶形式出售，需要进系列以固体干胶形式出售，需要进行溶胀行溶胀。又是其中含有较多杂质又是其中含有较多杂质，需要需要进进行洗涤行洗涤。行溶胀行溶胀又是其中含有较多杂质又是其中含有较多杂质需要行洗涤需要行洗涤阴离子交换树脂阴离子交换树脂：Cl-、OH-阴离子交换树脂阴离子交换树脂酸碱酸：酸碱酸：

26、Cl-碱酸碱：碱酸碱：OH-+阳离子交换树脂：阳离子交换树脂：Na+、H+碱酸碱碱酸碱：Na+碱酸碱碱酸碱：Na酸碱酸：酸碱酸：H+54）交换柱与水平面完全垂直交换柱与水平面完全垂直3.5.2 装柱装柱1）交换柱与水平面完全垂直交换柱与水平面完全垂直。2）关闭柱底出口关闭柱底出口在柱内注入约在柱内注入约2cm高缓冲液高缓冲液2）关闭柱底出口关闭柱底出口，在柱内注入约在柱内注入约2cm高缓冲液高缓冲液。3）将树脂搅成将树脂搅成悬悬浮状后沿柱内浮状后沿柱内壁壁小小心地心地把柱灌满把柱灌满，倒倒将树脂搅成浮状后沿柱内小把柱灌满将树脂搅成浮状后沿柱内小把柱灌满倒倒时不要太快，以免产生泡沫。时不要太快，

27、以免产生泡沫。4）待树脂在柱底部逐渐沉积时，慢慢打开柱底出口，）待树脂在柱底部逐渐沉积时，慢慢打开柱底出口，让液体流出让液体流出继续添加树脂悬液继续添加树脂悬液如果上层出现如果上层出现让液体流出让液体流出。继续添加树脂悬液继续添加树脂悬液。如果上层出现如果上层出现明显清液，可用吸管小心吸去柱内上层出现的清明显清液，可用吸管小心吸去柱内上层出现的清液。依次操作直至装完树脂。液。依次操作直至装完树脂。555）用缓冲液将柱子封口用缓冲液将柱子封口，封柱封柱。5）用缓冲液将柱子封口用缓冲液将柱子封口，封柱封柱。6）在柱后放置光源，检查装填是否均匀，无气泡。）在柱后放置光源，检查装填是否均匀，无气泡。7

28、）在装柱时要避免柱内液体流干而使装柱失败。）在装柱时要避免柱内液体流干而使装柱失败。8）装好的柱体应该没有纹路，没有裂痕，没有气泡，）装好的柱体应该没有纹路，没有裂痕，没有气泡，柱顶表面平整而均匀柱顶表面平整而均匀方可投入使用方可投入使用否则要重装否则要重装柱顶表面平整而均匀柱顶表面平整而均匀，方可投入使用方可投入使用，否则要重装否则要重装。563.5.3平衡平衡起始缓冲液起始缓冲液（ttib ff）通常是盐类的缓冲溶液通常是盐类的缓冲溶液起始缓冲液起始缓冲液（starting buffer）：通常是盐类的缓冲溶液通常是盐类的缓冲溶液。常用的缓冲剂有：磷酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐、甲酸盐、常用的缓

29、冲剂有：磷酸盐、乙酸盐、柠檬酸盐、甲酸盐、Tris-HCl等。等。平衡终点判断：直到流出液的平衡终点判断：直到流出液的pH与洗脱液的与洗脱液的pH相同为相同为止（止（pH试纸检查），大约需要试纸检查），大约需要23倍床体积。倍床体积。573.5.4上样上样由蠕动泵上样由蠕动泵上样由蠕动泵上样由蠕动泵上样。样品需要进行微滤膜过膜处理，除去不容物。样品需要进行微滤膜过膜处理，除去不容物。样品的浓度可根据填料的离子交换容量进行计算样品的浓度可根据填料的离子交换容量进行计算样品的浓度可根据填料的离子交换容量进行计算样品的浓度可根据填料的离子交换容量进行计算，不宜超过交换容量的，不宜超过交换容量的20%

30、。样品的粘度不宜过大样品的粘度不宜过大样品的粘度不宜过大样品的粘度不宜过大。样品的上样体积可以稍大，但须保证不影响。样品的上样体积可以稍大，但须保证不影响pH。583.5.5 洗脱洗脱由蠕动泵输入洗脱液由蠕动泵输入洗脱液。由蠕动泵输入洗脱液由蠕动泵输入洗脱液。由梯度混合器产生洗脱液。通过改变洗脱液的由梯度混合器产生洗脱液。通过改变洗脱液的 pH、离、离子强度子强度、离子类型等离子类型等，改变交换剂的选择性改变交换剂的选择性，使杂质使杂质子强度子强度、离子类型等离子类型等，改变交换剂的选择性改变交换剂的选择性，使杂质使杂质和目标物在不同的洗脱条件下得以分别洗脱而分离。和目标物在不同的洗脱条件下得

31、以分别洗脱而分离。59样品由分部收集器收集样品由分部收集器收集样品由分部收集器收集样品由分部收集器收集。可安装检测器进行在线检测。可安装检测器进行在线检测。603.5.6 洗涤洗涤由蠕动泵输入洗涤液。由蠕动泵输入洗涤液。一般为高离子强度的洗脱液。一般为高离子强度的洗脱液。3.5.7 再生、清洗再生、清洗由蠕动泵输入再生液。一由蠕动泵输入再生液。一般用般用2M NaCl溶液能洗脱绝大多数杂质溶液能洗脱绝大多数杂质。般用般用2M NaCl溶液能洗脱绝大多数杂质溶液能洗脱绝大多数杂质。必要时用盐必要时用盐-酸酸-碱进行清洗。碱进行清洗。613.5.8 储存储存微生物的生长会严重污染层析柱。要求微生物

32、的生长会严重污染层析柱。要求 4 8 度保存。度保存。短期保存短期保存短期保存短期保存：再生清洗完成后直接保存。：再生清洗完成后直接保存。长期保存：长期保存：添加叠氮化钠添加叠氮化钠添加叠氮化钠添加叠氮化钠阴离子交换剂：阴离子交换剂：20%乙醇的乙醇的0.2mol/L醋酸中。醋酸中。阳离子交换剂：阳离子交换剂：20%乙醇的乙醇的0.2mol/LNaOH中。中。623.6 离子交换设备离子交换设备63多个设备的连接多个设备的连接Amersham快速液相色谱仪快速液相色谱仪(FPLC)仪器特点：由经典的液体柱层析引入气相色谱理论，并且对相体进行了改革，配用高压输液泵，采用高灵敏检测器、梯度洗仪器特

33、点：由经典的液体柱层析引入气相色谱理论，并且对相体进行了改革，配用高压输液泵，采用高灵敏检测器、梯度洗脱装置脱装置自动收集装置和微机等发展起来的现代液相色谱自动收集装置和微机等发展起来的现代液相色谱脱装置脱装置、自动收集装置和微机等发展起来的现代液相色谱自动收集装置和微机等发展起来的现代液相色谱。6465工业化设备及介质工业化设备及介质4 吸附操作技术吸附操作技术4.1搅拌搅拌釜釜吸附操作吸附操作搅拌吸附操作搅拌吸附操作4.2固定床吸附操作固定床吸附操作固定床吸附操作固定床吸附操作4.3流化床吸附操作流化床吸附操作4.3流化床吸附操作流化床吸附操作4.4膨胀床吸附操作膨胀床吸附操作4.4膨胀床

34、吸附操作膨胀床吸附操作664 1 搅拌釜吸附操作搅拌釜吸附操作（与萃取相似与萃取相似）4.1 搅拌釜吸附操作搅拌釜吸附操作（与萃取相似与萃取相似）料液与吸附剂在料液与吸附剂在搅拌釜搅拌釜内混合接触发生吸附内混合接触发生吸附待吸附接待吸附接料液与吸附剂在料液与吸附剂在搅拌釜搅拌釜内混合接触发生吸附内混合接触发生吸附，待吸附接待吸附接近平衡后，过滤使固液分离。近平衡后，过滤使固液分离。4.1.1 单釜吸附单釜吸附4.1.2 多级错流吸附多级错流吸附674.1.3 多级逆流吸附多级逆流吸附68Book:P2124.2 固定床吸附操作（固定床吸附操作（重点重点。与柱色谱相似）。与柱色谱相似）4.2.1

35、 单柱吸附单柱吸附柱内各处浓度如何变化？柱内各处浓度如何变化？1）穿透曲线穿透曲线1）穿透曲线穿透曲线固定床与反应釜的不同：固定床与反应釜的不同：反应釜的混合瞬间完成反应釜的混合瞬间完成反应釜的混合瞬间完成反应釜的混合瞬间完成，固定床的混合有一个动态过程。，固定床的混合有一个动态过程。69t=0t=t1t=t2t=t3t=t4t=t5入口入口L=0 处浓度为处浓度为C0L=l1处，处，C=C0Ll 处处CCL=l2处，处，C=C0穿透穿透点点L=l3处处，C=C0lllHL=l4处，处，C=C0l出口出口L=H处，处，C=95%C0穿透时间：出口浓度达到入穿透时间：出口浓度达到入浓度的浓度的%

36、的时间的时间点点l1l2l3Hl4口口浓度的浓度的5%-10%的时间的时间。穿透曲线穿透曲线：出口浓度随时间出口浓度随时间70穿透曲线穿透曲线：出口浓度随时间出口浓度随时间的变化曲线。的变化曲线。2）穿透曲线的应用）穿透曲线的应用动态法图解测定吸附量动态法图解测定吸附量曲线曲线1为为不吸附溶质不吸附溶质的穿透曲线的穿透曲线对对穿透曲线：也可为出口浓度随体积的变化曲线。穿透曲线：也可为出口浓度随体积的变化曲线。曲线曲线1为为不吸附溶质不吸附溶质的穿透曲线的穿透曲线，对对应的体积为应的体积为V0。曲线曲线2为为吸附溶质吸附溶质的曲线的曲线，对应体积对应体积曲线曲线2为为吸附溶质吸附溶质的曲线的曲线

37、，对应体积对应体积为为V。吸附剂吸附溶质的量为斜线面积，。吸附剂吸附溶质的量为斜线面积，即为即为c0(V-V0)。利用不同浓度的溶液反复作吸附操。利用不同浓度的溶液反复作吸附操作，即可得到吸附平衡关系作，即可得到吸附平衡关系q*=f(c)，即可，即可确定吸附类型确定吸附类型。714.2.2 多柱串联吸附多柱串联吸附柱柱1饱和后饱和后柱柱2饱和后饱和后柱柱2饱和后饱和后72工业设备工业设备多柱串联系统由个带有多个树脂柱多柱串联系统由个带有多个树脂柱（162030工业设备工业设备：多柱串联系统由多柱串联系统由一一个带有多个树脂柱个带有多个树脂柱（16，20，30柱）的圆盘，和一个多孔分配阀组成。通

38、过柱）的圆盘，和一个多孔分配阀组成。通过圆盘的转动圆盘的转动和和阀口阀口的转换的转换使分离柱在一个工艺循环中完成了吸附使分离柱在一个工艺循环中完成了吸附淋洗淋洗解吸解吸的转换的转换，使分离柱在一个工艺循环中完成了吸附使分离柱在一个工艺循环中完成了吸附，淋洗淋洗，解吸解吸，再生的全部工艺过程。，再生的全部工艺过程。此柱附饱和此柱附饱和此柱此柱吸吸附饱和附饱和73颜色深表示吸附的目标物浓度高颜色深表示吸附的目标物浓度高4 3 流化床吸附操作流化床吸附操作4.3 流化床吸附操作流化床吸附操作返混小，柱效率高；返混小，柱效率高；固定床：固定床：当流速变大时当流速变大时颗粒之间颗粒之间但压降大，易堵塞但

39、压降大，易堵塞当流速变大时当流速变大时，颗粒之间颗粒之间仍保持静止并互相接解，为固定床。仍保持静止并互相接解，为固定床。压降小压降小，不易堵塞不易堵塞流化床：流化床：压降小压降小，不易堵塞不易堵塞但返混大，柱效低但返混大，柱效低当流速增大至当流速增大至起始流态化速度起始流态化速度，颗粒不再相互支撑，颗粒不再相互支撑，开始悬浮在液体中开始悬浮在液体中；进进一一开始悬浮在液体中开始悬浮在液体中；进进步提高流速，颗粒的运动加剧，此床层为流化床。步提高流速，颗粒的运动加剧，此床层为流化床。744.4 膨胀床吸附操作（膨胀床吸附操作（重点重点）Book:P229结结合合了固定床了固定床和流和流化床化床的

40、的优点优点结了固定床化床优点结了固定床化床优点压降小，不易堵塞压降小，不易堵塞返混小返混小，柱效高柱效高返混小返混小，柱效高柱效高75膨胀床吸附操作处理微生物匀浆液膨胀床吸附操作处理微生物匀浆液：Book:P236挡板挡板膨胀床吸附操作处理微生物匀浆液膨胀床吸附操作处理微生物匀浆液：挡板挡板吸附剂吸附剂吸附剂吸附剂平衡平衡上样上样除微粒除微粒洗脱洗脱再生再生淋洗淋洗76平衡平衡上样上样除微粒除微粒洗脱洗脱再生再生淋洗淋洗5 影响吸附的因素5 影响吸附的因素5.1 吸附剂的性质吸附剂的性质5.1 吸附剂的性质吸附剂的性质5.2 吸附质的性质吸附质的性质5.3 pH值值5 4 盐浓度盐浓度5.4

41、盐浓度盐浓度77颗粒大小颗粒大小颗粒大小颗粒大小5.1 吸附剂的性质吸附剂的性质颗粒大小颗粒大小孔径大小骨架物质孔径大小骨架物质带电基团带电基团颗粒大小颗粒大小孔径大小骨架物质孔径大小骨架物质带电基团带电基团带电基团带电基团带电基团带电基团吸附剂的吸附剂的化学组成化学组成和和结构结构决定其理化性质。决定其理化性质。吸附容量：吸附容量：颗粒颗粒孔径小孔径小比表面积比表面积空隙度空隙度吸附容量吸附容量（小分子物质）（小分子物质）吸附速度吸附速度：颗粒度颗粒度速度速度，孔径合适孔径合适速度速度颗粒颗粒、孔径小孔径小 比表面积比表面积、空隙度空隙度吸附容量吸附容量（大分子物质）（大分子物质）物理物理性

42、性吸附速度吸附速度：颗粒度颗粒度 速度速度，孔径合适孔径合适速度速度机械性能：机械性能：化学组成Sepharose的机械性能不太好。化学组成Sepharose的机械性能不太好。性性质质极性：极性：大孔树脂的极性、非极性侧链。大孔树脂的极性、非极性侧链。78化学性质化学性质带电基团：带电基团：强阳、强阴、弱阳、弱阴。强阳、强阴、弱阳、弱阴。5 2 吸附质的性质吸附质的性质吸附质在吸附剂和溶液中的吸附质在吸附剂和溶液中的5.2 吸附质的性质吸附质的性质分配比分配比溶质从不易溶解的溶液中被吸附时，吸附量大。溶质从不易溶解的溶液中被吸附时，吸附量大。溶质从极易溶解的溶液中被吸附时，吸附量少。溶质从极易

43、溶解的溶液中被吸附时，吸附量少。极性极性极性极性；非极性非极性非极性非极性极性极性极性极性；非极性非极性非极性非极性。极性（非极性）越强的物质吸附量多。极性（非极性）越强的物质吸附量多。795.3溶液的溶液的pH值值ppH会影响吸附剂和吸附质的解离情况，进而影会影响吸附剂和吸附质的解离情况，进而影响吸附量。具体情况具体优化。响吸附量。具体情况具体优化。5.4盐的浓度盐的浓度离子交换树脂常用低浓度吸附，高浓度洗脱。离子交换树脂常用低浓度吸附，高浓度洗脱。大孔树脂有时用高盐吸附，低盐洗脱。大孔树脂有时用高盐吸附，低盐洗脱。806 6应用应用6 6 应用应用6.1 分析化学：分析化学：HPLC进样前

44、的进样前的固相萃取柱固相萃取柱在线在线Solid phaseextraction固相萃取柱固相萃取柱在线在线浓缩。浓缩。吸附吸附816.2 发酵产物分离发酵产物分离膨胀床膨胀床吸附纯化酵母吸附纯化酵母细胞匀浆液中的葡萄细胞匀浆液中的葡萄细胞匀浆液中的葡萄细胞匀浆液中的葡萄糖糖 6-磷 酸 脱 氢 酶（磷 酸 脱 氢 酶（G6PDH）Page 237826.3 污染物治理污染物治理废水废水废气废气废水废水、废气废气搅拌釜式操作搅拌釜式操作836.4医药：医药：尿激酶的制备尿激酶的制备845）实验室规模分离纯化实验室规模分离纯化）实验室规模分离纯化实验室规模分离纯化85重点与难点重点与难点重点与难点重点与难点1.大孔树脂的类型及操作原理大孔树脂的类型及操作原理2.离子交换剂的常见类型及操作原理离子交换剂的常见类型及操作原理3 各吸附操作的基本形式及各自的特点各吸附操作的基本形式及各自的特点3.各吸附操作的基本形式及各自的特点各吸附操作的基本形式及各自的特点86