71吸附分離技術(shù)

1、7. 1吸附分離技術(shù)第一節(jié)吸附理論基礎(chǔ)-X基木概念吸附作用：物質(zhì)從流體相（氣體或液體）濃縮到固體表面的過程。吸附劑：在表而上能夠發(fā)生吸附作用的固體。吸附物：被吸附的物質(zhì)。不同固體物質(zhì)的表面自由能不同所以對其他物質(zhì)的吸附能力不同表而自由能越商,吸附能力越強(qiáng)C二.吸附類型1、物理吸附：吸附劑和吸附物通過分于間的引力產(chǎn)生的吸附。特點(diǎn)：吸附作用不僅局限于活性中心而是整個自由界而分子被吸附后，一般動能降低所以吸附是放熱反應(yīng)：物理吸附的吸附熱較小吸附物分子的狀態(tài)變化不大所需活化能很小,多數(shù)在較低的 溫度下進(jìn)行：物理吸附是可逆的吸附作用一般沒有選擇性。固體內(nèi)部的分子所受的分子間的作用力是對稱的而固體表血的分

2、子所受的力是不對稱的。向內(nèi)的一面受內(nèi)部分子的作用力較大，而表血向外的一而所受的作用力較小因而十氣體分子或溶液中溶 質(zhì)分子在運(yùn)動過程中碰到固體表ifii時就會被吸引而停留在固體表而上。吸附劑與被吸附物分子之間的相互作用是由可逆的范徳華力所引起的故在一定的條件下，被吸附物可以離開吸附劑表血這稱為解吸作用c吸附層析就是通過連續(xù)的吸附和解吸附完成的。2、化學(xué)吸附吸附劑與吸附物之間由干電子轉(zhuǎn)移發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的吸附。持點(diǎn)：需要一定的活化能：具有顯著的選擇性，即一種吸附劑只對某種或某幾種物質(zhì)有吸附作用：吸附速度較慢，升商溫度速度增加：吸附后也較穩(wěn)定不易解吸且解吸具有選擇性：吸附 熱較大。物理吸附與化學(xué)吸附

3、雖有區(qū)別,但有時很難嚴(yán)格劃分也可以在同一休系中向時發(fā)生。物理吸附和化學(xué)吸附的比較吸附力范徳華力化學(xué)惟力吸附熱較小（液化熱）較大選擇性無選擇性有選擇性穩(wěn)定性不穩(wěn)定，易解吸穩(wěn)定分子層矗分子層或箏分子層單分子層吸附速率較快，受溫度影響小較慢受溫度影響大物理吸附僅僅是一種物理作用沒有電子轉(zhuǎn)移沒有化學(xué)鍵的生成與破壞也沒有原子重排等。化學(xué)吸附和十與吸附劑表而分子與吸附質(zhì)分子發(fā)生J化學(xué)反應(yīng)在紅外、紫外可見光譜中會出現(xiàn)新的持 征吸收帶。3離子交換吸附：靜電引力吸附質(zhì)的離子一吸附劑表面的帶電點(diǎn)上，同時吸附劑也放出一個等為雖離子。離子電荷越多吸附越強(qiáng)。離子水化半徑越小越易被吸附。第二節(jié)吸附分離介質(zhì)一吸附劑常用的吸

4、附劑有機(jī)和無機(jī)的兩種。有機(jī)：活性炭，纖維素,大孔吸附樹脂無機(jī)：氧化鋁，硅膠人造沸石,碳酸鈣氫氧化鈉。在實(shí)踐中不論選擇那種類型的吸附劑都應(yīng)具備表血積大、顆粒均勻.吸附選擇性好、穩(wěn)定性強(qiáng)和成本低廉等性能。在選擇具體吸附劑時，主要是根據(jù)吸附劑木身和被吸附物質(zhì)的理化性質(zhì)進(jìn)行的。一般來說.極性強(qiáng)的吸附劑易吸附極性強(qiáng)的物質(zhì)，非極性的吸附劑易吸附非極性的物質(zhì)。但是為了便于解吸附，對于極 性大的分離物，應(yīng)選擇極性小的吸附劑，反之亦然。理想的吸附劑必需經(jīng)過多次試驗(yàn)才能獲得。1. 活性炭活性炭種類顆粒大小表面積吸附力吸附量洗脫粉末活性炭小大大大難顆?；钚蕴枯^小較大較小較小難錦綸活性炭大小小小易活性炭對物質(zhì)的吸附規(guī)

5、律活性炭是非極性吸附劑大I此在水中吸附能力大于有機(jī)溶劑中的吸附能力。針對不同的物質(zhì)，活性炭的吸附遵循以下規(guī)律：（1）對極性基團(tuán)箏的化合物的吸附力大于極性基團(tuán)少的化合物（2）對芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物（3）對相對分子雖大的化合物的吸附力大于相對分子量小的化合物（4）pH值的影響堿性中性吸附酸性洗脫酸性中性吸附堿性洗脫（5）溫度未平衡前隨溫度升高而増加活性炭的活化 活性炭對氣體敏感，容易中毒：使用前應(yīng)加熱活化2. 硅膠 是垠常用的吸附劑,通常用SiOz.xILO表示是具有硅氧交聯(lián)結(jié)構(gòu)表面有許篡硅醇基的多孔性微粒。硅醇基可與極性化合物或不飽和化合物形成氫鍵而使硅膠具較強(qiáng)的吸附力。水能與

6、 硅膠表面疑基結(jié)合而使其失去活性，經(jīng)加熱可被除去的水稱自由水若自由水含址達(dá)17%以上則吸附力極低此時硅膠只能用于分配層析。若將硅膠在105J10C加熱30min ,吸附能力顯著增強(qiáng)這一 過程稱為活化。如果將硅膠加熱到500C,硅醇基結(jié)構(gòu)會變成硅氧烷結(jié)構(gòu)吸附能力顯著下降。硅膠具有微酸性適用于分離酸性和中性物質(zhì)如有機(jī)酸、氮基酸.輜休等。3氧化鋁 分酸性、就性和中性三種酸性氣化鋁（pH45）適合于分離酸性化合物堿性氧化鋁（pH910）適合于分離堿性化合物中性氧化鋁（pH7）適合于分生物釀?chuàng)]發(fā)油、祜類.紺體及在酸、堿中 不穩(wěn)定的貳類、酯類等化合物。氧化鋁用前也需脫水活化通常于400C商溫下加熱6h.使

7、氧化鋁的含水雖在0%3%之間，可得到I級或II級氧化鋁但溫度過商也會破壞氧化鋁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。4大孔吸附樹脂 大孔樹脂是近20余年發(fā)展起來的一種新型非離子型有機(jī)高分子聚合物吸附劑。它是以苯乙烯和丙烯酸崩為單體，加入二乙烯苯為交聯(lián)劑甲苯、二甲苯為致孔劑，它們相互交聯(lián)聚 合形成了多孔皆架結(jié)構(gòu)。樹脂木身由于依靠它和被吸附的分子（吸附質(zhì)）之間的范德華力和氫鍵作用具有吸附性又因具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和很商的比表面積而有篩選性能能從溶液中有選擇地吸附有機(jī)物 質(zhì)使有機(jī)化合物根據(jù)吸附力及其分子址大小可以經(jīng)一定溶劑洗脫而分開，達(dá)到分離、純化.除雜.濃縮等不同目的。大孔樹脂吸附技術(shù)報早用于廢水處理.醫(yī)藥匸業(yè)、化學(xué)工業(yè).分析化學(xué)

8、、臨床檢定和治療等領(lǐng)域。而近年來大孔樹脂吸附層析法在中草藥有效成分的提取、分離.純化方血顯示出其獨(dú)持的作用 大孔吸附樹脂技術(shù)的基本原理根據(jù)樹脂的表啲性質(zhì)大孔吸附樹脂可以分為非極性.中極性和極性三類。非極性吸附樹脂是由偶極距很小的収體聚合而成不含任何效用基團(tuán)，孔表的統(tǒng)水性較強(qiáng)，可通過與小分子內(nèi)的疏水部分的 作用吸附溶液中的有機(jī)物最適用于從極性溶劑（如水）中吸附非極性物質(zhì)。中極性吸附樹脂含有酯基,其表而兼有疏水和親水部分既可由極性溶劑中吸附非極性輸質(zhì)，也可以從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)。極性樹脂含有酰胺基、鼠基、酚務(wù)基等極性效用基，它們通過靜電 相互作用吸附極性物質(zhì)。根據(jù)樹脂孔徑、比表血積、樹脂結(jié)構(gòu)

9、.極性差異，大孔吸附樹脂又分為許弱類型且分離效果受被分離物極性、分子體積、溶液值、洗脫液的種類等伙I素制約在實(shí)際應(yīng)用 中,要根據(jù)分離要求加以選擇。2.大孔吸附樹脂的預(yù)處理（1）樹脂預(yù)處理的方法回流提取法 滲漉法 水蒸氣蒸飾法（2）樹脂預(yù)處理的溶劑乙醇 丙酮 異丙醉25%鹽酸25%氮氧化鈉（3）大孔吸附樹脂的再生再生溶劑的選擇乙醇：50%-95%甲醇：50%-100%異丙醇：丙酮：50%-100%堿性乙醇溶液：25%鹽酸：25%NaOH：3 解吸條件的影響（1）洗脫劑的影響 洗脫液可使用甲醇、乙醉、丙酮、乙酸乙陳 根據(jù)吸附力強(qiáng)弱選用不同的洗脫劑及濃度。對非極性大孔樹脂，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)分析洗脫劑極性

10、越小洗脫能力越強(qiáng)。對于中極性 大孔樹脂和極性較大的化合物來說則用極性較大的溶劑較為合適。為了達(dá)到滿總效果，可設(shè)幾種不同濃度洗脫確定最佳洗脫液濃度。實(shí)際工作中,甲醉、乙醇、丙酮應(yīng)用較欽流速一般控制在2 4BVh為好。（2）洗脫劑用雖 確定合理的洗脫劑用址，可以避免洗脫劑的浪費(fèi)還可以避免有效成分在樹脂上殘留。（3）洗脫劑的pH值4 大孔吸附樹脂技術(shù)在分離純化中的應(yīng)用特點(diǎn)（1）大孔吸附樹脂的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的提取方法相比大孔吸附樹脂具有縮小劑駄提禹中藥內(nèi)在質(zhì)雖和制劑水平。經(jīng)大孔樹脂吸附技術(shù)處理后得到的精制物可使藥效成分商度富集、朵質(zhì)少使有效成分含雖提麻劑雖減小，有 利于制成現(xiàn)代劑型的中藥也便于質(zhì)量控制。減

11、小產(chǎn)品的吸潮性c傳統(tǒng)的提取方法所提的中成藥大部分具有較強(qiáng)的吸潮性，是中藥生產(chǎn)及儲藏中長期存在的問題。而經(jīng)大孔樹脂吸附處理后，可有 效去除吸潮成分增強(qiáng)產(chǎn)品的穩(wěn)定性?？捎行コ亟饘偌缺ＷC了患者的用藥安全司時也解決了中藥重金屈超標(biāo)的難題為中藥進(jìn)人國際市場創(chuàng)造J條件。具有較好安全性。吸附樹脂是一類商度交聯(lián)的、具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的島 分子聚合物不溶于任何溶劑，在常溫下十分穩(wěn)定I此在使用過程中不會有任何物質(zhì)釋放出來。至于在生產(chǎn)過程中殘留的某些朵質(zhì)可以在使用前徹底淸洗出來，完全能夠達(dá)到藥用標(biāo)準(zhǔn)目前日木己 有生產(chǎn)i藥用標(biāo)準(zhǔn)i 士的.性能良好的大孔樹脂（2）大孔吸附樹脂應(yīng)用存在的問題由于應(yīng)用大孔吸附樹脂分離、純化中藥有效成分的時間不長用來