第八章吸附分離法

1、第八章吸附分離法第八章吸附分離法第一節(jié)概述前言前言l利用適當?shù)奈絼?，在一定的pH條件下，吸附樣品中的目標物質，然后再以適當?shù)南疵搫⑽降奈镔|從吸附劑上解吸下來，達到濃縮和提純的目的。l廣泛應用在各種生物行業(yè)，如酶、蛋白質、核苷酸、抗生素、氨基酸等的分離純化中。吸附法的特點吸附法的特點1 1、可不用或少用有機溶劑、可不用或少用有機溶劑2 2、操作簡便、安全、設備簡單、操作簡便、安全、設備簡單3 3、生產過程、生產過程pHpH變化小，適用于穩(wěn)定性較差的物質。變化小，適用于穩(wěn)定性較差的物質。l缺點：選擇性差，收率不高，特別是無機吸附劑缺點：選擇性差，收率不高，特別是無機吸附劑性能不穩(wěn)定，不能連續(xù)

2、操作，勞動強度大。性能不穩(wěn)定，不能連續(xù)操作，勞動強度大。l應用：如需要的成分易吸附，可在吸附后除去不應用：如需要的成分易吸附，可在吸附后除去不吸附和不易吸附的雜質，再將樣品洗脫；當需要吸附和不易吸附的雜質，再將樣品洗脫；當需要的成分較難吸附，則將雜質吸附除去，故吸附法的成分較難吸附，則將雜質吸附除去，故吸附法常用來除雜。常用來除雜。l通常，一種物質從一相移動到另外一相的現(xiàn)象通常，一種物質從一相移動到另外一相的現(xiàn)象稱為稱為吸附吸附。如果吸附僅僅發(fā)生在表面上，就稱。如果吸附僅僅發(fā)生在表面上，就稱為為表面吸附表面吸附；如果被吸附的物質遍及整個相中，；如果被吸附的物質遍及整個相中，則稱為則稱為吸收吸收

3、。第二節(jié)吸附過程的理論基礎第二節(jié)吸附過程的理論基礎一、基本概念一、基本概念l固體可分多孔和非多孔兩類。固體可分多孔和非多孔兩類。l非多孔固體只具有很小的比表面（只有外表面），非多孔固體只具有很小的比表面（只有外表面），可通過粉碎增加其比表面?？赏ㄟ^粉碎增加其比表面。l多孔性固體由于顆粒內微孔的存在，比表面很大，多孔性固體由于顆粒內微孔的存在，比表面很大，可達每克幾百平方米?？蛇_每克幾百平方米。l多孔性固體比表面積由外表面和內表面組成，內多孔性固體比表面積由外表面和內表面組成，內表面積是外表面積的幾百倍，并具較大吸附力，表面積是外表面積的幾百倍，并具較大吸附力，故多用多孔性固體作為吸附劑。故多用

4、多孔性固體作為吸附劑。吸附機理吸附機理l固體表面分子（或原子）與固體內部分子所處的固體表面分子（或原子）與固體內部分子所處的狀態(tài)不同，固體內部分子受鄰近四周分子的作用狀態(tài)不同，固體內部分子受鄰近四周分子的作用力是對稱的，作用力總和為零。力是對稱的，作用力總和為零。l但界面上的分子同時受但界面上的分子同時受到不相等的兩相分子的作到不相等的兩相分子的作用力，作用力總和不等于用力，作用力總和不等于零，合力方向指向固體內零，合力方向指向固體內部，故能從外界吸附分子、部，故能從外界吸附分子、原子或離子，并在表面形原子或離子，并在表面形成多分子層或單分子層。成多分子層或單分子層。l物質從流體相物質從流體相

5、( (氣體或液體氣體或液體) )濃縮到固體表面從濃縮到固體表面從而實現(xiàn)分離的過程稱為而實現(xiàn)分離的過程稱為吸附作用吸附作用。l在表面上能發(fā)生吸附作用的固體稱為在表面上能發(fā)生吸附作用的固體稱為吸附劑吸附劑，l而被吸附的物質稱為而被吸附的物質稱為吸附物吸附物。二、吸附的類型二、吸附的類型吸附作用是根據(jù)其相互作用力的不同來分類。吸附作用是根據(jù)其相互作用力的不同來分類。產生吸附效應的力有范德華力、靜電作用力以產生吸附效應的力有范德華力、靜電作用力以及在酶與基質結合成絡合物時存在的疏水力、及在酶與基質結合成絡合物時存在的疏水力、空間位阻等。按照范德華分子間或鍵合力的特空間位阻等。按照范德華分子間或鍵合力的

6、特性，通?？煞譃橐韵氯N類型。性，通常可分為以下三種類型。l物理吸附物理吸附l化學吸附化學吸附l交換吸附交換吸附（一）、物理吸附（一）、物理吸附l吸附劑和吸附物通過分子力吸附劑和吸附物通過分子力( (范德華力范德華力) )產生的吸附稱為產生的吸附稱為物物理吸附理吸附。l這是一種最常見的吸附現(xiàn)象，其特點是吸附不僅限于一些這是一種最常見的吸附現(xiàn)象，其特點是吸附不僅限于一些活性中心，而是整個自由界面?；钚灾行模钦麄€自由界面。l分子被吸附后，一般動能降低，故吸附是分子被吸附后，一般動能降低，故吸附是放熱放熱過程。過程。物理吸附的吸附熱較小，物理吸附時，吸附物分子的狀態(tài)物理吸附的吸附熱較小，物理吸附

7、時，吸附物分子的狀態(tài)變化不大，需要的活化能很小，多數(shù)在較低的溫度下進行。變化不大，需要的活化能很小，多數(shù)在較低的溫度下進行。由于吸附時除吸附劑的表面狀態(tài)外，其他性質都未改變，由于吸附時除吸附劑的表面狀態(tài)外，其他性質都未改變，所以兩相在所以兩相在瞬間即可達到平衡瞬間即可達到平衡。有時吸附速度很慢，這是由于在吸附劑顆粒的孔隙中的擴有時吸附速度很慢，這是由于在吸附劑顆粒的孔隙中的擴散速度是控制步驟的緣故。散速度是控制步驟的緣故。物理吸附物理吸附l物理吸附物理吸附是可逆的是可逆的，即在吸附的同時，被吸附，即在吸附的同時，被吸附的分子由于熱運動會離開固體表面，分子脫離的分子由于熱運動會離開固體表面，分子

8、脫離固體表面的現(xiàn)象稱為固體表面的現(xiàn)象稱為解吸解吸。l物理吸附可分成物理吸附可分成單分子層吸附單分子層吸附或或多分子層吸附多分子層吸附。l由于分子力的普遍存在，一種吸附劑可吸附多由于分子力的普遍存在，一種吸附劑可吸附多種物質，種物質，沒有嚴格的選擇性沒有嚴格的選擇性，但由于吸附物性，但由于吸附物性質不同，吸附的量有所差別。質不同，吸附的量有所差別。l物理吸附與吸附劑的表面積、孔徑分布和溫度物理吸附與吸附劑的表面積、孔徑分布和溫度等因素密切相關。等因素密切相關。（二）、化學吸附（二）、化學吸附l化學吸附是由于吸附劑在吸附物之間的化學吸附是由于吸附劑在吸附物之間的電子轉移，發(fā)生電子轉移，發(fā)生化學反應

9、而產生的，屬于庫侖力范圍化學反應而產生的，屬于庫侖力范圍，它與通常的化學，它與通常的化學反應不同的地方在于吸附劑表面的反應原子保留了它或反應不同的地方在于吸附劑表面的反應原子保留了它或它們原來的格子不變。它們原來的格子不變。l反應時反應時放出大量的熱放出大量的熱，由于是化學反應，故需要一定的，由于是化學反應，故需要一定的活化能，需在較高的溫度下進行?；罨?，需在較高的溫度下進行。l化學吸附的化學吸附的選擇性較強選擇性較強，即一種吸附劑只對某種或幾種，即一種吸附劑只對某種或幾種特定物質有吸附作用，因此化學吸附一般為特定物質有吸附作用，因此化學吸附一般為單分子層吸單分子層吸附，吸附后較穩(wěn)定，不易解

10、吸，平衡慢附，吸附后較穩(wěn)定，不易解吸，平衡慢。l這種吸附與吸附劑表面化學性質以及吸附物的化學性質這種吸附與吸附劑表面化學性質以及吸附物的化學性質有關。有關。物理吸附與化學吸附本質物理吸附與化學吸附本質上雖有區(qū)別，但有上雖有區(qū)別，但有時也很難嚴格劃分，可能在某些過程以物理時也很難嚴格劃分，可能在某些過程以物理吸附為支配作用，而在另一些過程中以化學吸附為支配作用，而在另一些過程中以化學吸附為支配作用。兩種吸附的比較見下表吸附為支配作用。兩種吸附的比較見下表：物理吸附物理吸附化學吸附化學吸附吸附作用力吸附作用力 范德華力范德華力庫倫力庫倫力選擇性選擇性較差較差較高較高所需活化能所需活化能低低高高吸附

11、速度吸附速度快快慢慢吸附分子層吸附分子層單層或多層單層或多層單層單層（三）、交換吸附（三）、交換吸附l吸附劑表面如為極性分子或離子所組成，則會吸引溶液吸附劑表面如為極性分子或離子所組成，則會吸引溶液中帶相反電荷的離子而中帶相反電荷的離子而形成雙電層形成雙電層，這種吸附稱為，這種吸附稱為極性極性吸附吸附。l在吸附劑與溶液間發(fā)生離子交換，即吸附劑吸附離子后，在吸附劑與溶液間發(fā)生離子交換，即吸附劑吸附離子后，它同時要放出等當量的離子于溶液中，也它同時要放出等當量的離子于溶液中，也稱稱交換吸附交換吸附。l離子的電荷是交換吸附的決定因素，離子所帶離子的電荷是交換吸附的決定因素，離子所帶電荷越多電荷越多，

12、它在吸附劑表面的相反電荷點上的它在吸附劑表面的相反電荷點上的吸附力就越強吸附力就越強，電荷電荷相同的離子，其相同的離子，其水化半徑越小，越易被吸附水化半徑越小，越易被吸附。三、吸附力的本質三、吸附力的本質吸附作用的最根本因素是吸附質和吸附劑之間的作吸附作用的最根本因素是吸附質和吸附劑之間的作用力用力, ,也就是也就是范德華力范德華力, ,它是一組分子引力的總稱，它是一組分子引力的總稱，具體包括三種力：具體包括三種力：定向力定向力(keesom)(keesom)、誘導力誘導力(Debye)(Debye)和和色散力色散力(London)(London)。范德華力和化學力范德華力和化學力( (庫侖力

13、庫侖力) )的主要區(qū)別在于它的單的主要區(qū)別在于它的單純性，即只表現(xiàn)為互相吸引。純性，即只表現(xiàn)為互相吸引。 A A定向力定向力 由于極性分子的永久偶極矩產生的分子間的靜由于極性分子的永久偶極矩產生的分子間的靜電引力稱定向力。它是極性分子之間產生的作用力。與溫電引力稱定向力。它是極性分子之間產生的作用力。與溫度有關。度有關。 B B誘導力誘導力 極性分子與非極性分子之間的吸引力屬于誘導極性分子與非極性分子之間的吸引力屬于誘導力。極性分子產生的電場作用會誘導非極性分子極化，產力。極性分子產生的電場作用會誘導非極性分子極化，產生誘導偶極矩，因此兩者之間互相吸引，產生吸附作用。生誘導偶極矩，因此兩者之間

14、互相吸引，產生吸附作用。與溫度無關。與溫度無關。C C 色散力色散力 非極性分子之間的引力屬于色散力。當分子非極性分子之間的引力屬于色散力。當分子由于外圍電子運動及原子核在零點附近振動，正負電由于外圍電子運動及原子核在零點附近振動，正負電荷中心出現(xiàn)瞬時相對位移時，會產生快速變化的瞬時荷中心出現(xiàn)瞬時相對位移時，會產生快速變化的瞬時偶極矩，這種瞬時偶極矩能使外圍非極性分子極化，偶極矩，這種瞬時偶極矩能使外圍非極性分子極化，反過來，被極化的分子又影響瞬時偶極矩的變化，這反過來，被極化的分子又影響瞬時偶極矩的變化，這樣產生的引力叫色散力。樣產生的引力叫色散力。色散力也與溫度無關，且是普通存在的，因為任

15、何系色散力也與溫度無關，且是普通存在的，因為任何系統(tǒng)中都有電子存在。色散能與外層電子數(shù)有關，隨著統(tǒng)中都有電子存在。色散能與外層電子數(shù)有關，隨著電子數(shù)的增多而增加。電子數(shù)的增多而增加。l上述各力的數(shù)值大小，對于各種物質是不一樣的，取決上述各力的數(shù)值大小，對于各種物質是不一樣的，取決于吸附物的性質。例如固體吸附劑表面的極性如果不均于吸附物的性質。例如固體吸附劑表面的極性如果不均勻而吸附物分子具有永久偶極矩，那末在吸附過程中起勻而吸附物分子具有永久偶極矩，那末在吸附過程中起主要作用的是定向力，色散力的能量相對較??；如果吸主要作用的是定向力，色散力的能量相對較?。蝗绻轿锸欠菢O性分子，那未定向力等于

16、零，而在吸附過程附物是非極性分子，那未定向力等于零，而在吸附過程中起主要作用的是色散力。中起主要作用的是色散力。l換句話說，在分子間相互作用的總能量中，各種力所占換句話說，在分子間相互作用的總能量中，各種力所占的相對比例是不同的，主要取決于兩個性質，即吸附物的相對比例是不同的，主要取決于兩個性質，即吸附物的極性和極化度，極性越大，定向力作用越大；極化度的極性和極化度，極性越大，定向力作用越大；極化度越大，色散力的作用越大。誘導力是次級效應，計算結越大，色散力的作用越大。誘導力是次級效應，計算結果表明，其能量約為分子間力的總能量的果表明，其能量約為分子間力的總能量的5 5。D D 氫鍵力氫鍵力

17、另一種特殊的分子間作用力是氫鍵力。它是一另一種特殊的分子間作用力是氫鍵力。它是一種介于庫侖引力與范德華引力之間的特殊定向力，比誘種介于庫侖引力與范德華引力之間的特殊定向力，比誘導力、色散力都大。導力、色散力都大。吸附等溫線吸附等溫線固體在溶液中的吸附，是溶質和溶劑分子爭奪表固體在溶液中的吸附，是溶質和溶劑分子爭奪表面的凈結果，即在固液界面上，總是被溶質和溶劑兩面的凈結果，即在固液界面上，總是被溶質和溶劑兩種分子占滿，如果不考慮溶劑的吸附，當固體吸附劑種分子占滿，如果不考慮溶劑的吸附，當固體吸附劑與溶液中的溶質達到平衡時，其吸附量與溶液中的溶質達到平衡時，其吸附量m m應與溶濃中溶應與溶濃中溶質

18、的濃度和溫度有關。質的濃度和溫度有關。當溫度一定時，吸附量只和濃度有關，當溫度一定時，吸附量只和濃度有關，m=f(c)m=f(c) ，這個函數(shù)關系稱為這個函數(shù)關系稱為吸附等溫線吸附等溫線。吸附等溫線表示平衡吸附量，并可用來推斷吸附吸附等溫線表示平衡吸附量，并可用來推斷吸附劑結構、吸附熱和其他理化特性。劑結構、吸附熱和其他理化特性。l由于吸附劑與吸附物之間的作用力不同，吸附劑表面由于吸附劑與吸附物之間的作用力不同，吸附劑表面狀態(tài)不同，則吸附等溫線也相應不同。狀態(tài)不同，則吸附等溫線也相應不同。l從現(xiàn)象上來看，生物分離中至少有四種可能的從現(xiàn)象上來看，生物分離中至少有四種可能的等溫線，如圖所示。等溫線

19、，如圖所示。吸附等溫線當吸附劑與溶液中的溶質達到當吸附劑與溶液中的溶質達到平衡時，其吸附量平衡時，其吸附量q q* *同溶液中同溶液中溶質的平衡應與溫度有關。當溶質的平衡應與溫度有關。當溫度一定時，吸附量只和濃度溫度一定時，吸附量只和濃度有關，有關，q q* * = = f(c)f(c) - - 吸附等吸附等溫線。生物分離中至少有四種溫線。生物分離中至少有四種等溫吸附線等溫吸附線( (見圖見圖) )。A)、Henry type在一定溫度下，平衡時吸附劑吸附溶質濃度q*與液相溶質濃度c之間的關系為線性函數(shù)：m為分配系數(shù)。適應條件：在低濃度范圍之內成立。當濃度較高時，上式無效。mcq *吸附等溫線

20、B)、Freundlich type其經驗公式為其中，k和n為常數(shù)，n一般在1-10之間。 Freundlich等溫線可以描述大多數(shù)抗生素、類固醇、甾類激素等在溶液中的吸附過程。 C)、Langmuir typeS-為表面活性中心。基于上述平衡，及假定單分子層吸附，得Langmuir 型吸附平衡方程qmax為飽和吸附量，Kb為結合常數(shù)。當n個分子在一個活性中心發(fā)生吸附時，即存在此時有：當吸附劑對溶質的吸附作用非常大時，這時存在 n 10，或用前式表示Kb非常大，這時游離的溶質濃度對吸附濃度影響極小，接近不可逆吸附。D)、Rectangle type如在固定化單克隆抗體的免疫親和吸附中，一般存在

21、 n 10。ASSAbKnKASnSAbnbnbcKcKqq1max*nbnbcKcKqq1max*nkcq/1*1 弗羅因德利希弗羅因德利希( (Freundlich) )等溫線等溫線弗羅因德利希提出了如下經驗公式弗羅因德利希提出了如下經驗公式式中式中 m為單位質量吸附劑上吸附的吸附質量，為單位質量吸附劑上吸附的吸附質量，c為吸為吸附質的平衡濃度；附質的平衡濃度；K和和n為經驗參數(shù)，可從雙對數(shù)坐為經驗參數(shù)，可從雙對數(shù)坐標圖上曲線的截距和斜率求得。標圖上曲線的截距和斜率求得。其對數(shù)形式是：其對數(shù)形式是：2 蘭格繆爾蘭格繆爾( (Langmuir) )等溫線等溫線單分子層吸附等溫線方程式是由蘭格

22、繆爾建立的。蘭單分子層吸附等溫線方程式是由蘭格繆爾建立的。蘭格繆爾方程式以下列假定為基礎：格繆爾方程式以下列假定為基礎：吸附是在吸附劑的吸附是在吸附劑的活性中心上進行的；這些活性中心具有均勻的能量，活性中心上進行的；這些活性中心具有均勻的能量，且相隔較遠，因此吸附物分子間無相互作用力；每一且相隔較遠，因此吸附物分子間無相互作用力；每一個活性中心只能吸附一個分子，即形成單分子吸附層。個活性中心只能吸附一個分子，即形成單分子吸附層。A為未被吸附的吸附質分子的濃度；為未被吸附的吸附質分子的濃度； A為未被吸附為未被吸附的吸附質分子。的吸附質分子。Langmuir吸附等溫線吸附等溫線 = C KADS

23、 / (1 + C KADS) 3 離子交換等溫線離子交換等溫線單價離子交換吸附也可用單價離子交換吸附也可用蘭格繆爾等溫吸附方程描蘭格繆爾等溫吸附方程描述述4 親和吸附等溫線親和吸附等溫線親和吸附等溫線，常類似于蘭格繆爾吸附等溫線，由親和吸附等溫線，常類似于蘭格繆爾吸附等溫線，由于是生物特異性結合，所以常為單分子層吸附。當然于是生物特異性結合，所以常為單分子層吸附。當然對每一體系都需用實驗證實。對每一體系都需用實驗證實。第三節(jié)幾種常用的吸附劑第三節(jié)幾種常用的吸附劑l吸附劑通常應具備以下特征：吸附劑通常應具備以下特征：對被分對被分離的物質具有較強的吸附能力、有較離的物質具有較強的吸附能力、有較高

24、的吸附選擇性、機械強度高、再生高的吸附選擇性、機械強度高、再生容易、性能穩(wěn)定、價格低廉。容易、性能穩(wěn)定、價格低廉。一、活性炭一、活性炭l吸附力強、分離效果好，價格低，來源方便。吸附力強、分離效果好，價格低，來源方便。但不同來源、制法、批號的吸附力不同，故難使其標準但不同來源、制法、批號的吸附力不同，故難使其標準化，結果難以重復。且色黑質輕，易污染環(huán)境?；Y果難以重復。且色黑質輕，易污染環(huán)境。（1 1）粉末狀活性炭：顆粒極細，總表面積大，吸附能力）粉末狀活性炭：顆粒極細，總表面積大，吸附能力強，吸附量大，但顆粒太細而影響過濾速度，需加壓或強，吸附量大，但顆粒太細而影響過濾速度，需加壓或減壓，操

25、作麻煩。減壓，操作麻煩。（2 2）顆?；钚蕴浚浩浔砻娣e有所減少，吸附力和吸附量）顆粒活性炭：其表面積有所減少，吸附力和吸附量次于粉末狀活性炭，流速較快，可控制。次于粉末狀活性炭，流速較快，可控制。（3 3）錦綸活性炭：以錦綸為黏合劑將粉末活性炭制成）錦綸活性炭：以錦綸為黏合劑將粉末活性炭制成顆粒，總表面介于上述兩者之間，但吸附力較兩者弱，顆粒，總表面介于上述兩者之間，但吸附力較兩者弱，可用于分離兩者吸附力太強不易洗脫的化合物?？捎糜诜蛛x兩者吸附力太強不易洗脫的化合物?；?性 炭（Active carbon）活性炭種類活性炭種類顆粒大小顆粒大小表面積表面積吸附力吸附力吸附量吸附量洗脫洗脫粉末活性

26、炭粉末活性炭小小大大大大大大難難顆粒活性炭顆?；钚蕴枯^小較小較大較大較小較小較小較小難難錦綸活性炭錦綸活性炭大大小小小小小小易易活性炭的選擇活性炭的選擇l根據(jù)所分離物質的特性，選擇吸附力適當?shù)幕罡鶕?jù)所分離物質的特性，選擇吸附力適當?shù)幕钚蕴渴浅晒Φ年P鍵。性炭是成功的關鍵。l當欲分離物質不易被吸附時，選擇吸附力強的當欲分離物質不易被吸附時，選擇吸附力強的活性炭；反之，則選擇吸附力弱的活性炭?；钚蕴?；反之，則選擇吸附力弱的活性炭。l首次分離樣品時，一般先選用顆粒狀活性炭，首次分離樣品時，一般先選用顆粒狀活性炭，如待分離的物質不能被吸附，則改用粉末狀活如待分離的物質不能被吸附，則改用粉末狀活性炭。如待

27、分離物質吸附后不能洗脫或難洗脫，性炭。如待分離物質吸附后不能洗脫或難洗脫，則改用錦綸活性炭。則改用錦綸活性炭。l活性炭是活性炭是非極性吸附劑非極性吸附劑，因此在水溶液中吸附力最強，在，因此在水溶液中吸附力最強，在有機溶劑中吸附力較弱。故水的洗脫能力弱，有機溶劑較有機溶劑中吸附力較弱。故水的洗脫能力弱，有機溶劑較強。強。水乙醇甲醇乙酸乙酯丙酮氯仿水乙醇甲醇乙酸乙酯丙酮氯仿l活性炭對不同物質的吸附能力有所不同，遵循以下規(guī)律：活性炭對不同物質的吸附能力有所不同，遵循以下規(guī)律：（1 1）對具有極性基團的化合物吸附力較）對具有極性基團的化合物吸附力較弱弱；（2 2）對芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物

28、；）對芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物；（3 3）對相對分子量大的化合物吸附力大于對相對分子量小的）對相對分子量大的化合物吸附力大于對相對分子量小的化合物?；衔?。（4 4）一般堿性物質在中性下吸附，在酸性下解吸；酸性物質）一般堿性物質在中性下吸附，在酸性下解吸；酸性物質在中性下吸附，在堿性解吸。在中性下吸附，在堿性解吸。（5 5）吸附溶質的量在未達到平衡前隨溫度提高而增加。）吸附溶質的量在未達到平衡前隨溫度提高而增加?；钚蕴繉ξ镔|的吸附規(guī)律活性炭的活化活性炭的活化l活性炭是一種強吸附劑，對氣體吸附能力很大，活性炭是一種強吸附劑，對氣體吸附能力很大，氣體分子占據(jù)了活性炭的吸附表面，產造成活

29、氣體分子占據(jù)了活性炭的吸附表面，產造成活性炭性炭“中毒中毒”，使其活力降低。，使其活力降低。l故使用前可加熱烘干，以除去大部分氣體，一故使用前可加熱烘干，以除去大部分氣體，一般的活性炭可在般的活性炭可在160160加熱干燥加熱干燥4 45h5h；錦綸受；錦綸受熱易變形，可在熱易變形，可在100100干燥干燥4 45h5h。二、硅膠二、硅膠l應用最廣泛的極性吸附劑。應用最廣泛的極性吸附劑。l可用可用SiOSiO2 2n nH H2 2O O表示，具有多孔性硅氧烷交鏈表示，具有多孔性硅氧烷交鏈結構。表面具很多硅醇（結構。表面具很多硅醇（SiSiOHOH）基團，能）基團，能吸附很多水分，加熱即能除去

30、，但高溫下吸附很多水分，加熱即能除去，但高溫下（500 500 ）硅膠的硅醇結構被破壞，失去活性。）硅膠的硅醇結構被破壞，失去活性。l優(yōu)點：化學惰性，具較大吸附量，易制備不同優(yōu)點：化學惰性，具較大吸附量，易制備不同類型、孔徑、表面積的多孔性硅膠。類型、孔徑、表面積的多孔性硅膠。l硅膠能吸附非極性化合物，也能吸附極性化合物，硅膠能吸附非極性化合物，也能吸附極性化合物，對極性化合物的吸附能力更大。對極性化合物的吸附能力更大。l硅膠的吸附能力與其本身的硅膠的吸附能力與其本身的含水量含水量相關，其吸附活相關，其吸附活性隨含水量的增加而降低，小于性隨含水量的增加而降低，小于1%1%時，活性最高，時，活性

31、最高，大于大于17%17%時，吸附力極低。時，吸附力極低。l硅膠易吸水，一般在硅膠易吸水，一般在110110活化活化1 12h2h后使用。后使用。l再生較容易，可用甲醇或乙醇充分洗滌，再以水洗，再生較容易，可用甲醇或乙醇充分洗滌，再以水洗，晾干，活化使用。晾干，活化使用。l也可用也可用5 51010倍體積的倍體積的1%NaOH1%NaOH，煮沸，煮沸30min30min，趁熱過，趁熱過濾，用水洗滌濾，用水洗滌3 3次，再加次，再加3 36 6倍量的倍量的5%5%醋酸煮沸醋酸煮沸30min30min，過濾，用水洗至中性，然后活化。，過濾，用水洗至中性，然后活化。三、氧化鋁三、氧化鋁l一種親水性吸

32、附劑，吸附能力強，分離效果好，一種親水性吸附劑，吸附能力強，分離效果好，重現(xiàn)性好。特別適用于親脂性成分的分離。重現(xiàn)性好。特別適用于親脂性成分的分離。l氧化鋁價廉，再生容易，活性容易控制。氧化鋁價廉，再生容易，活性容易控制。l但操作不便，手續(xù)繁瑣，處理量有限，限制了但操作不便，手續(xù)繁瑣，處理量有限，限制了在工業(yè)生產上的大規(guī)模應用。在工業(yè)生產上的大規(guī)模應用。（1 1）堿性氧化鋁堿性氧化鋁：直接由氫氧化鋁高溫脫水而得，：直接由氫氧化鋁高溫脫水而得，柱層析時一般用柱層析時一般用100100150150目，一般水洗脫液得目，一般水洗脫液得pHpH為為9 91010，經活化即可使用。主要用于碳氫化合，經活

33、化即可使用。主要用于碳氫化合物的分離，如甾體化合物、醇、生物堿、中性色物的分離，如甾體化合物、醇、生物堿、中性色素等對堿性穩(wěn)定的成分。素等對堿性穩(wěn)定的成分。（2 2）中性氧化鋁中性氧化鋁：用堿性氧化鋁加入蒸餾水，在：用堿性氧化鋁加入蒸餾水，在不斷攪拌下煮沸不斷攪拌下煮沸10min10min，傾去上清液，反復處理，傾去上清液，反復處理至水洗液的至水洗液的pHpH為為7.57.5左右，濾干活化后即可使用。左右，濾干活化后即可使用。中性氧化鋁應用最廣，常用于分離脂溶性生物堿、中性氧化鋁應用最廣，常用于分離脂溶性生物堿、脂類、大分子有機酸及酸堿溶液中不穩(wěn)定的化合脂類、大分子有機酸及酸堿溶液中不穩(wěn)定的化

34、合物（如酯、內酯）。物（如酯、內酯）。（3 3）酸性氧化鋁：氧化鋁用水調成糊狀，加入）酸性氧化鋁：氧化鋁用水調成糊狀，加入2mol/L2mol/L鹽酸，使混合物對剛果紅呈酸性反應。鹽酸，使混合物對剛果紅呈酸性反應。傾去上清液，用熱水洗至溶液對剛果紅呈弱紫傾去上清液，用熱水洗至溶液對剛果紅呈弱紫色，濾干活化備用。酸性氧化鋁適用于天然和色，濾干活化備用。酸性氧化鋁適用于天然和合成的酸性色素、某些醛和酸、酸性氨基酸和合成的酸性色素、某些醛和酸、酸性氨基酸和多肽的分離。水洗液多肽的分離。水洗液pHpH為為4 44.54.5l氧化鋁的吸附活性也與含水量關系很大，吸附氧化鋁的吸附活性也與含水量關系很大，吸

35、附能力隨含水量增多而降低。能力隨含水量增多而降低。l氧化鋁使用前也需在一定條件下（氧化鋁使用前也需在一定條件下（150 2h150 2h）除去水分以使其除去水分以使其活化活化。四、羥基磷灰石四、羥基磷灰石l又名羥基磷酸鈣又名羥基磷酸鈣CaCa5 5(PO(PO4 4) )3 3OHOH，簡稱，簡稱HAHA。l在無機吸附劑中，羥基磷灰石是在無機吸附劑中，羥基磷灰石是唯一唯一適用于生適用于生物活性高分子物質分離的吸附劑。物活性高分子物質分離的吸附劑。l一般認為羥基磷灰石對蛋白質的吸附作用主要一般認為羥基磷灰石對蛋白質的吸附作用主要是其中的是其中的CaCa2+2+與蛋白質負電基團結合，其次是與蛋白質

36、負電基團結合，其次是羥基磷灰石的羥基磷灰石的POPO4 43 3與蛋白質表面的正電基團與蛋白質表面的正電基團相互反應。相互反應。l羥基磷灰石羥基磷灰石吸附容量高吸附容量高，穩(wěn)定性好（在溫度小，穩(wěn)定性好（在溫度小于于8585，pHpH為為5.55.510.010.0均可使用）。均可使用）。l羥基磷灰石制備步驟比較繁瑣，但操作方便，羥基磷灰石制備步驟比較繁瑣，但操作方便，原料容易獲得，是蛋白質純化的有效方法之一。原料容易獲得，是蛋白質純化的有效方法之一。羥基磷灰石的預處理和再生羥基磷灰石的預處理和再生l預處理：羥基磷灰石為干粉時，要先在蒸餾水中浸泡，使其膨脹度達到23ml/g后，再按1：6體積加入

37、緩沖液懸浮，以除去細小顆粒。l再生：用過的羥基磷灰石柱再生時，要先挖去頂部的一層羥基磷灰石，然后用1倍床體積的1mol/L NaCl溶液洗滌，接著用4倍床體積的平衡液洗滌平衡。羥基磷灰石的使用注意事項羥基磷灰石的使用注意事項l羥基磷灰石懸浮液需用旋渦振蕩器混合需用旋渦振蕩器混合，若用磁棒或玻璃棒攪拌時，羥基磷灰石的晶體結構會被破壞。l忌用檸檬酸緩沖溶液和pH小于5.5的緩沖溶液。五、聚酰胺粉五、聚酰胺粉l聚酰胺是一類化學纖維原料，又稱尼龍或錦綸。聚酰胺是一類化學纖維原料，又稱尼龍或錦綸。由己二酸與己二胺聚合而成的叫錦綸由己二酸與己二胺聚合而成的叫錦綸6666，由己，由己內酰胺聚合而成的叫錦綸內

38、酰胺聚合而成的叫錦綸6 6，因都含有大量的，因都含有大量的酰胺基團酰胺基團，故統(tǒng)稱聚酰胺。，故統(tǒng)稱聚酰胺。l適用分離含酚羥基、醌基的成分，如黃酮、酚適用分離含酚羥基、醌基的成分，如黃酮、酚類、鞣質、蒽醌類和芳香族酸類等。類、鞣質、蒽醌類和芳香族酸類等。l聚酰胺通過與被分離物質形成聚酰胺通過與被分離物質形成氫鍵氫鍵而產生吸附作用。而產生吸附作用。各種物質由于與聚酰胺形成氫鍵的能力不同，吸附各種物質由于與聚酰胺形成氫鍵的能力不同，吸附力也不同。力也不同。l一般說，形成氫鍵的基團（如酚羥基）多，吸附力一般說，形成氫鍵的基團（如酚羥基）多，吸附力大，難洗脫；具有對、間位取代基團和化合物比具大，難洗脫；

39、具有對、間位取代基團和化合物比具有鄰位取代基團的化合物吸附力大；芳核及共軛雙有鄰位取代基團的化合物吸附力大；芳核及共軛雙鍵多者吸附大；形成分子內氫鍵者吸附力小。鍵多者吸附大；形成分子內氫鍵者吸附力小。l通常在通常在堿性溶液堿性溶液中聚酰胺和其他化合物形成氫鍵的中聚酰胺和其他化合物形成氫鍵的能力最弱，有機溶劑中其次，在能力最弱，有機溶劑中其次，在水中最強水中最強。第四節(jié)影響吸附過程的因素第四節(jié)影響吸附過程的因素一、吸附劑的性質一、吸附劑的性質l吸附劑的結構決定其理化性質，理化性質決定其吸附效吸附劑的結構決定其理化性質，理化性質決定其吸附效果。果。l一般要求吸附劑的吸劑容量大，吸附速度快，機械強度

40、一般要求吸附劑的吸劑容量大，吸附速度快，機械強度好，容易解吸。好，容易解吸。l吸附容量與比表面有關，比表面積大，空隙度越高，吸吸附容量與比表面有關，比表面積大，空隙度越高，吸附容量就越大。附容量就越大。l吸附速度：顆粒度越小，吸附速度快。吸附速度：顆粒度越小，吸附速度快。l孔徑分布適當，有利于吸附物向空隙中擴散，所以吸附孔徑分布適當，有利于吸附物向空隙中擴散，所以吸附分子量大的物質時，應選擇孔徑大的吸附劑。分子量大的物質時，應選擇孔徑大的吸附劑。二、吸附物的性質二、吸附物的性質l（1 1）溶質分子結構：一般芳香族化合物較脂肪族化）溶質分子結構：一般芳香族化合物較脂肪族化合物易吸附，不飽和鏈化合

41、物較飽和鏈化合物易吸附；合物易吸附，不飽和鏈化合物較飽和鏈化合物易吸附；同系物中，大分子有機物較小分子易吸附。同系物中，大分子有機物較小分子易吸附。l（2 2）溶質在溶液中的溶解度：溶解度愈小愈易吸附。）溶質在溶液中的溶解度：溶解度愈小愈易吸附。l（3 3）離解情況：吸附物若在介質中發(fā)生離解，其吸）離解情況：吸附物若在介質中發(fā)生離解，其吸附量下降。如兩性化合物，在非極性或低極性介質中，附量下降。如兩性化合物，在非極性或低極性介質中，離解甚微離解甚微l（4 4）形成氫鍵情況：吸附物若能與溶劑形成氫鍵，）形成氫鍵情況：吸附物若能與溶劑形成氫鍵，則吸附物極易溶于溶劑中，不易被吸附劑吸附。若能則吸附物

42、極易溶于溶劑中，不易被吸附劑吸附。若能與吸附劑形成氫鍵，則可提高吸附量。與吸附劑形成氫鍵，則可提高吸附量。三、三、溶劑溶劑的影響的影響l一般吸附物溶解在單溶劑中易被吸附，而溶解在混合溶劑中不易被吸一般吸附物溶解在單溶劑中易被吸附，而溶解在混合溶劑中不易被吸附。附。四、溶液四、溶液pHpH值的影響值的影響lpHpH值可控制化合物的解離度，使化合物呈分子狀態(tài)，有利于吸附。值可控制化合物的解離度，使化合物呈分子狀態(tài)，有利于吸附。五、溶液五、溶液溫度溫度的影響的影響l吸附熱越大，溫度對吸附的影響越大。吸附熱越大，溫度對吸附的影響越大。l吸附物的溶解度隨溫度的升高而增大，不利于吸附。吸附物的溶解度隨溫度

43、的升高而增大，不利于吸附。l在低溫下，吸附過程往往在短時間內達不到平衡，而升溫會使吸附速在低溫下，吸附過程往往在短時間內達不到平衡，而升溫會使吸附速度加快，出現(xiàn)吸附量增加。度加快，出現(xiàn)吸附量增加。l對蛋白質或酶類，被吸附的分子處于伸展狀態(tài)，此時吸附是一個吸熱對蛋白質或酶類，被吸附的分子處于伸展狀態(tài)，此時吸附是一個吸熱過程，在這種情況下，溫度升高，會增加吸附量。過程，在這種情況下，溫度升高，會增加吸附量。六、其他組分的影響六、其他組分的影響l當溶液中存在兩種以上溶質（如鹽類）時，或互相促進，或干擾或互當溶液中存在兩種以上溶質（如鹽類）時，或互相促進，或干擾或互不干擾等。不干擾等。第五節(jié)大孔網(wǎng)狀聚

44、合物吸附劑第五節(jié)大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑 l又稱又稱大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂，與大孔網(wǎng)狀離子交換樹脂，與大孔網(wǎng)狀離子交換樹脂具相同的大網(wǎng)格骨架（聚合時加入了致孔劑，具相同的大網(wǎng)格骨架（聚合時加入了致孔劑，聚合結束后又將其除去，留下了永久性孔隙），聚合結束后又將其除去，留下了永久性孔隙），一般為白色球形顆粒。一般為白色球形顆粒。l與大孔網(wǎng)狀離子交換樹脂不同的是在其骨架上與大孔網(wǎng)狀離子交換樹脂不同的是在其骨架上未引入可進行交換的活性基團，借助于范德華未引入可進行交換的活性基團，借助于范德華力從溶液中吸附各種物質。力從溶液中吸附各種物質。l選擇性好、解吸容易、理化性質穩(wěn)定、機械強選擇性好、解吸容易、理化

45、性質穩(wěn)定、機械強度好、可反復使用和流體阻力較小。度好、可反復使用和流體阻力較小。l其孔隙大小、骨架結構和極性，可按照需要，其孔隙大小、骨架結構和極性，可按照需要，選擇不同的原料和合成條件而改變，適合吸附選擇不同的原料和合成條件而改變，適合吸附各種有機物。各種有機物。l與大孔網(wǎng)狀離子交換樹脂不同，無機鹽對大孔與大孔網(wǎng)狀離子交換樹脂不同，無機鹽對大孔吸附樹脂的吸附沒有影響，反而可增大其吸附吸附樹脂的吸附沒有影響，反而可增大其吸附量，故使用時量，故使用時不需考慮鹽類不需考慮鹽類的存在。的存在。l但價格昂貴，吸附效果易受流速以及溶質濃度但價格昂貴，吸附效果易受流速以及溶質濃度等因素的影響。等因素的影響

46、。大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑的類型和結構大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑的類型和結構 l按骨架極性的強弱分類：按骨架極性的強弱分類：l非極性吸附樹脂：苯乙烯交聯(lián)而成，交聯(lián)劑為二乙非極性吸附樹脂：苯乙烯交聯(lián)而成，交聯(lián)劑為二乙烯苯，又稱芳香族吸附劑。烯苯，又稱芳香族吸附劑。l中等極性吸附樹脂：甲基丙烯酸酯交聯(lián)而成，交聯(lián)中等極性吸附樹脂：甲基丙烯酸酯交聯(lián)而成，交聯(lián)劑亦為甲基丙烯酸酯，故又稱脂肪族吸附劑。劑亦為甲基丙烯酸酯，故又稱脂肪族吸附劑。l極性吸附劑：丙烯酰胺或亞砜經聚合而成，通常含極性吸附劑：丙烯酰胺或亞砜經聚合而成，通常含有硫氧、酰胺、氮氧等基團。有硫氧、酰胺、氮氧等基團。l概述吸附法吸附法吸附法吸附法吸附法

47、吸附法吸附法吸附法吸附法吸附法吸附法吸附法吸附法吸附法吸附法吸附法大孔吸附劑吸附規(guī)律大孔吸附劑吸附規(guī)律（1 1）非極性吸附劑從極性溶劑中吸附非極性物質）非極性吸附劑從極性溶劑中吸附非極性物質（2 2）高極性吸附劑從非極性溶劑中吸附極性物質）高極性吸附劑從非極性溶劑中吸附極性物質（3 3）中等極性吸附劑對兩種情況均有吸附能力）中等極性吸附劑對兩種情況均有吸附能力（4 4）水溶液中，同族化合物分子量大，極性弱易）水溶液中，同族化合物分子量大，極性弱易 吸附吸附（5 5）無機鹽促進吸附）無機鹽促進吸附（6 6）孔徑與比表面（孔徑）孔徑與比表面（孔徑6 6倍于分子直徑）倍于分子直徑）（7 7）pH p

48、H 值：影響弱電解質的離解程度，而影響值：影響弱電解質的離解程度，而影響吸附量吸附量吸附劑的選擇依據(jù)吸附劑的選擇依據(jù)l除吸附分子的除吸附分子的極性極性外，吸附分子的外，吸附分子的大小大小是選擇大孔吸附是選擇大孔吸附樹脂的因素之一，分子較大的吸附物，應選用大孔徑的樹脂的因素之一，分子較大的吸附物，應選用大孔徑的吸附樹脂，但孔徑增大，吸附表面積就要減少。經驗表吸附樹脂，但孔徑增大，吸附表面積就要減少。經驗表明，孔徑等于吸附物分子直徑的明，孔徑等于吸附物分子直徑的6 6倍比較合適。倍比較合適。l吸附酚等分子較小的物質，宜選用孔徑小、表面積大的吸附酚等分子較小的物質，宜選用孔徑小、表面積大的XADXA

49、D4 4，而吸附烷基苯磺酸鈉，則宜用孔徑較大，表面，而吸附烷基苯磺酸鈉，則宜用孔徑較大，表面積較小的積較小的XADXAD2 2吸附劑。吸附劑。吸附劑的預處理吸附劑的預處理l大孔吸附樹脂在使用前要預處理，特別是新購大孔吸附樹脂在使用前要預處理，特別是新購買的，含有許多脂溶性雜質，要用丙酮在索氏買的，含有許多脂溶性雜質，要用丙酮在索氏提取器中加熱洗脫提取器中加熱洗脫3 34d4d才能除盡，否則影響才能除盡，否則影響其吸附性能。其吸附性能。l一般情況下，用水洗去樹脂的表面浮渣，用乙一般情況下，用水洗去樹脂的表面浮渣，用乙醇溶脹醇溶脹24h24h后，濕法裝入柱內，繼續(xù)用乙醇清后，濕法裝入柱內，繼續(xù)用乙醇清洗至流出液與水洗至流出液與水1:51:5混合不呈乳白色，然后大混合