第九章吸附法

1、吸附：吸附：典型的吸附過(guò)程包括四個(gè)步驟：待分離的料液待分離的料液通入吸附劑通入吸附劑吸附質(zhì)被吸附吸附質(zhì)被吸附在吸附劑表面在吸附劑表面料液流出料液流出吸附質(zhì)解吸吸附質(zhì)解吸吸附劑再生吸附劑再生一、一、 吸附法概述吸附法概述2 2利用吸附劑對(duì)液體或氣體中某一組分具有利用吸附劑對(duì)液體或氣體中某一組分具有選擇吸附的能力，使其富集在吸附劑表面，選擇吸附的能力，使其富集在吸附劑表面，而從混合物中的分離的過(guò)程。而從混合物中的分離的過(guò)程。吸 附 法 特點(diǎn)（1） 不用或少用有機(jī)溶劑（2） 操作簡(jiǎn)便、安全、設(shè)備簡(jiǎn)單（3） 從稀溶液分離溶質(zhì)（4） 選擇性較差，收率低3 3吸附法的應(yīng)用氣體過(guò)濾氣體過(guò)濾水處理水處理脫色、

2、除臭脫色、除臭目標(biāo)產(chǎn)物的分離目標(biāo)產(chǎn)物的分離4 4吸附：吸附：物質(zhì)從流體相濃縮到固體表面而達(dá)到分離物質(zhì)從流體相濃縮到固體表面而達(dá)到分離 的過(guò)程。的過(guò)程。吸附劑：吸附劑：在表面能發(fā)生吸附作用的固體。在表面能發(fā)生吸附作用的固體。吸附物：吸附物：被吸附的物質(zhì)被吸附的物質(zhì)5 5二 吸附過(guò)程的理論基礎(chǔ)圖圖21-1界面上分子和內(nèi)部分子所受的力界面上分子和內(nèi)部分子所受的力 固體內(nèi)部分子所受分子間的作用力是對(duì)稱的，而固體內(nèi)部分子所受分子間的作用力是對(duì)稱的，而固固體表面分子所受力是不對(duì)稱的體表面分子所受力是不對(duì)稱的。向內(nèi)的一面受內(nèi)部分子向內(nèi)的一面受內(nèi)部分子的作用力較大的作用力較大，故能夠從外界吸附物質(zhì)。，故能夠從

3、外界吸附物質(zhì)。6 6按吸附劑和吸附物之間的作用力分：1、物理吸附:2、化學(xué)吸附:3、交換吸附:7依據(jù)范德華力，放熱，可逆，單分子層或多分子層，選擇性差依據(jù)化學(xué)鍵，放熱量大，單分子，選擇性強(qiáng)吸附劑吸附后同時(shí)放出等當(dāng)量的離子到溶液中三、常用吸附劑種類三、常用吸附劑種類吸附劑通常應(yīng)具備以下特征：吸附劑通常應(yīng)具備以下特征：表面積大、顆粒均勻表面積大、顆粒均勻?qū)Ρ环蛛x的物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附能力對(duì)被分離的物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附能力有較高的吸附選擇性有較高的吸附選擇性機(jī)械強(qiáng)度高機(jī)械強(qiáng)度高再生容易、性能穩(wěn)定再生容易、性能穩(wěn)定價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。8 8按化學(xué)結(jié)構(gòu)分按化學(xué)結(jié)構(gòu)分有機(jī)吸附劑：有機(jī)吸附劑：活性炭、大孔樹脂、

4、聚酰胺等?；钚蕴?、大孔樹脂、聚酰胺等。無(wú)機(jī)吸附劑：無(wú)機(jī)吸附劑：氧化鋁、硅膠、羥基磷灰石等。氧化鋁、硅膠、羥基磷灰石等。9 9大孔樹脂吸附劑大孔樹脂吸附劑 （1）什么是大孔樹脂吸附法？）什么是大孔樹脂吸附法？ 將多孔的大孔樹脂作為吸附劑，利用表面分子將多孔的大孔樹脂作為吸附劑，利用表面分子與物質(zhì)分子間范德華引力，把液相中物質(zhì)吸附到吸與物質(zhì)分子間范德華引力，把液相中物質(zhì)吸附到吸附樹脂表面。附樹脂表面。1010 大孔樹脂吸附法與離子交換法的比較：大孔樹脂吸附法與離子交換法的比較：相同：相同：骨架結(jié)構(gòu)骨架結(jié)構(gòu) 區(qū)別：區(qū)別： 介質(zhì)不同：介質(zhì)不同： 機(jī)理不同：機(jī)理不同：1111離交法離交樹脂，骨架上接有離

5、子交換基團(tuán)；離交法離交樹脂，骨架上接有離子交換基團(tuán)；吸附法吸附樹脂，無(wú)離交基團(tuán)。吸附法吸附樹脂，無(wú)離交基團(tuán)。離交法靜電引力吸附；離交法靜電引力吸附；吸附法范德華引力吸附。吸附法范德華引力吸附。（2 2）大孔樹脂吸附劑結(jié)構(gòu)與類型）大孔樹脂吸附劑結(jié)構(gòu)與類型按骨架極性：按骨架極性：非極性非極性（苯乙烯（苯乙烯- -二乙烯苯）二乙烯苯）中等極性中等極性（甲基丙烯酸酯）（甲基丙烯酸酯）極性極性 ( (硫氧基、酰胺、硫氧基、酰胺、N-ON-O基、磺酸基基、磺酸基) )1212（3）大孔樹脂吸附劑吸附條件選擇1 ）吸附劑的選擇（相似互溶） ：非極性吸附劑從極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)高極性吸附劑從非極性溶劑中吸

6、附極性物質(zhì)中等極性吸附劑對(duì)兩種情況均有吸附能力孔徑與比表面（孔徑6倍于分子直徑） 1313非極性吸附劑非極性吸附劑中等極性吸附劑中等極性吸附劑中等非極性吸附劑中等非極性吸附劑1414 吸附法提取的生化物質(zhì)大多是弱極性或非極性，一般選非極性或中等極性。2 2）無(wú)機(jī)鹽的影響）無(wú)機(jī)鹽的影響 促進(jìn)作用促進(jìn)作用 3 3）吸附）吸附pHpH 弱酸物質(zhì)：弱酸物質(zhì)：pHpK pHpK pHpK （呈分子狀態(tài)）（呈分子狀態(tài)） 中性物質(zhì)：中性物質(zhì)：pHpH無(wú)影響（不會(huì)電離）。無(wú)影響（不會(huì)電離）。大孔樹脂吸附劑吸附條件選擇1515（4）大孔吸附劑解吸條件1） 選擇洗脫劑原則a. 洗脫劑應(yīng)容易溶脹大孔樹脂吸附劑。溶質(zhì)

7、對(duì)聚合物的溶脹能力可用溶解度參數(shù)來(lái)表征。 CED=2=E/V E摩爾內(nèi)能；V摩爾體積分子結(jié)構(gòu)越相似，就越接近兩個(gè)物質(zhì)溶解度參數(shù)的數(shù)值接近時(shí)，有利于互相溶解。1616大孔吸附劑解吸條件溶劑的溶解度參數(shù)和聚合物的溶解度參數(shù)接近時(shí)，溶劑愈易溶脹聚合物。 （洗 聚）聚苯乙烯等聚合物的溶解度參數(shù)約為18.4溶劑溶劑丁酮丁酮丙酮丙酮丁醇丁醇丙醇丙醇乙醇乙醇甲醇甲醇水水19.020.423.324.325.929.647.3 溶溶 劑劑 的的 解解 吸吸 能能 力力 逐逐 漸漸 降降 低低1717 例例 赤霉素赤霉素(920)：吸附時(shí)選：吸附時(shí)選XAD-2樹脂（聚苯乙烯型）樹脂（聚苯乙烯型） 聚聚18.4

8、洗脫劑選乙酯洗脫劑選乙酯 乙乙18.6，溶解度參數(shù)接近，易溶脹，溶解度參數(shù)接近，易溶脹XAD-2樹脂；樹脂； 易溶于乙酯中。易溶于乙酯中。 洗脫容易，洗脫峰很集中。洗脫容易，洗脫峰很集中。大孔吸附劑解吸條件b. 洗脫劑對(duì)被吸附物有較大的溶解度。洗脫劑對(duì)被吸附物有較大的溶解度。1818 吸附在高濃度鹽溶液中（加鹽析劑），則洗吸附在高濃度鹽溶液中（加鹽析劑），則洗脫可僅用水。脫可僅用水。 易揮發(fā)性物質(zhì)，用熱水或蒸汽解吸。易揮發(fā)性物質(zhì)，用熱水或蒸汽解吸。 流速（空間速度，線速度）洗脫液的流速務(wù)流速（空間速度，線速度）洗脫液的流速務(wù)必恰當(dāng)控制。如果太快，洗脫物在兩相中的必恰當(dāng)控制。如果太快，洗脫物在兩

9、相中的平衡過(guò)程不完全；如果太慢，洗脫物會(huì)擴(kuò)散。平衡過(guò)程不完全；如果太慢，洗脫物會(huì)擴(kuò)散。 樹脂高徑比（樹脂高徑比（3:13:1） 大孔吸附劑解吸條件19196. 洗脫洗脫pH： 弱酸性物質(zhì)：吸附弱酸性物質(zhì)：吸附偏酸性偏酸性(pHpK)，洗脫，洗脫酸性水溶液酸性水溶液大孔吸附劑解吸條件2020 大孔吸附樹脂的應(yīng)用抗生素分離純化（再生容易、產(chǎn)品灰分少）：-內(nèi)酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、氨基糖苷類、肽類、博萊霉素類、含氮雜環(huán)類及其他新抗生素維生素的提取純化： VB12，VB2，VC 天然產(chǎn)物的分離：生物堿，黃酮，多糖，苷類 、紅景天甙等生化藥物：酶, 氨基酸, 蛋白質(zhì), 肽,甾體1 生化制藥方面的應(yīng)用2121

10、2 工業(yè)廢水的處理和利用大孔吸附樹脂對(duì)工業(yè)廢水，廢液的處理也有著廣泛的應(yīng)用。如廢水中含苯、硝基苯、氯苯、氟苯、苯酚、硝基酚、對(duì)甲酚、奈酚、苯胺、對(duì)苯二胺、水楊酸、奈磺酸等有機(jī)物均具有很好的吸附、回收凈化作用。且對(duì)廢液中有害物質(zhì)的濃度含量適應(yīng)性強(qiáng)。2222四、 影響吸附因素吸附劑性質(zhì)：吸附劑性質(zhì)：吸附容量（吸附容量（a a 比表面，比表面，b b 孔隙度）孔隙度）吸附速度（吸附速度（a a 粒度，粒度，b b 孔徑分布）孔徑分布）機(jī)械強(qiáng)度（使用壽命）機(jī)械強(qiáng)度（使用壽命）2323吸附物性質(zhì):溶質(zhì)在易溶解的溶劑中吸附量小溶質(zhì)在易溶解的溶劑中吸附量小極性吸附劑易吸附極性物質(zhì)極性吸附劑易吸附極性物質(zhì) 溶液pH 的影響 （解離度）（解離度） 溫度的影響 （吸附熱，溶解度）（吸附熱，溶解度）其它組分的影響（促進(jìn)（促進(jìn)/ /干擾干擾/ /互不影響）互不影響）2424 將吸附劑填裝在玻璃或不銹鋼管中，構(gòu)成層析柱，層析時(shí)欲分離的樣品自柱頂加入，當(dāng)樣品溶液全部流入吸附層析柱后，再加入溶劑沖洗。沖洗的過(guò)程稱為洗脫，加入的溶劑稱為洗脫劑。 2525五 、吸附柱層析法操作法261、上樣和洗脫 樣品體積一般應(yīng)小于床體積的1/2 。 待樣品液的液面流到固定相表面時(shí)，開始冼脫立即進(jìn)行分級(jí)收集(按體積或時(shí)間分管收集)。27272、洗脫劑的選擇 純度較高； 穩(wěn)定性好； 能較完全洗脫所分