層析分離技術(shù)二吸附層析課件

吸附(adsorption)：溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)象。吸附操作：利用固體吸附的原理從液體或氣體中除去有害成分或分離回收有用目標(biāo)產(chǎn)物的過程。

應(yīng)用：原料液脫色除臭，目標(biāo)產(chǎn)物提取、濃縮和粗分離。吸附劑：吸附操作所使用的固體材料一般為多孔微?；蚨嗫啄?，具有很大的比表面積，稱為吸附劑或吸附介質(zhì)。一、吸附概述吸附(adsorption)：溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)1馬王堆中有木炭，可能用于吸濕和防腐?...冰箱中除臭，活性炭。工業(yè)應(yīng)用，產(chǎn)品分離、脫色。馬王堆中有木炭，可能用于吸濕和防腐?...22005年11月13日下午，位于吉林省吉林市的中國石油天然氣集團(tuán)公司吉林石化分公司雙苯廠的苯胺車間發(fā)生劇烈爆炸，泄漏進(jìn)松花江的苯類污染物總量在100噸左右。

1400噸活性炭治理水污染

2005年11月13日下午，位于吉林省吉林市的中國石油天然氣32012年1月廣西龍江鎘污染事件“目前使用聚合氯化鋁將離子狀態(tài)的鎘固化，是目前治理龍江河鎘污染最重要的措施之一，而燒堿則是將調(diào)節(jié)河水PH值促進(jìn)聚合氯化鋁發(fā)生反應(yīng)的重要物質(zhì)?！?/p>

吸附作用2012年1月廣西龍江鎘污染事件“目前使用聚合氯化鋁將離子狀4吸附的特點(diǎn)：（1）不用或少用有機(jī)溶劑（2）操作簡便，安全（3）生產(chǎn)過程pH變化?。?）從稀溶液分離溶質(zhì)（5）

吸附劑對溶質(zhì)的作用?。?）

吸附平衡為非線性（7）選擇性差吸附的特點(diǎn)：5

固體內(nèi)部分子所受分子間的作用力是對稱的，而固體表面分子所受力是不對稱的。向內(nèi)的一面受內(nèi)部分子的作用力較大，而表面向外一面所受的作用力較小，因而當(dāng)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面時就會被吸引而停留在固體表面上。

界面上分子和內(nèi)部分子所受的力二、吸附過程理論基礎(chǔ)1、基本概念固體內(nèi)部分子所受分子間的作用力是對稱的，而固體表面分6固體表面分子(或原子)處于特殊的狀態(tài)。固體內(nèi)部分子所受的力是對稱的，故彼此處于平衡。但在界面分子的力場是不飽和的，即存在一種固體的表面力，它能從外界吸附分子、原子、或離子，并在吸附表面上形成多分子層或單分子層。界面上分子和內(nèi)部分子所受的力固體表面分子(或原子)處于特殊的狀態(tài)。固體內(nèi)部分子所受的力是7吸附作用：物質(zhì)從流體相濃縮到固體表面吸附劑：表面上能發(fā)生吸附作用的固體吸附物：被吸附的物質(zhì)多孔吸附劑：外表面與內(nèi)表面組成非多孔吸附劑：比表面取決于外表面吸附作用：物質(zhì)從流體相濃縮到固體表面8孔徑和比表面積是評價吸附劑性能的重要參數(shù)一般來說，孔徑越大，比表面積越小。比表面積直接影響溶質(zhì)的吸附容量，而適當(dāng)?shù)目讖接欣谌苜|(zhì)在空隙中的擴(kuò)散，提高吸附容量和操作速度?？讖胶捅缺砻娣e是評價吸附劑性能的重要參數(shù)92、吸附的類型基于吸附劑與溶質(zhì)之間的分子間力。溶質(zhì)在吸附劑上吸附與否或吸附量的多少取決于溶質(zhì)與吸附劑極性的相似性和溶劑的極性?？赏ㄟ^改變溫度、pH值和鹽濃度等物理?xiàng)l件脫附。物理吸附吸附劑表面活性點(diǎn)與溶質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)鍵合、產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，吸附穩(wěn)定，不易脫附。采用破壞化學(xué)鍵合的化學(xué)試劑洗脫劑脫附。應(yīng)用很少。化學(xué)吸附所用吸附劑稱為離子交換劑，表面鍵合離子基團(tuán)或可離子化基團(tuán)，通過靜電引力吸附帶有相反電荷的離子，吸附過程發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。一般通過提高離子強(qiáng)度或調(diào)節(jié)pH值的方法洗脫。離子交換2、吸附的類型基于吸附劑與溶質(zhì)之間的分子間力。溶質(zhì)在吸附劑上103、物理吸附力的本質(zhì)定向力極性分子的永久偶極靜電力誘導(dǎo)力極性分子與非極性分子之間的吸引力色散力非極性分子之間的引力（瞬間偶極）氫鍵力介于庫侖引力與范德華引力之間的特殊分子間定向作用力非共價作用吸附質(zhì)和吸附劑之間的作用力－范德華力3、物理吸附力的本質(zhì)定向力極性分子的永久偶極靜電力非共價11當(dāng)分子間距離減小時，范德華力增大，但當(dāng)分子間距離非常接近時，就明顯地表現(xiàn)出斥力。當(dāng)距離大于OB時，吸引力未表示出來。當(dāng)吸附表面和分子間的距離減小時，其吸引力的能量逐漸增加，當(dāng)距離減至分子半徑OA時，達(dá)到最大值。當(dāng)距離再減小時，推斥力急劇增加。當(dāng)分子間距離減小時，范德華力增大，但當(dāng)分子間距離非常接近時，124、吸附等溫線吸附等溫線：當(dāng)溶質(zhì)在液固兩相間達(dá)到吸附平衡時，吸附劑上的平衡吸附質(zhì)濃度q是液相游離溶質(zhì)濃度c和溫度T的函數(shù)。當(dāng)溫度一定時，q只和c有關(guān)，q=f(c)，q與c的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線。生物分離中至少有四種等溫吸附線(見圖)。4、吸附等溫線吸附等溫線：當(dāng)溶質(zhì)在液固兩相間達(dá)到吸附平衡時，131——Henry；2——Freundlich；3——Langmuir；4——矩形qc1234幾種常見的吸附等溫線qc1234幾種常見的吸附等溫線14（1）Henry型吸附平衡

在一定溫度下，平衡時吸附劑吸附溶質(zhì)濃度q*與液相溶質(zhì)濃度c之間的關(guān)系為線性函數(shù)：

m為分配系數(shù)。

適應(yīng)條件：在低濃度范圍之內(nèi)成立。當(dāng)濃度較高時，吸附平衡常呈非線性，上式無效。（1）Henry型吸附平衡在一定溫度下，平衡時15（2）Freundlich型吸附平衡

其經(jīng)驗(yàn)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。（2）Freundlich型吸附平衡其經(jīng)驗(yàn)公式為16（3）Langmuir型吸附平衡Langmuir單分子層吸附理論：吸附劑表面有許多活性點(diǎn)，每個活性點(diǎn)具有相同的能量，只能吸附一個分子，并且被吸附的分子間無相互作用。A為表面活性中心?；谏鲜銎胶猓凹俣▎畏肿訉游?，得Langmuir型吸附平衡方程式中：qmax為吸附容量，kb為結(jié)合常數(shù)當(dāng)n個分子在一個活性中心發(fā)生吸附時，即存在

此時有：（3）Langmuir型吸附平衡Langmuir單分子層吸17（4）矩形吸附平衡當(dāng)吸附劑對溶質(zhì)的吸附作用非常大時，存在n>10，或用前式表示Kb非常大，這時游離的溶質(zhì)濃度對吸附濃度影響極小，接近不可逆吸附。吸附等溫線為矩形（q＝常數(shù)）。如在固定化單克隆抗體的免疫親和吸附中，一般存在n>10。（4）矩形吸附平衡當(dāng)吸附劑對溶質(zhì)的吸附作用非常大時，存在n18例：蔗渣木質(zhì)素吸附重金屬離子的吸附等溫線Cd(II)Hg(II)Pb(II)例：蔗渣木質(zhì)素吸附重金屬離子的吸附等溫線Cd(II)Hg(I19三、吸附層析1、基本原理在吸附層析法中，使用的固定相基質(zhì)是顆粒狀的吸附劑。在吸附劑的表面存在著許多隨機(jī)分布的吸附位點(diǎn)吸附位點(diǎn)通過范德華力、靜電引力與蛋白質(zhì)和核酸等生物分子結(jié)合；其結(jié)合力的大小與各種生物分子的結(jié)構(gòu)和吸附劑的性質(zhì)有密切關(guān)系。三、吸附層析1、基本原理在吸附層析法中，使用的固定相基質(zhì)是顆20在洗脫過程中，柱內(nèi)不斷地發(fā)生解吸、吸附，再解吸、再吸附的過程。經(jīng)過一段時間以后，該物質(zhì)會向下移動一定距離。此距離的長短與吸附劑對該物質(zhì)的吸附力以及溶劑對該物質(zhì)的解吸(溶解)能力有關(guān)。不同的物質(zhì)由于吸附力和解吸力不同，移動速度也不同。在洗脫過程中，柱內(nèi)不斷地發(fā)生解吸、吸附，再解吸、再吸附的過程212、吸附劑的選擇

具備條件：表面積大、吸附選擇性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、顆粒均勻、成本低廉等

選擇原則：由吸附劑本身和被吸附物質(zhì)的理化性質(zhì)而定。根據(jù)“相似相溶”原理，為了便于解吸附（洗脫），對于極性強(qiáng)的分離物，應(yīng)選擇極性小的吸附劑；而對于極性弱的分離物則選擇極性強(qiáng)的吸附劑2、吸附劑的選擇具備條件：表面積大、吸附選擇性好、穩(wěn)2220世紀(jì)50年代初期，Tiselius等用制備的羥基磷灰石[Ca5(P04)3OH]2（HA）分離蛋白質(zhì)。目前國內(nèi)已有商品出售

（1）羥基磷灰石

性質(zhì)吸附容量高穩(wěn)定性好（T＜85℃，pH5.5~10.0均可使用）使用廣泛（可用于制備和純化pro、酶、核酸等）分離效果好HA的Ca基團(tuán)與生物分子表面的負(fù)電荷基團(tuán)的作用，對分離起重要作用；而PO4基團(tuán)與生物分子表面的正電荷的作用僅起次要作用20世紀(jì)50年代初期，Tiselius等用制備的23層析分離技術(shù)二吸附層析課件24使用HA作為固定相基質(zhì)時應(yīng)注意HA為干粉時，需事先浸泡膨脹達(dá)到2~3ml/g后，按1∶6加入緩沖液懸浮，除去細(xì)小的顆粒HA懸浮液需用旋渦振蕩器混合，因?yàn)槠渌麛嚢杵魅绱虐?、玻棒等易破壞其晶體結(jié)構(gòu)忌用檸檬酸緩沖液和pH＜5.5的緩沖液處理色譜柱再生時，先用1mol/LNaCl洗滌，然后用4倍床體積的平衡緩沖液沖洗即可細(xì)顆粒HA的操作容量和分辨率均較大顆粒高，但須采用較大直徑的柱子使用HA作為固定相基質(zhì)時應(yīng)注意HA為干粉時，需事先浸泡膨脹達(dá)25

表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子，當(dāng)遇到較強(qiáng)的堿性化合物時，則可因離子交換反應(yīng)而吸附堿性化合物。（2）硅膠

柱層析硅膠變色硅膠（也稱藍(lán)膠）是以具有高活性吸附材料細(xì)孔硅膠為基礎(chǔ)原料經(jīng)過深加工制成的細(xì)孔硅膠為無色或微黃色透明狀玻璃體，它的基本質(zhì)量參數(shù)如下：平均孔距2.0-3.0MM表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子，當(dāng)遇到較26性質(zhì)作用位點(diǎn)：含有很多硅醇基團(tuán)(-Si-OH)的顆粒狀極性吸附劑。它對氨基酸衍生物、甾體激素、皂甙類、類脂及色素等物質(zhì)有結(jié)合力（吸附作用）。含水量：含水量高，則吸附性（活性）小，當(dāng)其表面游離水含量＞17%時，其結(jié)合力很?。淮藭r僅能作為分配層析的固定相粒度：粒度小，則分離效果較好（如用200~400目的硅膠能有效地分離多種主物的有效成分），但流速慢、時間長

活化：

110℃烘烤0.5~1h。活化后立即使用或短期貯存與干燥器中性質(zhì)作用位點(diǎn)：含有很多硅醇基團(tuán)(-Si-OH)的顆粒狀極性吸27要想分離物質(zhì)重復(fù)性好，每次所用的硅膠活性必須一致?；钚詼y定習(xí)慣采用6種染料進(jìn)行。

1．偶氮苯；2．對甲氧基偶氮苯；3．蘇丹黃；

4．蘇丹紅；5．對氨基偶氮苯；6．對羥基偶氮苯。原理：在吸附柱上，因吸附劑對6種染料吸附的能力不同，所以它們經(jīng)洗脫后的位置不同，借此即可測定吸附劑的活性級別。具體操作是：取上述6種染料各20mg溶于l0ml苯溶劑中，加50ml石油醚稀釋，然后取20ml此溶液加到1.5cm×l0cm的硅膠柱上，再加20ml苯與石油醚(1：4)的混合液進(jìn)行沖洗，洗畢根據(jù)各種染料的位置，找出硅膠的活性級別。要想分離物質(zhì)重復(fù)性好，每次所用的硅膠活性必須一致。原理：在吸28活性級別IIIaIIbIIIaIIIbIVaIVbIVcVVI柱頂部23456柱中部23456柱底部12345流出液12345硅膠活性級別的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格活性級別低的活性大，結(jié)合力強(qiáng)活性級別IIIaIIbIIIaIIIbIVaIVbIVcVV29

氧化鋁可能帶有堿性（因其中可混有碳酸鈉等成分），對于分離一些堿性中草藥成分，如生物堿類的分離頗為理想。但是堿性氧化鋁不宜用于醛、酮、醋、內(nèi)酯等類型的化合物分離。因?yàn)橛袝r堿性氧化鋁可與上述成分發(fā)生次級反應(yīng)，如異構(gòu)化、氧化、消除反應(yīng)等。（3）氧化鋁

活性氧化鋁

氧化鋁空心球氧化鋁可能帶有堿性（因其中可混有碳酸鈉等成分303、洗脫劑的選擇能較完全地洗脫所要分離的成分，并力求用量少、洗脫時間短。純度較高穩(wěn)定性好能較完全地洗脫下被分離的成分黏度小易和所需的成分分開選擇洗脫劑的順序應(yīng)從極性小大

一般，pro或核酸被極性強(qiáng)的HA吸附后，要用含有鹽梯度的緩沖液洗脫；而甾體、色素等化合物被極性較弱的硅膠吸附后，則可用有機(jī)溶劑洗脫3、洗脫劑的選擇能較完全地洗脫所要分離的成分，并力求用量少、314、層析操作（1）層析柱

絕多數(shù)層析柱是下端為細(xì)口并帶有篩板的玻管。柱的直徑與長度之比，一般為1：10～1：40。

采用極細(xì)顆粒吸附劑裝柱時，宜用比例大的層析柱。反之，則宜用比例小的層析柱。這樣有利于節(jié)省時間和提高分辨率。4、層析操作（1）層析柱絕多數(shù)層析柱是下端為細(xì)口并帶32（2）吸附劑的用量根據(jù)其自身的操作容量和分離物中各成分的性質(zhì)決定的。

當(dāng)操作容量高時，吸附劑用量少。一般吸附劑的用量為被分離樣品的30--50倍。

若樣品中各成分的性質(zhì)相似難以分開時，則吸附劑用量應(yīng)增大，有時大于100倍。（2）吸附劑的用量根據(jù)其自身的操作容量和分離物中各成分的性質(zhì)33（3）裝柱

干法裝柱直接加吸附劑至柱中，然后倒入溶劑此法不易排盡氣泡，容易導(dǎo)致層析不均勻濕法裝柱先加適量溶劑至柱內(nèi)，排走空氣，然后將預(yù)先浸泡好的吸附劑攪均，隨即將此混懸液傾入柱中（圖3-5）；待其自然沉淀至柱高的1/4~1/3時，打開下端出口，讓溶劑慢慢流出，使柱子上端懸浮液徐徐下降至需要的高度；并用2~3倍量的洗脫劑流過層析柱，使其達(dá)到平衡注：吸附劑表面要平整，應(yīng)一直浸泡在溶劑液面以下，嚴(yán)防產(chǎn)生氣泡。濕法裝柱均勻，不易留有氣泡（3）裝柱干法裝柱直接加吸附劑至柱中，然后倒入溶劑濕法裝柱34（4）上樣樣品的溶解度好加入的樣品量利于提高分辨率樣品的濃度與粘度的考慮注意：加樣時避免沖動基質(zhì)（4）上樣樣品的溶解度好注意：加樣時避免沖動基質(zhì)35層析分離技術(shù)二吸附層析課件36

為了獲得滿意的分離結(jié)果，洗脫液的流速務(wù)必恰當(dāng)控制。如果太快，洗脫物在兩相中的平衡過程不完全；如果太慢，洗脫物會擴(kuò)散。若峰與峰之間有重疊，宜降低洗脫劑的離子強(qiáng)度，若峰間距離過大，或某些成分不能洗脫時，宜加大洗脫劑的強(qiáng)度(極性)，成分復(fù)雜時，可采用洗脫劑由弱到強(qiáng)的梯度洗脫(方法屬于離子交換層析)。（5）洗脫為了獲得滿意的分離結(jié)果，洗脫液的流速務(wù)必恰當(dāng)37流速太慢，前峰拖尾與后峰相連流速太快，組分分不開正常的流速使組分完全分離流速太慢，前峰拖尾與后峰相連流速太快，組分分不開正常的流速使38（6）吸附劑的再生5-10倍1%氫氧化鈉煮沸半小時后，趁熱過濾，水洗三次，再用3-6倍的5%鹽酸煮沸半小時，過濾，水洗至中性，涼干，120℃烘干12小時即可重新使用。硅膠的再生用0.4MpH6.8的PBS緩沖液洗柱至平衡即可重新使用。羥基磷灰石的再生（6）吸附劑的再生5-10倍1%氫氧化鈉煮沸半小時后，趁熱過39四、吸附層析工藝固定床吸附流化床吸附膨脹床吸附移動床吸附四、吸附層析工藝固定床吸附流化床吸附膨脹床吸附移動床吸附401、固定床吸附料液分析儀吸附塔液泵吸附柱內(nèi)填充固相吸附介質(zhì)，含目標(biāo)產(chǎn)物的料液輸入吸附柱，流經(jīng)吸附劑后，溶質(zhì)被吸附劑吸附。1、固定床吸附料液分析儀吸附塔液泵吸附柱內(nèi)填充固相吸附介質(zhì)，410.051.0時間穿透點(diǎn)c/c0穿透點(diǎn)：出口處溶質(zhì)濃度開始上升的點(diǎn)。穿透時間：一般將出口濃度達(dá)到入口濃度5～10％的時間稱為穿透時間。吸附過程中吸附柱出口溶質(zhì)濃度的變化曲線稱為穿透曲線。操作達(dá)到穿透點(diǎn)后，繼續(xù)進(jìn)料對增加吸附量的效果不大，而且出口溶質(zhì)濃度迅速增大，造成目標(biāo)產(chǎn)物的損失。應(yīng)停止進(jìn)料吸附操作，順次轉(zhuǎn)入雜質(zhì)清洗、吸附溶質(zhì)洗脫和吸附劑再生操作。0.051.0時間穿透點(diǎn)c/c0穿透點(diǎn)：出口處溶質(zhì)濃度開始上421.0出口c/c0入口t=0t1t3t4t5t2柱內(nèi)液相溶質(zhì)濃度分布1.0時間c/c0t1t5t4t3t2穿透曲線吸附柱內(nèi)軸向溶質(zhì)濃度分布隨時間的變化和對應(yīng)的穿透曲線1.0出口c/c0入口t=0t1t3t4t5t2柱內(nèi)液相溶質(zhì)432、流化床吸附

當(dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到某值時，顆粒出現(xiàn)松動，顆粒間空隙增大，床層體積出現(xiàn)膨脹。如果再進(jìn)一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。此時，顆粒全部懸浮與流體中，顯示出相當(dāng)不規(guī)則的運(yùn)動。隨著流速的提高，顆粒的運(yùn)動愈加劇烈，床層的膨脹也隨之增大，但是顆粒仍逗留在床層內(nèi)而不被流體帶出。床層的這種狀態(tài)和液體相似成為流化床。流化床膨脹床固定床2、流化床吸附當(dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到443、膨脹床吸附

當(dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到某值時，顆粒出現(xiàn)松動，顆粒間空隙增大，床層體積出現(xiàn)膨脹。如果再進(jìn)一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。此時，隨著流速的增加，顆?；ハ嚯x開，并可看到少量的顆粒在一定的區(qū)間進(jìn)行震動和游動，稱為膨脹床。流化床膨脹床固定床3、膨脹床吸附當(dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到45固定床：在吸附顆粒確定以后，床層的膨脹與通過床層液體的表觀流速U有關(guān)。當(dāng)U不大時，顆粒之間仍保持靜止并互相接觸，這種床層稱為固定床。

優(yōu)缺點(diǎn)：固定床中流體在介質(zhì)中基本上呈平推流，返混小，柱效率高；但無法處理含顆粒的料液，因?yàn)轭w粒會堵塞床層，造成壓力降增大而最終使操作無法進(jìn)行，所以在固定床吸附前需先進(jìn)行培養(yǎng)液的預(yù)處理和固液分離。固定床、流化床、膨脹床的對比固定床：在吸附顆粒確定以后，床層的膨脹與通過床層液體的表觀流46流化床：當(dāng)表觀流速增大至最小流化速度，顆粒不再相互支撐，開始懸浮在液體中；進(jìn)一步提高流速，床層隨之膨脹，床層的壓力降幾乎不變，但床層中顆粒的運(yùn)動加劇，這時的床層為流化床。優(yōu)缺點(diǎn)：壓降小，可直接吸附含顆粒的料液；但存在較嚴(yán)重的返混，吸附劑的利用率低，分離效率下降。固定床、流化床、膨脹床的對比流化床：當(dāng)表觀流速增大至最小流化速度，顆粒不再相互支撐，開始47膨脹床：是液固相返混程度較低的液固流化床，綜合固定床和流化床吸附的優(yōu)點(diǎn)，同時又克服了后兩者的一些缺陷。膨脹床與流化床的最大區(qū)別：流化的固相介質(zhì)基本可以懸浮在膨脹床內(nèi)的固定位置，流體流動狀態(tài)和固定床相近，以接近平推流的方式流經(jīng)床層，所以液固兩相的軸向混合程度都較低，從而使目標(biāo)產(chǎn)物獲得良好的吸附效率。固定床、流化床、膨脹床的對比膨脹床：是液固相返混程度較低的液固流化床，綜合固定床和流化床48膨脹床與固定床的區(qū)別：膨脹床上的床層上部安裝有可調(diào)節(jié)床層高度的調(diào)節(jié)器，當(dāng)液體（料液或清洗液）從床底以高于吸附劑最小流化速率的流速輸入時，吸附劑床層產(chǎn)生膨脹，高度調(diào)節(jié)器上升。由于床層空隙率高，可使菌體細(xì)胞或細(xì)胞碎片自由通過。可直接處理菌體發(fā)酵液或細(xì)胞勻漿液，回收其中的目標(biāo)產(chǎn)物，從而可節(jié)省離心或過濾等預(yù)處理過程。固定床、流化床、膨脹床的對比膨脹床與固定床的區(qū)別：固定床、流化床、膨脹床的對比494、移動/模擬移動床吸附吸附操作中的固相可以連續(xù)輸入和排出吸附塔，與料液形成逆流接觸流動，則可實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)態(tài)的吸附操作。移動床4、移動/模擬移動床吸附吸附操作中的固相可以連續(xù)輸入和排出吸50層析分離技術(shù)二吸附層析課件51層析分離技術(shù)二吸附層析課件52模擬移動床由于固相吸附劑移動不便且易造成堵塞?？晒潭ㄎ絼苿忧袚Q液相（包括料液和洗脫液）的入口和出口位置，如同移動固相一樣，產(chǎn)生與移動床相同的效果。模擬移動床由于固相吸附劑移動不便且易造成堵塞?？晒潭ㄎ絼?，53層析分離技術(shù)二吸附層析課件54層析分離技術(shù)二吸附層析課件55層析分離技術(shù)二吸附層析課件56層析分離技術(shù)二吸附層析課件57可連續(xù)分離操作；可根據(jù)生物、藥物活性成分的種類調(diào)試不同的分離方法（層析、離交、吸附等等）；制備效率高，提純效果較一般工業(yè)制備色譜分離高出40%。運(yùn)行成本低，使加工成本降50%，甚至80%。

模擬移動床的特點(diǎn)可連續(xù)分離操作；模擬移動床的特點(diǎn)58研究進(jìn)展20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的，主要用于石油化工產(chǎn)品的分離;1969年，美國UOP公司（環(huán)球石油公司）將SMB分離技術(shù)用于分離對二甲苯和間二甲苯;1993年，法國Seperex公司將SMB分離技術(shù)用于藥物和精細(xì)化工領(lǐng)域;近些年，SMB分離技術(shù)研究主要集中在糖類分離、同分異構(gòu)體分離、手性化合物分離等方面。研究進(jìn)展20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的，主要用于石油化工產(chǎn)品59研究進(jìn)展國際上糖醇工業(yè)中多數(shù)采用了SMB分離技術(shù)。并利用SMB進(jìn)行脫色、除蛋白、離子交換和脫鹽等。

德國研究與應(yīng)用居世界領(lǐng)先地位；

美國、法國、日本應(yīng)用的也比較成熟；

國外已遍及石油化工、食品、精細(xì)化工、生物發(fā)酵和醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用。研究進(jìn)展國際上糖醇工業(yè)中多數(shù)采用了SMB分離技術(shù)。德國60五、應(yīng)用實(shí)例1、純化生命物質(zhì)

使用吸附劑的柱層析或分批吸附法可純化生命物質(zhì)。

如用羥基磷灰石吸附劑能把酸性、中性和堿性蛋白質(zhì)分開，也能把不同結(jié)構(gòu)的核酸分開。用該吸附劑分離含不同磷酸基團(tuán)的蛋白質(zhì)和脂類等化合物也是有效的。五、應(yīng)用實(shí)例1、純化生命物質(zhì)61

混合樣品：90μg胞質(zhì)B型多角體病毒(CPV)雙鏈RNA、2μg枯草桿菌(Bacillussubtilis)3H-雙鏈DNA、2μg枯草桿菌14C-雙鏈DNA上5mm直徑的層析柱。用磷酸梯度緩沖液洗脫，其流量為30ml/h，以0.5ml／管進(jìn)行收集。每管收集液經(jīng)紫外分光光度儀和液閃儀的測定分析，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)即可繪制出分離示意圖。從圖看出，雙鏈RNA是在低磷酸鹽緩沖液中先被洗出，而雙鏈DNA則后被洗出。用HA層析柱分離胞質(zhì)型多角體病毒雙鏈RNA混合樣品：90μg胞質(zhì)B型多角體病毒(CP622、分離蛋白質(zhì)的亞基

一般蛋白質(zhì)經(jīng)SDS(十二烷基硫酸鈉)或TritonX-100(聚氧乙基十六烷基酚醚)等去污劑處理后，會產(chǎn)生分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)亞基。這些物質(zhì)可通過吸附柱層析方法得到分離。2、分離蛋白質(zhì)的亞基633、濃縮溶液

有些稀的溶液經(jīng)層析柱處理后，濃度可大幅度提高。例如，Tiselius把200ml稀的牛血清白蛋白(bovineserumalbumin，BSA)溶液上HA層析柱，收集到的洗脫液僅有幾毫升，其濃度提高數(shù)十倍。3、濃縮溶液64吸附(adsorption)：溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)象。吸附操作：利用固體吸附的原理從液體或氣體中除去有害成分或分離回收有用目標(biāo)產(chǎn)物的過程。

應(yīng)用：原料液脫色除臭，目標(biāo)產(chǎn)物提取、濃縮和粗分離。吸附劑：吸附操作所使用的固體材料一般為多孔微?；蚨嗫啄?，具有很大的比表面積，稱為吸附劑或吸附介質(zhì)。一、吸附概述吸附(adsorption)：溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)65馬王堆中有木炭，可能用于吸濕和防腐?...冰箱中除臭，活性炭。工業(yè)應(yīng)用，產(chǎn)品分離、脫色。馬王堆中有木炭，可能用于吸濕和防腐?...662005年11月13日下午，位于吉林省吉林市的中國石油天然氣集團(tuán)公司吉林石化分公司雙苯廠的苯胺車間發(fā)生劇烈爆炸，泄漏進(jìn)松花江的苯類污染物總量在100噸左右。

1400噸活性炭治理水污染

2005年11月13日下午，位于吉林省吉林市的中國石油天然氣672012年1月廣西龍江鎘污染事件“目前使用聚合氯化鋁將離子狀態(tài)的鎘固化，是目前治理龍江河鎘污染最重要的措施之一，而燒堿則是將調(diào)節(jié)河水PH值促進(jìn)聚合氯化鋁發(fā)生反應(yīng)的重要物質(zhì)?！?/p>

吸附作用2012年1月廣西龍江鎘污染事件“目前使用聚合氯化鋁將離子狀68吸附的特點(diǎn)：（1）不用或少用有機(jī)溶劑（2）操作簡便，安全（3）生產(chǎn)過程pH變化?。?）從稀溶液分離溶質(zhì)（5）

吸附劑對溶質(zhì)的作用小（6）

吸附平衡為非線性（7）選擇性差吸附的特點(diǎn)：69

固體內(nèi)部分子所受分子間的作用力是對稱的，而固體表面分子所受力是不對稱的。向內(nèi)的一面受內(nèi)部分子的作用力較大，而表面向外一面所受的作用力較小，因而當(dāng)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面時就會被吸引而停留在固體表面上。

界面上分子和內(nèi)部分子所受的力二、吸附過程理論基礎(chǔ)1、基本概念固體內(nèi)部分子所受分子間的作用力是對稱的，而固體表面分70固體表面分子(或原子)處于特殊的狀態(tài)。固體內(nèi)部分子所受的力是對稱的，故彼此處于平衡。但在界面分子的力場是不飽和的，即存在一種固體的表面力，它能從外界吸附分子、原子、或離子，并在吸附表面上形成多分子層或單分子層。界面上分子和內(nèi)部分子所受的力固體表面分子(或原子)處于特殊的狀態(tài)。固體內(nèi)部分子所受的力是71吸附作用：物質(zhì)從流體相濃縮到固體表面吸附劑：表面上能發(fā)生吸附作用的固體吸附物：被吸附的物質(zhì)多孔吸附劑：外表面與內(nèi)表面組成非多孔吸附劑：比表面取決于外表面吸附作用：物質(zhì)從流體相濃縮到固體表面72孔徑和比表面積是評價吸附劑性能的重要參數(shù)一般來說，孔徑越大，比表面積越小。比表面積直接影響溶質(zhì)的吸附容量，而適當(dāng)?shù)目讖接欣谌苜|(zhì)在空隙中的擴(kuò)散，提高吸附容量和操作速度?？讖胶捅缺砻娣e是評價吸附劑性能的重要參數(shù)732、吸附的類型基于吸附劑與溶質(zhì)之間的分子間力。溶質(zhì)在吸附劑上吸附與否或吸附量的多少取決于溶質(zhì)與吸附劑極性的相似性和溶劑的極性?？赏ㄟ^改變溫度、pH值和鹽濃度等物理?xiàng)l件脫附。物理吸附吸附劑表面活性點(diǎn)與溶質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)鍵合、產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，吸附穩(wěn)定，不易脫附。采用破壞化學(xué)鍵合的化學(xué)試劑洗脫劑脫附。應(yīng)用很少?；瘜W(xué)吸附所用吸附劑稱為離子交換劑，表面鍵合離子基團(tuán)或可離子化基團(tuán)，通過靜電引力吸附帶有相反電荷的離子，吸附過程發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。一般通過提高離子強(qiáng)度或調(diào)節(jié)pH值的方法洗脫。離子交換2、吸附的類型基于吸附劑與溶質(zhì)之間的分子間力。溶質(zhì)在吸附劑上743、物理吸附力的本質(zhì)定向力極性分子的永久偶極靜電力誘導(dǎo)力極性分子與非極性分子之間的吸引力色散力非極性分子之間的引力（瞬間偶極）氫鍵力介于庫侖引力與范德華引力之間的特殊分子間定向作用力非共價作用吸附質(zhì)和吸附劑之間的作用力－范德華力3、物理吸附力的本質(zhì)定向力極性分子的永久偶極靜電力非共價75當(dāng)分子間距離減小時，范德華力增大，但當(dāng)分子間距離非常接近時，就明顯地表現(xiàn)出斥力。當(dāng)距離大于OB時，吸引力未表示出來。當(dāng)吸附表面和分子間的距離減小時，其吸引力的能量逐漸增加，當(dāng)距離減至分子半徑OA時，達(dá)到最大值。當(dāng)距離再減小時，推斥力急劇增加。當(dāng)分子間距離減小時，范德華力增大，但當(dāng)分子間距離非常接近時，764、吸附等溫線吸附等溫線：當(dāng)溶質(zhì)在液固兩相間達(dá)到吸附平衡時，吸附劑上的平衡吸附質(zhì)濃度q是液相游離溶質(zhì)濃度c和溫度T的函數(shù)。當(dāng)溫度一定時，q只和c有關(guān)，q=f(c)，q與c的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線。生物分離中至少有四種等溫吸附線(見圖)。4、吸附等溫線吸附等溫線：當(dāng)溶質(zhì)在液固兩相間達(dá)到吸附平衡時，771——Henry；2——Freundlich；3——Langmuir；4——矩形qc1234幾種常見的吸附等溫線qc1234幾種常見的吸附等溫線78（1）Henry型吸附平衡

在一定溫度下，平衡時吸附劑吸附溶質(zhì)濃度q*與液相溶質(zhì)濃度c之間的關(guān)系為線性函數(shù)：

m為分配系數(shù)。

適應(yīng)條件：在低濃度范圍之內(nèi)成立。當(dāng)濃度較高時，吸附平衡常呈非線性，上式無效。（1）Henry型吸附平衡在一定溫度下，平衡時79（2）Freundlich型吸附平衡

其經(jīng)驗(yàn)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。（2）Freundlich型吸附平衡其經(jīng)驗(yàn)公式為80（3）Langmuir型吸附平衡Langmuir單分子層吸附理論：吸附劑表面有許多活性點(diǎn)，每個活性點(diǎn)具有相同的能量，只能吸附一個分子，并且被吸附的分子間無相互作用。A為表面活性中心。基于上述平衡，及假定單分子層吸附，得Langmuir型吸附平衡方程式中：qmax為吸附容量，kb為結(jié)合常數(shù)當(dāng)n個分子在一個活性中心發(fā)生吸附時，即存在

此時有：（3）Langmuir型吸附平衡Langmuir單分子層吸81（4）矩形吸附平衡當(dāng)吸附劑對溶質(zhì)的吸附作用非常大時，存在n>10，或用前式表示Kb非常大，這時游離的溶質(zhì)濃度對吸附濃度影響極小，接近不可逆吸附。吸附等溫線為矩形（q＝常數(shù)）。如在固定化單克隆抗體的免疫親和吸附中，一般存在n>10。（4）矩形吸附平衡當(dāng)吸附劑對溶質(zhì)的吸附作用非常大時，存在n82例：蔗渣木質(zhì)素吸附重金屬離子的吸附等溫線Cd(II)Hg(II)Pb(II)例：蔗渣木質(zhì)素吸附重金屬離子的吸附等溫線Cd(II)Hg(I83三、吸附層析1、基本原理在吸附層析法中，使用的固定相基質(zhì)是顆粒狀的吸附劑。在吸附劑的表面存在著許多隨機(jī)分布的吸附位點(diǎn)吸附位點(diǎn)通過范德華力、靜電引力與蛋白質(zhì)和核酸等生物分子結(jié)合；其結(jié)合力的大小與各種生物分子的結(jié)構(gòu)和吸附劑的性質(zhì)有密切關(guān)系。三、吸附層析1、基本原理在吸附層析法中，使用的固定相基質(zhì)是顆84在洗脫過程中，柱內(nèi)不斷地發(fā)生解吸、吸附，再解吸、再吸附的過程。經(jīng)過一段時間以后，該物質(zhì)會向下移動一定距離。此距離的長短與吸附劑對該物質(zhì)的吸附力以及溶劑對該物質(zhì)的解吸(溶解)能力有關(guān)。不同的物質(zhì)由于吸附力和解吸力不同，移動速度也不同。在洗脫過程中，柱內(nèi)不斷地發(fā)生解吸、吸附，再解吸、再吸附的過程852、吸附劑的選擇

具備條件：表面積大、吸附選擇性好、穩(wěn)定性強(qiáng)、顆粒均勻、成本低廉等

選擇原則：由吸附劑本身和被吸附物質(zhì)的理化性質(zhì)而定。根據(jù)“相似相溶”原理，為了便于解吸附（洗脫），對于極性強(qiáng)的分離物，應(yīng)選擇極性小的吸附劑；而對于極性弱的分離物則選擇極性強(qiáng)的吸附劑2、吸附劑的選擇具備條件：表面積大、吸附選擇性好、穩(wěn)8620世紀(jì)50年代初期，Tiselius等用制備的羥基磷灰石[Ca5(P04)3OH]2（HA）分離蛋白質(zhì)。目前國內(nèi)已有商品出售

（1）羥基磷灰石

性質(zhì)吸附容量高穩(wěn)定性好（T＜85℃，pH5.5~10.0均可使用）使用廣泛（可用于制備和純化pro、酶、核酸等）分離效果好HA的Ca基團(tuán)與生物分子表面的負(fù)電荷基團(tuán)的作用，對分離起重要作用；而PO4基團(tuán)與生物分子表面的正電荷的作用僅起次要作用20世紀(jì)50年代初期，Tiselius等用制備的87層析分離技術(shù)二吸附層析課件88使用HA作為固定相基質(zhì)時應(yīng)注意HA為干粉時，需事先浸泡膨脹達(dá)到2~3ml/g后，按1∶6加入緩沖液懸浮，除去細(xì)小的顆粒HA懸浮液需用旋渦振蕩器混合，因?yàn)槠渌麛嚢杵魅绱虐?、玻棒等易破壞其晶體結(jié)構(gòu)忌用檸檬酸緩沖液和pH＜5.5的緩沖液處理色譜柱再生時，先用1mol/LNaCl洗滌，然后用4倍床體積的平衡緩沖液沖洗即可細(xì)顆粒HA的操作容量和分辨率均較大顆粒高，但須采用較大直徑的柱子使用HA作為固定相基質(zhì)時應(yīng)注意HA為干粉時，需事先浸泡膨脹達(dá)89

表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子，當(dāng)遇到較強(qiáng)的堿性化合物時，則可因離子交換反應(yīng)而吸附堿性化合物。（2）硅膠

柱層析硅膠變色硅膠（也稱藍(lán)膠）是以具有高活性吸附材料細(xì)孔硅膠為基礎(chǔ)原料經(jīng)過深加工制成的細(xì)孔硅膠為無色或微黃色透明狀玻璃體，它的基本質(zhì)量參數(shù)如下：平均孔距2.0-3.0MM表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子，當(dāng)遇到較90性質(zhì)作用位點(diǎn)：含有很多硅醇基團(tuán)(-Si-OH)的顆粒狀極性吸附劑。它對氨基酸衍生物、甾體激素、皂甙類、類脂及色素等物質(zhì)有結(jié)合力（吸附作用）。含水量：含水量高，則吸附性（活性）小，當(dāng)其表面游離水含量＞17%時，其結(jié)合力很??；此時僅能作為分配層析的固定相粒度：粒度小，則分離效果較好（如用200~400目的硅膠能有效地分離多種主物的有效成分），但流速慢、時間長

活化：

110℃烘烤0.5~1h?；罨罅⒓词褂没蚨唐谫A存與干燥器中性質(zhì)作用位點(diǎn)：含有很多硅醇基團(tuán)(-Si-OH)的顆粒狀極性吸91要想分離物質(zhì)重復(fù)性好，每次所用的硅膠活性必須一致?；钚詼y定習(xí)慣采用6種染料進(jìn)行。

1．偶氮苯；2．對甲氧基偶氮苯；3．蘇丹黃；

4．蘇丹紅；5．對氨基偶氮苯；6．對羥基偶氮苯。原理：在吸附柱上，因吸附劑對6種染料吸附的能力不同，所以它們經(jīng)洗脫后的位置不同，借此即可測定吸附劑的活性級別。具體操作是：取上述6種染料各20mg溶于l0ml苯溶劑中，加50ml石油醚稀釋，然后取20ml此溶液加到1.5cm×l0cm的硅膠柱上，再加20ml苯與石油醚(1：4)的混合液進(jìn)行沖洗，洗畢根據(jù)各種染料的位置，找出硅膠的活性級別。要想分離物質(zhì)重復(fù)性好，每次所用的硅膠活性必須一致。原理：在吸92活性級別IIIaIIbIIIaIIIbIVaIVbIVcVVI柱頂部23456柱中部23456柱底部12345流出液12345硅膠活性級別的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格活性級別低的活性大，結(jié)合力強(qiáng)活性級別IIIaIIbIIIaIIIbIVaIVbIVcVV93

氧化鋁可能帶有堿性（因其中可混有碳酸鈉等成分），對于分離一些堿性中草藥成分，如生物堿類的分離頗為理想。但是堿性氧化鋁不宜用于醛、酮、醋、內(nèi)酯等類型的化合物分離。因?yàn)橛袝r堿性氧化鋁可與上述成分發(fā)生次級反應(yīng)，如異構(gòu)化、氧化、消除反應(yīng)等。（3）氧化鋁

活性氧化鋁

氧化鋁空心球氧化鋁可能帶有堿性（因其中可混有碳酸鈉等成分943、洗脫劑的選擇能較完全地洗脫所要分離的成分，并力求用量少、洗脫時間短。純度較高穩(wěn)定性好能較完全地洗脫下被分離的成分黏度小易和所需的成分分開選擇洗脫劑的順序應(yīng)從極性小大

一般，pro或核酸被極性強(qiáng)的HA吸附后，要用含有鹽梯度的緩沖液洗脫；而甾體、色素等化合物被極性較弱的硅膠吸附后，則可用有機(jī)溶劑洗脫3、洗脫劑的選擇能較完全地洗脫所要分離的成分，并力求用量少、954、層析操作（1）層析柱

絕多數(shù)層析柱是下端為細(xì)口并帶有篩板的玻管。柱的直徑與長度之比，一般為1：10～1：40。

采用極細(xì)顆粒吸附劑裝柱時，宜用比例大的層析柱。反之，則宜用比例小的層析柱。這樣有利于節(jié)省時間和提高分辨率。4、層析操作（1）層析柱絕多數(shù)層析柱是下端為細(xì)口并帶96（2）吸附劑的用量根據(jù)其自身的操作容量和分離物中各成分的性質(zhì)決定的。

當(dāng)操作容量高時，吸附劑用量少。一般吸附劑的用量為被分離樣品的30--50倍。

若樣品中各成分的性質(zhì)相似難以分開時，則吸附劑用量應(yīng)增大，有時大于100倍。（2）吸附劑的用量根據(jù)其自身的操作容量和分離物中各成分的性質(zhì)97（3）裝柱

干法裝柱直接加吸附劑至柱中，然后倒入溶劑此法不易排盡氣泡，容易導(dǎo)致層析不均勻濕法裝柱先加適量溶劑至柱內(nèi)，排走空氣，然后將預(yù)先浸泡好的吸附劑攪均，隨即將此混懸液傾入柱中（圖3-5）；待其自然沉淀至柱高的1/4~1/3時，打開下端出口，讓溶劑慢慢流出，使柱子上端懸浮液徐徐下降至需要的高度；并用2~3倍量的洗脫劑流過層析柱，使其達(dá)到平衡注：吸附劑表面要平整，應(yīng)一直浸泡在溶劑液面以下，嚴(yán)防產(chǎn)生氣泡。濕法裝柱均勻，不易留有氣泡（3）裝柱干法裝柱直接加吸附劑至柱中，然后倒入溶劑濕法裝柱98（4）上樣樣品的溶解度好加入的樣品量利于提高分辨率樣品的濃度與粘度的考慮注意：加樣時避免沖動基質(zhì)（4）上樣樣品的溶解度好注意：加樣時避免沖動基質(zhì)99層析分離技術(shù)二吸附層析課件100

為了獲得滿意的分離結(jié)果，洗脫液的流速務(wù)必恰當(dāng)控制。如果太快，洗脫物在兩相中的平衡過程不完全；如果太慢，洗脫物會擴(kuò)散。若峰與峰之間有重疊，宜降低洗脫劑的離子強(qiáng)度，若峰間距離過大，或某些成分不能洗脫時，宜加大洗脫劑的強(qiáng)度(極性)，成分復(fù)雜時，可采用洗脫劑由弱到強(qiáng)的梯度洗脫(方法屬于離子交換層析)。（5）洗脫為了獲得滿意的分離結(jié)果，洗脫液的流速務(wù)必恰當(dāng)101流速太慢，前峰拖尾與后峰相連流速太快，組分分不開正常的流速使組分完全分離流速太慢，前峰拖尾與后峰相連流速太快，組分分不開正常的流速使102（6）吸附劑的再生5-10倍1%氫氧化鈉煮沸半小時后，趁熱過濾，水洗三次，再用3-6倍的5%鹽酸煮沸半小時，過濾，水洗至中性，涼干，120℃烘干12小時即可重新使用。硅膠的再生用0.4MpH6.8的PBS緩沖液洗柱至平衡即可重新使用。羥基磷灰石的再生（6）吸附劑的再生5-10倍1%氫氧化鈉煮沸半小時后，趁熱過103四、吸附層析工藝固定床吸附流化床吸附膨脹床吸附移動床吸附四、吸附層析工藝固定床吸附流化床吸附膨脹床吸附移動床吸附1041、固定床吸附料液分析儀吸附塔液泵吸附柱內(nèi)填充固相吸附介質(zhì)，含目標(biāo)產(chǎn)物的料液輸入吸附柱，流經(jīng)吸附劑后，溶質(zhì)被吸附劑吸附。1、固定床吸附料液分析儀吸附塔液泵吸附柱內(nèi)填充固相吸附介質(zhì)，1050.051.0時間穿透點(diǎn)c/c0穿透點(diǎn)：出口處溶質(zhì)濃度開始上升的點(diǎn)。穿透時間：一般將出口濃度達(dá)到入口濃度5～10％的時間稱為穿透時間。吸附過程中吸附柱出口溶質(zhì)濃度的變化曲線稱為穿透曲線。操作達(dá)到穿透點(diǎn)后，繼續(xù)進(jìn)料對增加吸附量的效果不大，而且出口溶質(zhì)濃度迅速增大，造成目標(biāo)產(chǎn)物的損失。應(yīng)停止進(jìn)料吸附操作，順次轉(zhuǎn)入雜質(zhì)清洗、吸附溶質(zhì)洗脫和吸附劑再生操作。0.051.0時間穿透點(diǎn)c/c0穿透點(diǎn)：出口處溶質(zhì)濃度開始上1061.0出口c/c0入口t=0t1t3t4t5t2柱內(nèi)液相溶質(zhì)濃度分布1.0時間c/c0t1t5t4t3t2穿透曲線吸附柱內(nèi)軸向溶質(zhì)濃度分布隨時間的變化和對應(yīng)的穿透曲線1.0出口c/c0入口t=0t1t3t4t5t2柱內(nèi)液相溶質(zhì)1072、流化床吸附

當(dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到某值時，顆粒出現(xiàn)松動，顆粒間空隙增大，床層體積出現(xiàn)膨脹。如果再進(jìn)一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。此時，顆粒全部懸浮與流體中，顯示出相當(dāng)不規(guī)則的運(yùn)動。隨著流速的提高，顆粒的運(yùn)動愈加劇烈，床層的膨脹也隨之增大，但是顆粒仍逗留在床層內(nèi)而不被流體帶出。床層的這種狀態(tài)和液體相似成為流化床。流化床膨脹床固定床2、流化床吸附當(dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到1083、膨脹床吸附

當(dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到某值時，顆粒出現(xiàn)松動，顆粒間空隙增大，床層體積出現(xiàn)膨脹。如果再進(jìn)一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。此時，隨著流速的增加，顆?；ハ嚯x開，并可看到少量的顆粒在一定的區(qū)間進(jìn)行震動和游動，稱為膨脹床。流化床膨脹床固定床3、膨脹床吸附當(dāng)流體通過床層的速度逐漸提高到109固定床：在吸附顆粒確定以后，床層的膨脹與通過床層液體的表觀流速U有關(guān)。當(dāng)U不大時，顆粒之間仍保持靜止并互相接觸，這種床層稱為固定床。

優(yōu)缺點(diǎn)：固定床中流體在介質(zhì)中基本上呈平推流，返混小，柱效率高；但無法處理含顆粒的料液，因?yàn)轭w粒會堵塞床層，造成壓力降增大而最終使操作無法進(jìn)行，所以在固定床吸附前需先進(jìn)行培養(yǎng)液的預(yù)處理和固液分離。固定床、流化床、膨脹床的對比固定床：在吸附顆粒確定以后，床層的膨脹與通過床層液體的表觀流110流化床：當(dāng)表觀流速增大至最小流化速度，顆粒不再相互支撐，開始懸浮在液體中；進(jìn)一步提高流速，床層隨之膨脹，床層的壓力降幾乎不變，但床層中顆粒的運(yùn)動加劇，這時的床層為流化床。優(yōu)缺點(diǎn)：壓降小，可直接吸附含顆粒的料液；但存在較嚴(yán)重的返混，吸附劑的利用率低，分離效率下降。固定床、流化床、膨脹床的對比流化床：當(dāng)表觀流速增大至最小流化速度，顆粒不再相互支撐，開始111膨脹床：是液固相返混程度較低的液固流化床，綜合固定床和流化床吸附的優(yōu)點(diǎn)，同時又克服了