中國藥科大學(xué)高等制藥分離工程6吸附與離子交換課件

中國藥科大學(xué)高等制藥分離工程6吸附與離子交換課件2024-01-24吸附分離技術(shù)概述離子交換技術(shù)基礎(chǔ)吸附與離子交換在制藥領(lǐng)域應(yīng)用實驗方法與技術(shù)設(shè)備與工藝流程設(shè)計工業(yè)應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)contents目錄01吸附分離技術(shù)概述03吸附類型物理吸附和化學(xué)吸附，前者作用力為范德華力，后者作用力為化學(xué)鍵。01吸附現(xiàn)象物質(zhì)在固體表面或內(nèi)部積累，使固體表面積或體積增加的現(xiàn)象。02吸附原理利用吸附劑與吸附質(zhì)之間的物理或化學(xué)作用力，實現(xiàn)物質(zhì)的分離和純化。吸附現(xiàn)象與原理具有高比表面積、多孔結(jié)構(gòu)和良好的吸附性能，廣泛應(yīng)用于氣體和液體凈化。活性炭具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)和特定的孔徑，可選擇性地吸附不同大小和形狀的分子。分子篩具有高比表面積、多孔結(jié)構(gòu)和良好的親水性，常用于干燥和氣體分離。硅膠具有特定的官能團和選擇性，可用于離子交換、螯合和催化等。樹脂吸附劑類型及特點在一定溫度和壓力下，吸附質(zhì)在吸附劑和溶液中的濃度達到動態(tài)平衡。吸附平衡吸附等溫線動力學(xué)模型影響因素描述在一定溫度下，吸附量與溶液濃度之間的關(guān)系曲線。描述吸附過程中速率和影響因素的數(shù)學(xué)模型，如Langmuir模型、Freundlich模型等。溫度、壓力、溶液濃度、pH值、共存物質(zhì)等均可影響吸附過程和效果。吸附平衡與動力學(xué)02離子交換技術(shù)基礎(chǔ)基于離子交換樹脂上的可交換離子與溶液中的同電性離子發(fā)生交換反應(yīng)，實現(xiàn)溶液中目標離子的分離和純化。離子交換原理根據(jù)樹脂上可交換離子的性質(zhì)，離子交換可分為陽離子交換和陰離子交換兩種類型。陽離子交換樹脂帶有負電荷，可交換陽離子；陰離子交換樹脂帶有正電荷，可交換陰離子。離子交換類型離子交換原理及類型樹脂結(jié)構(gòu)離子交換樹脂由高分子骨架、固定基團和可交換離子三部分組成。高分子骨架提供樹脂的物理和化學(xué)穩(wěn)定性；固定基團決定樹脂的離子交換性能；可交換離子則與溶液中的目標離子進行交換。樹脂性質(zhì)離子交換樹脂具有選擇性、交換容量、穩(wěn)定性等性質(zhì)。選擇性指樹脂對某種離子的優(yōu)先交換能力；交換容量表示單位質(zhì)量或體積的樹脂所能交換離子的量；穩(wěn)定性則涉及樹脂的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，如耐溫性、耐氧化性等。離子交換樹脂結(jié)構(gòu)與性質(zhì)VS包括樹脂的預(yù)處理、裝柱、平衡、進樣、洗脫和再生等步驟。預(yù)處理去除樹脂中的雜質(zhì)；裝柱將樹脂裝入色譜柱中；平衡使樹脂達到穩(wěn)定的離子交換狀態(tài)；進樣將待分離溶液加入色譜柱；洗脫用適當?shù)南疵撘簩⒛繕穗x子從樹脂上洗脫下來；再生則使樹脂恢復(fù)原有的交換能力。影響因素影響離子交換過程的因素包括樹脂的性質(zhì)、溶液的組成和操作條件等。樹脂的性質(zhì)如選擇性、交換容量和穩(wěn)定性等直接影響分離效果；溶液的組成如pH值、離子強度和溫度等可影響離子的交換平衡和動力學(xué)；操作條件如流速、柱溫和洗脫液的選擇等則影響分離效率和分辨率。離子交換過程離子交換過程及影響因素03吸附與離子交換在制藥領(lǐng)域應(yīng)用123利用吸附劑的吸附作用，將目標物質(zhì)從混合物中分離出來，常用的吸附劑有活性炭、硅膠、氧化鋁等。吸附法通過離子交換樹脂的離子交換作用，將目標離子從溶液中分離出來，適用于帶電荷的藥物分離純化。離子交換法利用色譜柱中固定相與流動相之間的相互作用力差異，實現(xiàn)藥物的分離純化，包括薄層色譜、柱色譜、高效液相色譜等。色譜法藥物純化與分離方法選擇蛋白質(zhì)的純化利用離子交換層析、凝膠過濾層析等方法，去除蛋白質(zhì)溶液中的雜質(zhì)和鹽分，得到高純度的蛋白質(zhì)產(chǎn)品。中藥有效成分的提取與純化采用大孔樹脂吸附、硅膠柱層析等方法，提取和純化中藥中的有效成分，提高中藥制劑的療效和安全性?？股氐募兓ㄟ^活性炭吸附、離子交換樹脂脫色、結(jié)晶等方法，去除抗生素中的雜質(zhì)和色素，提高產(chǎn)品純度和質(zhì)量。典型藥物純化案例分析具有較大的比表面積和孔容，可用于藥物的快速吸附和分離，提高分離效率。介孔材料分子印跡聚合物磁性離子交換樹脂通過分子印跡技術(shù)制備的聚合物，具有特定的識別位點，可用于藥物的特異性吸附和分離。將磁性材料與離子交換樹脂相結(jié)合，實現(xiàn)藥物的快速分離和純化，同時方便樹脂的回收和再利用。030201新型吸附劑和離子交換樹脂在藥物純化中應(yīng)用04實驗方法與技術(shù)靜態(tài)吸附實驗通過批量吸附實驗確定吸附等溫線、吸附動力學(xué)等參數(shù)。動態(tài)吸附實驗在固定床或流動床中進行，考察吸附劑的動態(tài)吸附性能。競爭吸附實驗研究多種組分同時存在時的吸附行為，了解吸附選擇性。吸附實驗方法設(shè)計對樹脂進行清洗、轉(zhuǎn)型等預(yù)處理操作。離子交換樹脂的預(yù)處理將待處理溶液通過離子交換柱，實現(xiàn)離子的交換與分離。離子交換過程對飽和樹脂進行再生處理，恢復(fù)其交換能力并實現(xiàn)重復(fù)使用。樹脂的再生與復(fù)用離子交換實驗技術(shù)操作詳細記錄實驗過程中的各項數(shù)據(jù)，如流量、濃度、溫度等。數(shù)據(jù)記錄與整理運用數(shù)學(xué)方法對實驗數(shù)據(jù)進行處理，如繪制吸附等溫線、計算吸附量等。數(shù)據(jù)處理根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對吸附或離子交換過程進行分析，評估實驗效果并優(yōu)化實驗條件。結(jié)果分析數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析05設(shè)備與工藝流程設(shè)計吸附設(shè)備包括固定床、流化床和移動床等類型，具有操作簡便、分離效果好等特點。離子交換設(shè)備主要有離子交換柱、離子交換膜和離子交換器等，適用于處理不同濃度和性質(zhì)的溶液。輔助設(shè)備如溶液儲罐、泵、閥門、管道等，用于實現(xiàn)工藝流程的連續(xù)性和自動化。常見設(shè)備類型及特點介紹根據(jù)處理量、溶液性質(zhì)、分離要求等因素，選擇合適的設(shè)備類型和規(guī)格。設(shè)備選型依據(jù)根據(jù)設(shè)備性能和處理要求，設(shè)定合適的操作參數(shù)，如流量、壓力、溫度等。參數(shù)設(shè)置考慮設(shè)備的耐腐蝕性、耐壓性、密封性等因素，選擇合適的材質(zhì)。設(shè)備材質(zhì)選擇設(shè)備選型依據(jù)和參數(shù)設(shè)置確保工藝流程的連續(xù)性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，同時滿足環(huán)保和安全要求。設(shè)計原則通過改進工藝條件、優(yōu)化設(shè)備組合、提高自動化程度等方式，提高分離效率、降低能耗和減少廢棄物排放。優(yōu)化策略結(jié)合具體案例，分析工藝流程設(shè)計的優(yōu)缺點及改進方向，為實際應(yīng)用提供參考。案例分析工藝流程設(shè)計原則及優(yōu)化策略06工業(yè)應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)123吸附與離子交換技術(shù)在制藥工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，已成為分離和純化藥物的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，吸附與離子交換技術(shù)已應(yīng)用于抗生素、激素、維生素、氨基酸等藥物的生產(chǎn)過程中，有效提高了藥物的純度和收率。隨著制藥工業(yè)的快速發(fā)展，吸附與離子交換技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用前景將更加廣闊。工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀概述吸附與離子交換技術(shù)將繼續(xù)向高效、高選擇性、環(huán)保等方向發(fā)展，以滿足制藥工業(yè)對高品質(zhì)藥物的需求。預(yù)計未來將有更多新型吸附劑和離子交換劑被開發(fā)并應(yīng)用于制藥工業(yè)，以提高分離效果和降低成本。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，吸附與離子交換技術(shù)的智能化和自動化程度將不斷提高，進一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。未來發(fā)展趨勢預(yù)測目前吸附與離子交換技術(shù)仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)，如吸附劑的選擇性、再生和壽命等問題，以及離子交換劑的交換容