第6章_吸附分离技术与理论

1、第第 六六 章章吸附分离技术和理论吸附分离技术和理论B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g生活中常见的吸附现象生活中常见的吸附现象 A A 冰箱除异味冰箱除异味B B 新装修房子除异味新装修房子除异味B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g定义：液相(气相)固相应用：吸附吸附剂剂吸附吸附质质脱附：吸附的逆过程脱附：吸附的逆过程B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gStep1Step2Step3Step4B I o s e p a

2、r a t I o n E n g I n e e r I n g常用于从稀溶液中将溶质分常用于从稀溶液中将溶质分离出来，由于受固体吸附剂离出来，由于受固体吸附剂的限制，处理能力较小；的限制，处理能力较小；对溶质的作用较小，这一点对溶质的作用较小，这一点在蛋白质分离中特别重要；在蛋白质分离中特别重要；可直接从发酵液中分离所需可直接从发酵液中分离所需的产物，成为发酵与分离的的产物，成为发酵与分离的耦合过程，从而可消除某些耦合过程，从而可消除某些产物对微生物的抑制作用；产物对微生物的抑制作用；溶质和吸附剂之间的相互作溶质和吸附剂之间的相互作用及吸附平衡关系通常是非用及吸附平衡关系通常是非线性关系，

3、故设计比较复杂线性关系，故设计比较复杂，实验的工作量较大。，实验的工作量较大。吸附法的特点吸附法的特点：优点优点：有机溶剂掺入少有机溶剂掺入少 操作简便，安全，设备简单操作简便，安全，设备简单 pHpH变化小，适于稳定性差的物质变化小，适于稳定性差的物质缺点缺点：选择性差选择性差收率低收率低无机吸附剂性能不稳定无机吸附剂性能不稳定不能连续操作，劳动强度大不能连续操作，劳动强度大碳粉等吸附剂有粉尘污染碳粉等吸附剂有粉尘污染B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g吸附机理固体的表面性质固体表面分子（或原子）所处的状态与固体内部分子（或原子）所处

4、的状态不同界面固体表面分子(或原子)处于特殊的状态。固体内部分子所受的力是对称的，故彼此处于平衡。但在界面分子的力场是不饱和的，即存在一种固体的表面力，它能从外界吸附分子、原子、或离子，并在吸附表面上形成多分子层或单分子层。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g化学吸附化学吸附化学键力化学键力交换吸附交换吸附静电引力静电引力物理吸附物理吸附分子间力分子间力吸吸附附剂剂表表面面特征特征 表面能降低，表面能降低，为放热反应；为放热反应； 吸附无选择性，吸附无选择性，分子引力随分分子引力随分子量增大而增子量增大而增加；加； 无化学反应发无化学反

5、应发生。生。吸附类型与特性B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g 实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下吸附性能吸附性能物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附作用力作用力分子引力（范德华力）剩余化学键力选择性选择性没有选择性有选择性吸附层吸附层单分子或多分子吸附层只能形成单分子吸附层吸附热吸附热较小， 41.9kj/mol较大，相当于化学反应热，83.7-418.7kj/mol吸附速度吸附速度快，几乎不要活化能较慢，需要活化能温度温度放热过程，低温有利于吸附温度升高，吸附速度增加可逆性可逆性可逆，较易解析化学键大时，吸附不可逆B I o s

6、 e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g多孔型多孔型：活性炭、硅胶、活性炭、硅胶、硅藻土；大网格吸附硅藻土；大网格吸附剂：有机高分子材料，剂：有机高分子材料，如聚苯乙烯，聚酯。如聚苯乙烯，聚酯。凝胶型凝胶型：纤维素凝胶，纤维素凝胶，琼脂糖凝胶，匍聚糖琼脂糖凝胶，匍聚糖凝胶等。凝胶等。 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g（1 1）较高的选择性较高的选择性以达到一定的分离要求；以达到一定的分离要求；（2 2）较大的吸附容量较大的吸附容量以减小用量；以减小用量；（3 3）较好的动力学及传递性质较好的动

7、力学及传递性质以实现快速吸附；以实现快速吸附；（4 4）较高的化学及热稳定性较高的化学及热稳定性，不溶或极难溶于待，不溶或极难溶于待处理流体以保证吸附剂的数量和性质；处理流体以保证吸附剂的数量和性质；（5 5）较高的硬度及机械强度较高的硬度及机械强度以减小磨损和侵蚀；以减小磨损和侵蚀；（6 6）较好的流动性较好的流动性以便于装卸；以便于装卸；（7 7）较高的抗污染能力较高的抗污染能力以延长使用寿命；以延长使用寿命；（8 8）较好的惰性较好的惰性以避免发生不期望的化学反应；以避免发生不期望的化学反应；（9 9）易再生易再生；（1010）价格便宜价格便宜。B I o s e p a r a t I

8、 o n E n g I n e e r I n gn疏水或非极性吸附剂n活性炭是疏水性的物质、它最适宜从极性溶媒，尤其是水溶液中吸附非极性物质。吸附芳香族化合物的能力大于无环化合物。n由于活性炭作为吸附剂的选择件差。故应用抗生素的提取和精制时，单级吸附不能使抗生素纯度提高很多，只是用于抗生素的初步提炼，除去溶液中的色素。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g粒状碳成品粉状碳成品活化洗涤捏合成型炭化炭化 破碎、造粒原料干燥筛分制造过程示意图制造过程示意图活化：把碳渣造成发达的多孔结构 主要有两种方法：（1）气体法； （2）药剂法。 一般来

9、说，吸附量主要受小孔支配，但对于分子量（或分子直径）较大的吸附质，小孔几乎不起作用。 所以，在实际应用中，应根据吸附质的直径大小和活性炭的孔径分布来选择合适的活性炭。1）组成结构：由木屑、兽骨、兽血或煤屑等原料高温（800）碳化而成的多孔网状结构活性炭B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g2）种类：粉末活性炭、颗粒活性炭、锦纶活性炭 吸附能力为粉末活性炭颗粒活性炭锦纶活性炭B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e

10、 e r I n g活性碳净水活性碳净水处理处理n活性碳应用于工业废水，主要为有机物、氯气及微量不纯物之去除，活性碳应用于工业废水，主要为有机物、氯气及微量不纯物之去除，其亦常与离子交换树脂组合以制造超纯水。用于废水处理，主要是去其亦常与离子交换树脂组合以制造超纯水。用于废水处理，主要是去除一般难处理之有机化合物、卤化物、酚类、水银及一些无机金属离除一般难处理之有机化合物、卤化物、酚类、水银及一些无机金属离子，如：子，如：Sb, As, Bi, CrSb, As, Bi, Cr及及SnSn等。活性碳的选择依处理的水別及目的等。活性碳的选择依处理的水別及目的其也各不相同。其也各不相同。（1 1）

11、 饮用水水源之净化，包括水内含色、臭、合成洗涤剂及农药等之去除饮用水水源之净化，包括水内含色、臭、合成洗涤剂及农药等之去除 （2 2） 工业及产业用水之处理工业及产业用水之处理 （3 3） 家庭废水之处理及再利用家庭废水之处理及再利用 （4 4） 工业及产业废水之处理及再利用工业及产业废水之处理及再利用 （5 5） 垃圾渗出水处理垃圾渗出水处理B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g再生：再生：指在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的细孔中除去，以达到能够重复使用的目的。 1 1）加热再生法：）加

12、热再生法：分为高温再生和低温再生；一般采用高温再生。 2 2）脱水（活性炭与液体分离）干燥（100150度）炭化（300700 度）活化（用蒸汽）冷却 3 3）药剂再生法：）药剂再生法：酸碱、有机溶剂 4 4）化学氧化法：）化学氧化法：湿式氧化、臭氧 5 5）生物再生法：）生物再生法：利用微生物作用活性碳的再生活性碳的再生B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gn亲水或极性吸附剂 适用于非极性或极性较小的溶媒。如硅胶、氧化铝，活性土皆属此类。 另外，吸附剂可以是中性、酸性或碱性。碳化钙、硫酸镁等属中性吸附剂。氧化铝、氧化镁等属碱性吸附剂。酸

13、性硅胶、铝硅酸属酸性吸附剂。 碱性的吸附剂适宜于吸附酸性的物质，而酸性的吸附剂适宜干吸附碱性的物质。氧化铝及某些活性土为两性化合物，因为经酸或碱处理后很容易获得另外的性质。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g n是氢氧化铝胶体经加热脱水后制成的一种多是氢氧化铝胶体经加热脱水后制成的一种多孔大表面吸附剂。孔大表面吸附剂。n活性氧化铝具有相当大的比表面积（活性氧化铝具有相当大的比表面积（200200400m400m2 2/g/g），且机械强度高，物化稳定性高，），且机械强度高，物化稳定性高，耐高温，抗腐蚀，但不宜在强酸、强碱条件下耐高温，抗

14、腐蚀，但不宜在强酸、强碱条件下使用。使用。活性氧化铝（活性氧化铝（AlAl2 2O O3 3nHnH2 2O O）B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gn是用是用NaNa2 2SiOSiO3 3与无机酸反应生成与无机酸反应生成H H2 2SiOSiO3 3，其水合物在适，其水合物在适宜的条件下聚合、缩合而成为硅氧四面体的多聚物，宜的条件下聚合、缩合而成为硅氧四面体的多聚物，即硅溶胶，硅溶胶经凝胶化、洗盐和脱水成为硅胶。即硅溶胶，硅溶胶经凝胶化、洗盐和脱水成为硅胶。n硅胶的表面保留着大约硅胶的表面保留着大约5wt5wt的羟基，是硅胶的吸附的

15、羟基，是硅胶的吸附活性中心。在活性中心。在200200以上羟基会脱去，所以硅胶的活化以上羟基会脱去，所以硅胶的活化温度应低于温度应低于200200n硅胶常作为干燥剂用于气体或液体的干燥脱水，也硅胶常作为干燥剂用于气体或液体的干燥脱水，也可用于分离烷烃与烯烃、烷烃与芳烃，同时硅胶也是可用于分离烷烃与烯烃、烷烃与芳烃，同时硅胶也是常用的色谱柱填充材料。常用的色谱柱填充材料。硅胶（硅胶（SiOSiO2 2nHnH2 2O O）B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g 是由硅藻类植物死亡后的硅酸盐遗骸形成的，基本是由硅藻类植物死亡后的硅酸盐遗骸形成

16、的，基本质是含水的无定形质是含水的无定形SiOSiO2 2，并含有少量，并含有少量FeFe2 2O O3 3、MgOMgO、AlAl2 2O O3 3及有机杂质，外观一般呈浅黄色或浅灰色，优质的呈及有机杂质，外观一般呈浅黄色或浅灰色，优质的呈白色，质软，多孔而轻。硅藻土的多孔结构使它成为白色，质软，多孔而轻。硅藻土的多孔结构使它成为一种良好吸附剂，在食品、化工生产中常用来作助滤一种良好吸附剂，在食品、化工生产中常用来作助滤剂及脱色剂。剂及脱色剂。硅藻土硅藻土B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g吸附过程的影响因素1. 吸附剂的特性（组成结

17、构、容量、稳定性 ）2. 吸附物的性质（熔点、缔合、离解、氢键等）3. 溶剂（单、混合）4.吸附操作条件1）温度2）pH值3）盐的浓度B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g吸附剂的性能表征n比表面积：比表面积：单位质量物体所具有的表面单位质量物体所具有的表面积积(m(m2 2/g)/g) 测量方法：测量方法：BETBET法法 一般采用B.E.T(Brunueer-Emmett-Teller)法：在液氮温度下(-196C)，用吸附剂吸附氮气，在吸附剂表面形成单分子吸附层，测定氮气的吸附体积vm(cm3/g)，计算比表面积a(cm2/g):N

18、-阿弗加德罗常数， s-被吸附分子的横截面积，在-196 氮气分子的s = 1.6210-15 cm2。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gn平均孔径、及其分布，孔隙率平均孔径、及其分布，孔隙率 测量方法：测量方法：常用测定方法有常用测定方法有压汞法压汞法和和氮气解吸法氮气解吸法压汞法压汞法吸附剂的孔径及分布可采用水银压入法，利用汞孔度计测定。当压力升高时，水银可进入到细孔中，压力p与孔径d的关系为 -水银的表面张力(0.48N/m2)， -水银与细孔壁的接触角(=140) 通过测定水银体积与压力之间的关系即可求出孔径的分布情况。B I

19、 o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gType of PoresDead endClosedInter-connectedPassing通常将孔半径大于通常将孔半径大于0.1m0.1m的称为大孔，的称为大孔，2 21010-3-30.1m0.1m的称为过渡孔，而的称为过渡孔，而小于小于2 21010-3-3的称的称为微孔。大部分吸为微孔。大部分吸附表面积由微孔提附表面积由微孔提供。供。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gA simple pore structure made of 13

20、00 pores 700 nodes and simple cylindrical geometryB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g吸附剂孔结构吸附剂孔结构B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g离子交换离子交换(ion exchange) n概念：利用概念：利用离子交换树脂作为吸附剂离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其将溶液中的待分离组分，依据其电荷电荷差异差异，依靠，依靠库仑力库仑力吸附在树脂上，然吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂后利用合适的洗

21、脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。上洗脱下来，达到分离的目的。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g离子交换树脂的构成离子交换树脂的构成n具有三维空间立体结构的网络骨架具有三维空间立体结构的网络骨架n联接在骨架上的活性基团联接在骨架上的活性基团n活性基团所带的相反电荷的活性离子（可活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子）交换离子）B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I

22、 o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g吸附剂与离子交换剂吸附剂与离子交换剂- -常用的离子交换剂常用的离子交换剂n生物小分子的回收生物小分子的回收 种类：苯乙烯种类：苯乙烯-二乙烯基苯型，丙烯酸二乙烯基苯型，丙烯酸-二乙烯苯型，二乙烯苯型，多乙烯多胺多乙烯多胺-环氧氯丙烷型树脂环氧氯丙烷型树脂 特点：疏水性高、交联度大、孔隙率小及电荷密度高特点：疏水性高、交联度大、孔隙率小及电荷密度高n生物大分子的回收生物大分子的回收种类：葡聚糖凝胶，琼脂糖凝胶，醋酸

23、纤维素凝胶：种类：葡聚糖凝胶，琼脂糖凝胶，醋酸纤维素凝胶：特点：特点：亲水性好、非特异性吸附小亲水性好、非特异性吸附小 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g吸附剂与离子交换剂吸附剂与离子交换剂- -离子交换剂之交换容量离子交换剂之交换容量n定义定义 交换容量是单位质量的干燥离子交换剂或单位体交换容量是单位质量的干燥离子交换剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附的一价离子的毫摩尔数。积的湿离子交换剂所能吸附的一价离子的毫摩尔数。 吸附容量是表征离子交换能力的主要参数吸附容量是表征离子交换能力的主要参数 n交换容量的测定交换容量的测定 阳离子交

24、换剂阳离子交换剂 转化为氢型转化为氢型 阴离子交换剂阴离子交换剂 转化为氯型转化为氯型 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I

25、 o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gB I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g3 吸附平衡理论 一定条件下，流体（气体或液体）与吸附剂接触，一定条件下，流体（气体或液体）与吸附剂接触，流体中的吸附质被吸附剂吸附，经足够长时间后，吸附流体中的吸附质被吸附剂吸附，经足够长时间后，吸附质在两相中的含量不再改变，即吸附质在流体和吸附剂质在两相中的含量不再改变，即吸附质在流体和吸附剂上的分配达到一种动态平衡，称为上的分配达到一种动态平衡，称为吸

26、附平衡吸附平衡。 相同条件下，流体中吸附质的浓度高于平衡浓度时相同条件下，流体中吸附质的浓度高于平衡浓度时，吸附质将被吸附；反之，流体中吸附质浓度低于平衡，吸附质将被吸附；反之，流体中吸附质浓度低于平衡浓度时，吸附剂上已吸附的吸附质将解吸进入流体相，浓度时，吸附剂上已吸附的吸附质将解吸进入流体相，直到达到新的吸附平衡。可见，直到达到新的吸附平衡。可见，吸附平衡关系决定着吸吸附平衡关系决定着吸附过程的方向和极限附过程的方向和极限，是吸附过程的基本依据。，是吸附过程的基本依据。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g 吸附平衡n当吸附速度脱附速

27、度时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值n极限吸附量受气体压力和温度的影响n吸附等温线 NH3在活性炭上的吸附等温线在活性炭上的吸附等温线B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g 吸附平衡的常用表示方法有两种：吸附平衡的常用表示方法有两种：（1 1）吸附质在流体中的浓度（液体）吸附质在流体中的浓度（液体） 或分压（气体）；或分压（气体）；（2 2）吸附剂上吸附的吸附质的量，）吸附剂上吸附的吸附质的量， 克（或摩尔）吸附质克（或表克（或摩尔）吸附质克（或表面积）吸附剂。面积）吸附剂。B I o s e p a r a t I o n E n g

28、I n e e r I n g 目前尚没有成熟的理论来估计流体固体之间的吸附平衡关系。因此，需要对特定的物系实验测定一定温度下的吸附平衡数据，并绘制成吸附剂上吸附质的吸附量与流体中吸附质浓度或分压的关系曲线，这种曲线称为吸附等温线。另外，在等压情况下，表示吸附量和温度的关系曲线称为吸附等压线；在等吸附容量情况下，表示温度和压力的关系曲线称为吸附等容线。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g 吸附等温线B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g4 吸附动力学与传质吸附机理吸附机理 吸附质在

29、吸附剂多孔表面上被吸附的过程分为下吸附质在吸附剂多孔表面上被吸附的过程分为下列四步：列四步： 1) 1)吸附质从流体主体通过分子与对流扩散穿过吸附质从流体主体通过分子与对流扩散穿过薄膜或边界层传递到吸附剂的外表面，称之为薄膜或边界层传递到吸附剂的外表面，称之为外扩外扩散散过程。过程。 2) 2)吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到微孔结构的内表面，称为微孔结构的内表面，称为内扩散内扩散过程。过程。 3) 3)吸附质沿孔表面的吸附质沿孔表面的表面扩散表面扩散。 4) 4)吸附质被吸附质被吸附吸附在孔表面上。在孔表面上。B I o s e p a r a t

30、 I o n E n g I n e e r I n g吸附机理B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g5 吸附分离过程 根据待分离物系中各组分的性质和过程的分离要求根据待分离物系中各组分的性质和过程的分离要求( (如纯度、回收率、能耗等如纯度、回收率、能耗等) )，在选择适当的吸附剂和解，在选择适当的吸附剂和解吸剂基础上，采用相应的工艺过程和设备进行分离。吸剂基础上，采用相应的工艺过程和设备进行分离。常用的吸附分离设备有：常用的吸附分离设备有： 固定床吸附器固定床吸附器 膨胀床膨胀床 移动床移动床 B I o s e p a r a t

31、I o n E n g I n e e r I n g固定床吸附操作固定床吸附操作 -学习要点学习要点n识记：穿透曲线、穿透点和穿透时间等概念识记：穿透曲线、穿透点和穿透时间等概念 n理解：固定床吸附过程理论基础理解：固定床吸附过程理论基础 n应用：掌握固定床操作过程以及多床串联吸应用：掌握固定床操作过程以及多床串联吸附操作的优缺点附操作的优缺点 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g固定床吸附操作固定床吸附操作 -吸附操作模式吸附操作模式 n间歇搅拌槽间歇搅拌槽 一级吸附平衡，效率低，用于吸附动一级吸附平衡，效率低，用于吸附动力学和机理

32、研究力学和机理研究 n固定床吸附塔固定床吸附塔 多级吸附平衡，分离效率高多级吸附平衡，分离效率高 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g固定床吸附n固定床吸附是吸固定床吸附是吸附分离操作中常附分离操作中常采用的设备采用的设备. .n固定床吸附设备固定床吸附设备B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g 在废水处理中常用固定在废水处理中常用固定床吸附装置。其构造与快滤床吸附装置。其构造与快滤池大致相同。吸附剂填充在池大致相同。吸附剂填充在装置内，吸附时固定不动，装置内，吸附时固定不动，水流

33、穿过吸附剂层。根据水水流穿过吸附剂层。根据水流方向可分为升流式和降流流方向可分为升流式和降流式两种。式两种。 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g固定床吸附操作穿透曲线：吸附过程穿透曲线：吸附过程中吸附塔出口溶质中吸附塔出口溶质浓度的变化曲线。浓度的变化曲线。穿透点：出口处溶质穿透点：出口处溶质浓度开始上升的点浓度开始上升的点称为穿透点。称为穿透点。穿透时间：达到穿透穿透时间：达到穿透点所用的操作时间点所用的操作时间。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g固定床吸附过程固定床吸附器

34、 右图是典型的两个吸附器轮流操作的流程图。它是一个原料气的干燥过程，当干燥器A在操作时，原料气由下方通入(通干燥器B的阀关闭)，经干燥后的原料气从顶部出口排出。与此同时，干燥器B处于再生阶段。再生用气体经加热器加热至要求的温度。从顶部进入干燥器B(通干燥器A的阀关闭)，再生气携带从吸附剂上脱附的水分从干燥器底部排出，经冷却器使再生气降温，水气结成水分离出去，再生气可循环使用。 固定床吸附器流程示意图B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g（1）固定床吸附器的优点是： 结构简单，造价低，吸附剂磨损少。（2）固定床吸附器的缺点是： 间歇操作，吸

35、附和再生两过程必须周期性更换，这样不但需有备用设备，而且要较多的进、出口阀门，操作十分麻烦，为大型化，自动化带来困难。即使实现操作自动化，控制的程序也是比较复杂的。 再生时需加热升温，吸附时放出吸附热，不但热量不能利用，而且由于静止的吸附床层导热性差，对床层的热量输入和导出均不容易，因此容易出现床层局部过热现象而影响吸附。B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gn多柱串联吸附操作B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g固定床吸附操作固定床吸附操作 -吸附带概念吸附带概念 在吸附过程中，当

36、吸附塔内某处溶质达到吸在吸附过程中，当吸附塔内某处溶质达到吸附饱和后，该位置处固液两相的浓度均不再附饱和后，该位置处固液两相的浓度均不再改变。而在其下游区域仍然存在着溶质浓度改变。而在其下游区域仍然存在着溶质浓度从从c0到到0的变化区域。一般将吸附塔中液相的变化区域。一般将吸附塔中液相（或固相）溶质浓度从（或固相）溶质浓度从c0（或（或q0）到）到0的分布的分布区域称为浓度波或吸收带区域称为浓度波或吸收带 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g固定床吸附操作固定床吸附操作 -恒定图式概念恒定图式概念p225 恒定图式吸附带是指吸附带的浓度

37、分布（浓恒定图式吸附带是指吸附带的浓度分布（浓度波）以一定的形状移动，则称为此浓度分度波）以一定的形状移动，则称为此浓度分布为恒定图式分布布为恒定图式分布 恒定图式一般发生在优惠吸附中恒定图式一般发生在优惠吸附中 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g固定床吸附过程理论基础固定床吸附过程理论基础 -轴向扩散模型假设轴向扩散模型假设(p214)n在与流体流动方向垂直的每一截面上，具有在与流体流动方向垂直的每一截面上，具有均匀的径向分布均匀的径向分布 n在每一截面及流体流动方向上，流体速率和在每一截面及流体流动方向上，流体速率和轴向扩散系数均

38、为恒定值轴向扩散系数均为恒定值 n溶质浓度为流动距离的连续函数溶质浓度为流动距离的连续函数 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g膨胀床吸附操作膨胀床吸附操作-学习要点学习要点 n识记：膨胀床的优缺点识记：膨胀床的优缺点 n理解：膨胀床的形成理解：膨胀床的形成 n应用：了解应用：了解膨胀床的吸附操膨胀床的吸附操作和实际应用作和实际应用 B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n g膨胀床吸附n流化床：床内吸附粒子呈流化状态n膨胀床：是液固相返混程度较低的液固流化床膨胀床是发展中的吸附分离技术在蛋白质类生物大分子的单步纯化分离过程有着诱人的开发潜力B I o s e p a r a t I o n E n g I n e e r I n gn流化的固相介质基本可以悬浮在床内的固定位置流体流动状态以平推流的方式流经床层n集料液澄清，目标产物浓缩和分离纯化为一体的生物集成分离技术特点n固相分级特性终端速度大(或高密度)的大粒子,主要集中在床层的底部；终端速度小的小粒径粒子,主要集中在床层的顶部.这种规