第九章吸附法

1、吸附：吸附：典型的吸附过程包括四个步骤：待分离的料液待分离的料液通入吸附剂通入吸附剂吸附质被吸附吸附质被吸附在吸附剂表面在吸附剂表面料液流出料液流出吸附质解吸吸附质解吸吸附剂再生吸附剂再生一、一、 吸附法概述吸附法概述2 2利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，而从混合物中的分离的过程。而从混合物中的分离的过程。吸 附 法 特点（1） 不用或少用有机溶剂（2） 操作简便、安全、设备简单（3） 从稀溶液分离溶质（4） 选择性较差，收率低3 3吸附法的应用气体过滤气体过滤水处理水处理脱色、

2、除臭脱色、除臭目标产物的分离目标产物的分离4 4吸附：吸附：物质从流体相浓缩到固体表面而达到分离物质从流体相浓缩到固体表面而达到分离 的过程。的过程。吸附剂：吸附剂：在表面能发生吸附作用的固体。在表面能发生吸附作用的固体。吸附物：吸附物：被吸附的物质被吸附的物质5 5二 吸附过程的理论基础图图21-1界面上分子和内部分子所受的力界面上分子和内部分子所受的力 固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固固体表面分子所受力是不对称的体表面分子所受力是不对称的。向内的一面受内部分子向内的一面受内部分子的作用力较大的作用力较大，故能够从外界吸附物质。，故能够从

3、外界吸附物质。6 6按吸附剂和吸附物之间的作用力分：1、物理吸附:2、化学吸附:3、交换吸附:7依据范德华力，放热，可逆，单分子层或多分子层，选择性差依据化学键，放热量大，单分子，选择性强吸附剂吸附后同时放出等当量的离子到溶液中三、常用吸附剂种类三、常用吸附剂种类吸附剂通常应具备以下特征：吸附剂通常应具备以下特征：表面积大、颗粒均匀表面积大、颗粒均匀对被分离的物质具有较强的吸附能力对被分离的物质具有较强的吸附能力有较高的吸附选择性有较高的吸附选择性机械强度高机械强度高再生容易、性能稳定再生容易、性能稳定价格低廉。价格低廉。8 8按化学结构分按化学结构分有机吸附剂：有机吸附剂：活性炭、大孔树脂、

4、聚酰胺等。活性炭、大孔树脂、聚酰胺等。无机吸附剂：无机吸附剂：氧化铝、硅胶、羟基磷灰石等。氧化铝、硅胶、羟基磷灰石等。9 9大孔树脂吸附剂大孔树脂吸附剂 （1）什么是大孔树脂吸附法？）什么是大孔树脂吸附法？ 将多孔的大孔树脂作为吸附剂，利用表面分子将多孔的大孔树脂作为吸附剂，利用表面分子与物质分子间范德华引力，把液相中物质吸附到吸与物质分子间范德华引力，把液相中物质吸附到吸附树脂表面。附树脂表面。1010 大孔树脂吸附法与离子交换法的比较：大孔树脂吸附法与离子交换法的比较：相同：相同：骨架结构骨架结构 区别：区别： 介质不同：介质不同： 机理不同：机理不同：1111离交法离交树脂，骨架上接有离

5、子交换基团；离交法离交树脂，骨架上接有离子交换基团；吸附法吸附树脂，无离交基团。吸附法吸附树脂，无离交基团。离交法静电引力吸附；离交法静电引力吸附；吸附法范德华引力吸附。吸附法范德华引力吸附。（2 2）大孔树脂吸附剂结构与类型）大孔树脂吸附剂结构与类型按骨架极性：按骨架极性：非极性非极性（苯乙烯（苯乙烯- -二乙烯苯）二乙烯苯）中等极性中等极性（甲基丙烯酸酯）（甲基丙烯酸酯）极性极性 ( (硫氧基、酰胺、硫氧基、酰胺、N-ON-O基、磺酸基基、磺酸基) )1212（3）大孔树脂吸附剂吸附条件选择1 ）吸附剂的选择（相似互溶） ：非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质高极性吸附剂从非极性溶剂中吸

6、附极性物质中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力孔径与比表面（孔径6倍于分子直径） 1313非极性吸附剂非极性吸附剂中等极性吸附剂中等极性吸附剂中等非极性吸附剂中等非极性吸附剂1414 吸附法提取的生化物质大多是弱极性或非极性，一般选非极性或中等极性。2 2）无机盐的影响）无机盐的影响 促进作用促进作用 3 3）吸附）吸附pHpH 弱酸物质：弱酸物质：pHpK pHpK pHpK （呈分子状态）（呈分子状态） 中性物质：中性物质：pHpH无影响（不会电离）。无影响（不会电离）。大孔树脂吸附剂吸附条件选择1515（4）大孔吸附剂解吸条件1） 选择洗脱剂原则a. 洗脱剂应容易溶胀大孔树脂吸附剂。溶质

7、对聚合物的溶胀能力可用溶解度参数来表征。 CED=2=E/V E摩尔内能；V摩尔体积分子结构越相似，就越接近两个物质溶解度参数的数值接近时，有利于互相溶解。1616大孔吸附剂解吸条件溶剂的溶解度参数和聚合物的溶解度参数接近时，溶剂愈易溶胀聚合物。 （洗 聚）聚苯乙烯等聚合物的溶解度参数约为18.4溶剂溶剂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 剂剂 的的 解解 吸吸 能能 力力 逐逐 渐渐 降降 低低1717 例例 赤霉素赤霉素(920)：吸附时选：吸附时选XAD-2树脂（聚苯乙烯型）树脂（聚苯乙烯型） 聚聚18.4

8、洗脱剂选乙酯洗脱剂选乙酯 乙乙18.6，溶解度参数接近，易溶胀，溶解度参数接近，易溶胀XAD-2树脂；树脂； 易溶于乙酯中。易溶于乙酯中。 洗脱容易，洗脱峰很集中。洗脱容易，洗脱峰很集中。大孔吸附剂解吸条件b. 洗脱剂对被吸附物有较大的溶解度。洗脱剂对被吸附物有较大的溶解度。1818 吸附在高浓度盐溶液中（加盐析剂），则洗吸附在高浓度盐溶液中（加盐析剂），则洗脱可仅用水。脱可仅用水。 易挥发性物质，用热水或蒸汽解吸。易挥发性物质，用热水或蒸汽解吸。 流速（空间速度，线速度）洗脱液的流速务流速（空间速度，线速度）洗脱液的流速务必恰当控制。如果太快，洗脱物在两相中的必恰当控制。如果太快，洗脱物在两

9、相中的平衡过程不完全；如果太慢，洗脱物会扩散。平衡过程不完全；如果太慢，洗脱物会扩散。 树脂高径比（树脂高径比（3:13:1） 大孔吸附剂解吸条件19196. 洗脱洗脱pH： 弱酸性物质：吸附弱酸性物质：吸附偏酸性偏酸性(pHpK)，洗脱，洗脱酸性水溶液酸性水溶液大孔吸附剂解吸条件2020 大孔吸附树脂的应用抗生素分离纯化（再生容易、产品灰分少）：-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、肽类、博莱霉素类、含氮杂环类及其他新抗生素维生素的提取纯化： VB12，VB2，VC 天然产物的分离：生物碱，黄酮，多糖，苷类 、红景天甙等生化药物：酶, 氨基酸, 蛋白质, 肽,甾体1 生化制药方面的应用2121

10、2 工业废水的处理和利用大孔吸附树脂对工业废水，废液的处理也有着广泛的应用。如废水中含苯、硝基苯、氯苯、氟苯、苯酚、硝基酚、对甲酚、奈酚、苯胺、对苯二胺、水杨酸、奈磺酸等有机物均具有很好的吸附、回收净化作用。且对废液中有害物质的浓度含量适应性强。2222四、 影响吸附因素吸附剂性质：吸附剂性质：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 孔径分布）孔径分布）机械强度（使用寿命）机械强度（使用寿命）2323吸附物性质:溶质在易溶解的溶剂中吸附量小溶质在易溶解的溶剂中吸附量小极性吸附剂易吸附极性物质极性吸附剂易吸附极性物质 溶液pH 的影响 （解离度）（解离度） 温度的影响 （吸附热，溶解度）（吸附热，溶解度）其它组分的影响（促进（促进/ /干扰干扰/ /互不影响）互不影响）2424 将吸附剂填装在玻璃或不锈钢管中，构成层析柱，层析时欲分离的样品自柱顶加入，当样品溶液全部流入吸附层析柱后，再加入溶剂冲洗。冲洗的过程称为洗脱，加入的溶剂称为洗脱剂。 2525五 、吸附柱层析法操作法261、上样和洗脱 样品体积一般应小于床体积的1/2 。 待样品液的液面流到固定相表面时，开始冼脱立即进行分级收集(按体积或时间分管收集)。27272、洗脱剂的选择 纯度较高； 稳定性好； 能较完全洗脱所分