生物分离—21吸附法

1、l离子交换树脂内容：l离子交换技术钱庭宝编。图书馆TQ425.9.Q253P240310.内容非常好。l离子交换树脂使用及诊断技术，王广珠等编著，化工出版社，图书馆：TQ425.23.W228P118142主主 要要 内内 容容 吸附的类型（了解） 吸附等温线（重点） 大网格聚合物吸附剂类型和结构吸附法吸附法l吸附是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，而从混合物中的分离的的过程。l典型的吸附过程包括四个步骤：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

2、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吸附法的发展吸附法在各种层析技术中吸附法在各种层析技术中应用最早应用最早， 如一战期间发展起来的活性炭吸附， 后来使用的凝胶型离子交换树脂、分子筛和纤维素等 近些年发展的大网格吸附剂吸附法概述吸附法概述常用的吸附剂常用的吸附剂l大网格聚合物吸附剂：大网格聚合物吸附剂：l活性碳：助滤，脱色，去热原活性碳：助滤，脱色，去热原l使用使用:偏酸性偏酸性(pH 5-7),加热加热(50-60)l搅拌搅拌30minl活性白土：脱组胺类过敏物，脱色。活性白土：脱组胺类过敏物，脱色。l硅藻土：助滤，澄清硅藻土：助滤，澄清吸附法概述吸附法概述树树 脂脂 的的

3、网网 络络 骨骨 架架吸附法概述吸附法概述树树 脂脂 的的 网网 络络 骨骨 架架吸附法概述吸附法概述吸 附 法特点l（1 1） 不用或少用有机溶剂不用或少用有机溶剂l（2 2） 操作简便、安全、设备简单操作简便、安全、设备简单l（3 3） 生产过程生产过程pHpH变化小变化小l（4 4） 从稀溶液分离溶质从稀溶液分离溶质l（5 5） 吸附剂对溶质的作用小吸附剂对溶质的作用小l（6 6） 吸附平衡为非线性吸附平衡为非线性l（7 7）选择性较差）选择性较差吸附法概述吸附法概述吸附法的应用吸附法的应用l气体过滤气体过滤l水处理水处理l脱色、除臭脱色、除臭l目标产物的分离目标产物的分离二 吸附过程的

4、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，而固体表固体表面分子所受力是不对称的面分子所受力是不对称的。向内的一面受内部分子的作向内的一面受内部分子的作用力较大用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小，而表面向外一面所受的作用力较小，因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。 吸附的类型吸附的类型（1 1） 物理吸附物理吸附: : 放热，可逆，单分子放热

5、，可逆，单分子层或多分子层，选择性差层或多分子层，选择性差（2 2） 化学吸附化学吸附: : 放热量大，单分子，放热量大，单分子，选择性强选择性强（3 3） 交换吸附交换吸附: : 吸附剂吸附后同时放吸附剂吸附后同时放出等当量的离子到溶液中出等当量的离子到溶液中项目物理吸附化学吸附作用力范德华力化学鍵力吸附热较小,接近液化热较大,接近反应热选择性较差有选择性吸附速度较快，需要的活化能很小慢，需要一定的活化能吸附分子层单分子层或多分子层单分子物理吸附与化学吸附的特点物理吸附与化学吸附的特点吸附力的本质吸附力的本质l A 定向力定向力 极性分子的永久偶极静电力极性分子的永久偶极静电力l B 诱导力

6、诱导力 极性分子与非极性分子之间的极性分子与非极性分子之间的l 吸引力吸引力l C 色散力色散力 非极性分子之间的引力（瞬间非极性分子之间的引力（瞬间 偶极）偶极）l D 氢键力氢键力 介于库仑引力与范德华引力之介于库仑引力与范德华引力之 间的间的特殊分子间定向作用力特殊分子间定向作用力吸附质和吸附剂之间的作用力范德华力吸附质和吸附剂之间的作用力范德华力分子引力/范德华力的总能量范德华力-定向力极性分子之间产生的作用力极性分子之间产生的作用力偶极距：分子的电荷重心与正负电荷中心距离的乘积偶极距：分子的电荷重心与正负电荷中心距离的乘积范德华力-诱导力极性分子和非极性分子之间的作用力极性分子和非极

7、性分子之间的作用力偶极分子之间其诱导力为：偶极分子之间其诱导力为：范德华力-色散力色散力色散力-非极性分子之间的引力非极性分子之间的引力I I=-hv v0l 在分子间相互作用的总能量中，各种力所占的相对比例在分子间相互作用的总能量中，各种力所占的相对比例是不同的。主要取决于分子的两个性质，即它的极性和是不同的。主要取决于分子的两个性质，即它的极性和极化度。极性越大，定向力作用越大；极化度越大，色极化度。极性越大，定向力作用越大；极化度越大，色散力的作用越大。诱导力是次级效应，散力的作用越大。诱导力是次级效应，l 范德华力中的色散力是普遍的一种力范德华力中的色散力是普遍的一种力 一种特殊的分子

8、间作用力，介于库仑引力与范德华引力一种特殊的分子间作用力，介于库仑引力与范德华引力 之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都有大之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都有大氢键力氢键力氢氢 键键两种原子电负性越大，半径两种原子电负性越大，半径越小，越小，H H键就越能形成，作用键就越能形成，作用也就越大，越有利于吸附。也就越大，越有利于吸附。不同元素原子所形成的氢键力大小次序如下：不同元素原子所形成的氢键力大小次序如下：F-HF O-HN N-HO N-HN N CN 图示图示21-2 吸引力和推斥力吸引力和推斥力当分子间距离减小时，当分子间距离减小时，范德华力增大，但当分范德华力增大，但当分子间距离

9、非常接近时，子间距离非常接近时，就明显地表现出斥力。就明显地表现出斥力。 当距离大于当距离大于OBOB时，吸引时，吸引力未表示出来。力未表示出来。当吸附表面和分子间的当吸附表面和分子间的距离减小时，其吸引力距离减小时，其吸引力的能量逐渐增加，的能量逐渐增加，当距离减至分子半径当距离减至分子半径OAOA时，达到最大值。时，达到最大值。当距离再减小时，推斥当距离再减小时，推斥力急剧增加。力急剧增加。三 吸附等温线如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶液中的溶如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量质达到平衡时，其吸附量m m应与溶液中溶质的浓度和应与溶液中溶质的浓度和温

10、度有关。温度有关。当温度一定时，吸附量只和浓度有关，当温度一定时，吸附量只和浓度有关， m=fm=f（c c），），这个函数关系称为吸附等温线。这个函数关系称为吸附等温线。吸附等温线表示平衡吸附量，吸附等温线表示平衡吸附量， 吸附等温线吸附等温线Langmuir 等温线等温线单分子层单分子层Freundlich等温线等温线单分子层单分子层Henry等温线等温线稀浓度稀浓度等温线等温线多分子层多分子层 吸附等温线吸附等温线l1 Langmuir 等温线等温线 (单分子层单分子层)l2 Freundlich等温线等温线(抗生素抗生素/类固醇类固醇/甾类激素甾类激素)l3 离子交换等温线离子交换等温

11、线 单价：在缓冲液中，单价：在缓冲液中， Langmuir 模拟模拟 多价：多价：Freundlich 模拟模拟l4 亲和吸附等温线：类似于亲和吸附等温线：类似于Langmuir 表达表达Langmuir 吸附等温线吸附等温线假定：l 吸附在活性中心上进行，这些活性中心具有均匀的能量，且相隔较远。因此吸附物分子之间无相互作用力。l 每一个活性只能吸附一个分子，即形成单分子吸附层。l 吸附速度与溶液浓度C和吸附剂表面未被占据的活性中心数目成正比；l 解吸速度与吸附剂表面为该溶质所占据活性中心数目成正比 mmax bcm = (1+bc) mmax cm = (kd+c)Freundlich吸附等

12、温线吸附等温线l 在稀溶液, 吸附量和浓度一次方成正比l 在浓溶液中, 吸附量和浓度零次方成正比l 在中等浓度时，吸附量和浓度的（1/n）次方成正比（n1）。(想象)故故FreundlichFreundlich吸附等温线吸附等温线将上式取对数将上式取对数 mmax bcm = (1+bc)由图可求得由图可求得k=6.53 , n=4Freundlich吸附等温线吸附等温线Lgm = lgk + n-1lgcLgmlgc四 影响吸附因素l吸附剂性质：吸附剂性质：吸附容量（吸附容量（a 比表面，比表面，b 空隙度）空隙度）吸附速度（吸附速度（a 粒度，粒度，b 孔径分布）孔径分布）机械强度（使用寿

13、命）机械强度（使用寿命）l吸附物的性质吸附物的性质华侨大学Huaqiao University1.大网格聚合物吸附剂大网格树脂吸附法大网格树脂吸附法 . 基本概念基本概念 一什么是大网格树脂吸附法？一什么是大网格树脂吸附法？ 将多孔的大网格吸附树脂作为吸附剂，利用表面分子与物将多孔的大网格吸附树脂作为吸附剂，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附树脂表面。质分子间范德华引力，把液相中物质吸附到吸附树脂表面。 大网格树脂吸附法与离子交换法的比较：大网格树脂吸附法与离子交换法的比较：相同：相同： 操作方法：静态法、动态法；操作方法：静态法、动态法； 骨架结构骨架结构：树脂均有溶

14、胀孔隙和永久孔隙的大：树脂均有溶胀孔隙和永久孔隙的大网格骨架结构。网格骨架结构。区别：区别：介质不同：介质不同： 离交法离交树脂，骨架上接有离子交换基团，利用表面层离交法离交树脂，骨架上接有离子交换基团，利用表面层和孔隙中和孔隙中离子基团离子基团起作用；起作用； 吸附法吸附树脂，无离交基团（称白球），利用外表面和吸附法吸附树脂，无离交基团（称白球），利用外表面和孔隙内孔隙内表面分子表面分子起作用。起作用。机理不同：机理不同：离交法离子间静电引力吸附，要求树脂和物质的电离度离交法离子间静电引力吸附，要求树脂和物质的电离度吸附法分子间范德华引力吸附，要求物质的电离度吸附法分子间范德华引力吸附，要求

15、物质的电离度大网格吸附树脂l 大网格吸附树脂适合于提取各种有机化合物。在抗菌素工业中，用于头孢菌素、维生素B12、林可霉素的提取。优点优点（1） 选择性好选择性好（2） 解吸容易解吸容易（3） 机械强度好机械强度好（4） 流体阻力小流体阻力小（5） 反复使反复使 用用（6） 可适用于各种产品可适用于各种产品大网格吸附剂结构与类型大网格吸附剂结构与类型l按骨架极性：按骨架极性：l非极性非极性（苯乙烯（苯乙烯-二乙烯苯）二乙烯苯）l中等极性中等极性（甲基丙烯酸酯）（甲基丙烯酸酯）l极性极性 (硫氧基、酰胺、硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基基、磺酸基)比表面测定仪,微球硅胶,液氮,高纯氮,氢气，秒表

16、可以用可以用BET法来测定吸附剂的比表面积、平均孔径等法来测定吸附剂的比表面积、平均孔径等 表21-4 Amberlite 大网格吸附剂的物理性质大网格吸附剂的物理性质 大网格吸附剂大网格吸附剂 应用应用1 1 吸附剂的选择吸附剂的选择（相似互溶）相似互溶） ：l非极性吸附剂从非极性吸附剂从极性溶剂中极性溶剂中吸附非极性物质吸附非极性物质l高极性吸附剂从高极性吸附剂从非极性溶剂中非极性溶剂中吸附极性物质吸附极性物质l中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力l孔径与比表面（孔径与比表面（孔径孔径6 6倍于分子直径倍于分子直径） 吸附法提取的生化物质大多是弱极性或非

17、极性，一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。般选非极性或中等极性。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极性吸附剂中等极性吸附剂2 2水溶液水溶液吸附时，对同族化合物，一般分子量越大，吸附时，对同族化合物，一般分子量越大，极性越弱，吸附量越大极性越弱，吸附量越大。3.3.无机盐的影响无机盐的影响 无机盐存在，对吸附不仅无干扰，还有无机盐存在，对吸附不仅无干扰，还有促进作用促进作用（盐析）。（盐析）。3 3吸附吸附pHpH（与离子交换相反）（与离子交换相反） 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：

18、中性物质：pHpH无影响（不会电离）。无影响（不会电离）。大网格吸附剂吸附条件选择大网格吸附剂吸附条件选择 例：例： 林可、红霉素、林可、红霉素、SPM 弱碱性，弱碱性， pH 吸附量吸附量 ； 赤霉素赤霉素弱酸性，弱酸性， pH ，吸附量，吸附量 ； 维生素维生素B12 中性，中性， pH无影响，无影响，实验证实：实验证实： XAD-2上吸附，上吸附，pH37吸附量都一样；吸附量都一样； 头孢菌素头孢菌素 两性物质，应在什么条件下吸附？两性物质，应在什么条件下吸附？ pK1=2.6(羧基羧基)；pK2=3.3 (羧基羧基) ；pK3=9.8 (氨基氨基) 等电点（等电点（pI=2.85）附近

19、，）附近，pH2.5 3.0较好，较好， 因为呈偶极离子，对外不显电性，有利于范德华力吸附因为呈偶极离子，对外不显电性，有利于范德华力吸附 （XAD-4树脂吸附）。树脂吸附）。 大网格吸附剂吸附条件选择大网格吸附剂吸附条件选择大孔吸附剂解吸条件大孔吸附剂解吸条件l 1. 选择洗脱剂原则l a. 洗脱剂应容易溶胀大网格吸附剂。 溶质对聚合物的溶胀能力可用溶解度参数或内聚能密度（cohesive energy density,CED)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 （醇、酮）两个物质溶解度参数的数值接近时，有利于互相溶解。l 溶剂的溶解度参数和聚合物的

20、溶解度参数接近时，溶剂愈易溶胀聚合物。 （洗 聚）l 聚苯乙烯等聚合物的溶解度参数约为18.4溶剂2-丁酮2-丙酮丁醇丙醇乙醇甲醇水19.020.423.324.325.929.647.3解解 吸吸 能能 力力 大孔吸附剂解吸条件大孔吸附剂解吸条件 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 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大孔吸附剂解吸条件b. 洗脱剂对被

21、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。2.2.吸附在吸附在高浓度盐高浓度盐溶液中（加盐析剂），则洗脱可仅溶液中（加盐析剂），则洗脱可仅用水。用水。3.3.易挥发性易挥发性物质，用热水或蒸汽解吸。物质，用热水或蒸汽解吸。4.4.流速流速 （空间速度，线速度空间速度，线速度）洗脱液的流速务必恰）洗脱液的流速务必恰当控制。如果太快，洗脱物在两相中的平衡过程不当控制。如果太快，洗脱物在两相中的平衡过程不完全；如果太慢，洗脱物会扩散。完全；如果太慢，洗脱物会扩散。5.5.树脂高径比（树脂高径比（3:13:1） 大孔吸附剂解吸条件大孔吸附剂解吸条件6. 洗脱洗脱pH，* 洗脱剂用水溶液时，

22、须考虑洗脱剂用水溶液时，须考虑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；例：头孢菌素例：头孢菌素C，吸附：偏酸性（等电点，吸附：偏酸性（等电点2.85），）， 洗脱：碱性水溶液丙酮（洗脱：碱性水溶液丙酮（ 丙丙20.4）。）。 原因：头原因：头C在碱性洗脱剂中溶解度大，在碱性洗脱剂中溶解度大， 加丙酮是考虑溶解度参数接近，易溶胀吸附剂。加丙酮是考虑溶解度参数接近，易溶胀吸附剂。大孔吸附剂解吸条件大孔吸附剂解吸条件提取工艺路线的比较提取工艺路线的比较离子交换法离子交换法大网格吸附法大网格吸附法树脂树脂吸附吸附条件条件解吸解吸条件条件大孔强酸

23、性阳树脂大孔强酸性阳树脂 物质为弱碱性物质为弱碱性盐型盐型 RSO3NH4 不用不用H型型 pH ， 4pHpH8.5的氨水乙醇的氨水乙醇 pH：物质：物质 电离度电离度 ， 乙醇：溶解度乙醇：溶解度 ； 电离度电离度选选XAD-4树脂树脂， 物质为弱极性物质为弱极性 树脂：树脂：S比比=784 大，大， 平均孔径平均孔径5.0 较大较大 8.5 pH9物质电离度小；稳定性好物质电离度小；稳定性好丁酯解吸丁酯解吸（不需调（不需调pH） 丁丁17.4 聚聚18.4 ；丁酯中溶解度大；稳定丁酯中溶解度大；稳定 大孔吸附树脂的应用l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

24、糖苷类、肽类、博莱霉素类、含氮杂环类及其他新抗生素l维生素的提取纯化： VB12，VB2，VC l天然产物的分离：生物碱，黄酮，多糖，苷类 、红景天甙等l生化药物：酶, 氨基酸, 蛋白质, 肽,甾体1 生化制药方面的应用2 工业废水的处理和利用l大孔吸附树脂对大孔吸附树脂对工业废水，废液工业废水，废液的处理的处理也有着广泛的应用。如废水中含苯、硝基也有着广泛的应用。如废水中含苯、硝基苯、氯苯、氟苯、苯酚、硝基酚、对甲酚苯、氯苯、氟苯、苯酚、硝基酚、对甲酚、奈酚、苯胺、对苯二胺、水杨酸、萘磺、奈酚、苯胺、对苯二胺、水杨酸、萘磺酸等有机物均具有很好的吸附、回收净化酸等有机物均具有很好的吸附、回收净

25、化作用。作用。l对废液中有害物质的对废液中有害物质的浓度含量适应性强浓度含量适应性强l 活性炭活性炭是非极性吸附剂是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力。机溶剂中的吸附能力。l 针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：（1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物（2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物（3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分

26、子量小的化合物合物（4）pH 值的影响值的影响 碱性碱性 中性吸附中性吸附 酸性洗脱酸性洗脱 酸性酸性 中性吸附中性吸附 碱性洗脱碱性洗脱（5）温度）温度 未平衡前未平衡前 随温度升高而增加随温度升高而增加活性炭活性炭对物质的吸附规律活性炭对物质的吸附规律活 性 炭（Active carbon）活性炭种类颗粒大小表面积吸附力吸附量洗脱粉末活性炭小大大大难颗粒活性炭较小较大较小较小难锦纶活性炭大小小小易三氧化铝氧化铝的吸附能力很强，可以活化到不同程度，重演性好，再生容易，故是常用的吸附剂之一。氧化铝的活性与其含水量有很大的关系。水分会掩盖活性中心，故含水量愈高，活性愈低。分酸性、碱性和中性三种，

27、l 酸性氧化铝(pH4-5)适合于分离酸性化合物，l 碱性氧化铝(pH9-10)适合于分离碱性化合物，l 中性氧化铝(pH7)适合于分生物碱、挥发油、萜类、甾体及在酸、碱中不稳定的甙类、酯类等化合物。 四硅胶l硅胶是应用很广的一种极性吸附剂。是具有硅氧交联结构，表面有许多硅醇基的多孔性微粒。硅醇基可与极性化合物或不饱和化合物形成氢键而使硅胶具较强的吸附力。 | | O O | | SiOSiOH | | O O | |l主要优点是化学惰性，具有较大的吸附量，易制备不同类型的多孔硅胶，一般以SiO2.xH2O通式表示。l硅胶的活性与含水量有关：含水量高则含水量高则吸附力减弱吸附力减弱。当游离水含

28、量17%以上时，吸附能力极低，可作为分配色谱的载体。l硅胶具有微酸性微酸性，适用于分离酸性和中性物质，如有机酸、氨基酸、甾体等。5羟基磷灰石（磷酸钙）羟基磷灰石（磷酸钙）l 在无机吸附剂中，磷酸钙是唯一的适用于生物活性高分子物质（如蛋白质、核酸）的分离的吸附剂。l羟基磷灰石主要适用于蛋白质的层析分离，也适用于较小的核酸，如转移RNA的分离。l 用0.5mol/L CaCl2加 0.5mol/L磷酸二钠盐，在室温下反应，得到满意的流速的磷酸钙。CaHPO4.2H2O在pH 7以上，慢慢变为羟基磷灰石，即Ca5(PO4)3OH放出H3PO4。l五 吸附柱层析 操作法1上样和洗脱 当平衡液流到与固定

29、相表面一致位置时，用滴管轻轻地把样品溶液加到固定相表面，要尽量避避免冲动基质免冲动基质。加入样品液的体积一般应小于床体积的1/2 (当加入的样品量相同时，体积越小越有利于提高分辨率)。l待样品液的液面流到固定相表面时，用滴管加入洗脱剂(其体积用液面距固定相表面的高度约5厘米计)，并在柱上端与装有洗脱剂的贮液瓶连接开始冼脱。同时在柱下端与部分收集器接通，立即进行分级收集(按体积或时间分管收集)。 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。 在洗脱过程中，柱内不断地发生解吸、吸

30、附，再解吸、再吸附的过程。即被吸附的物质被溶剂解吸而随溶剂向下移动，又遇到新的吸附剂颗粒被再吸附，后面流下的溶剂又再解吸而使其下移动。经过一段时间以后，该物质会向下移动一定距离。此距离的长短与吸附剂对该物质的吸附力以及溶剂对该物质的解吸(溶解)能力有关。不同的物质由于吸附力和解吸力不同 ，移动速度也不同。吸附力弱而解吸力强的物质，移动速度就较快。经过适当的时间以后，不同的物质各自形成区带，如果被分离的是有色物质的话，就可以清楚地看到色带(色层)。 如果被吸附的物质没有颜色，可用适当的显色剂或紫外光观察定位，也可用溶剂将被吸附物从吸附柱洗脱出来,再用适当的显色剂或紫外光检测，以洗脱液体积对被洗脱

31、物质浓度作图，可得到洗脱曲线。吸附柱层析成败的关键是选择合适的吸附剂、洗脱剂和操作方式。 (二) 洗脱涤的选择 洗脱剂指的是溶解被吸附样品和平衡固定相的溶剂。合适的洗脱剂应符合下列条件： 纯度较高； 稳定性好； 能较完全洗脱所分离的成分； 黏度小； 易和所需要的成分分开。 在实践中，选择洗脱剂的顺序是由极性小到极性大(正向层析)。当把极性小的洗脱剂换成极性大的时，宜先将极性大的和极性小的洗脱剂混合使用，浓度则由低到高。总之，选用洗脱剂的原则是能较完全地洗脱所要分离的成分，并力求用量少、洗脱时间短。 为了获得满意的分离结果，若峰与峰之为了获得满意的分离结果，若峰与峰之间有重叠，宜降低洗脱剂的间有

32、重叠，宜降低洗脱剂的强度强度，若峰间距离，若峰间距离过大，或某些成分不能洗脱时，宜加大洗脱剂过大，或某些成分不能洗脱时，宜加大洗脱剂的强度的强度( (极性极性) )，成分复杂时，可采用洗脱剂由，成分复杂时，可采用洗脱剂由弱到强的梯度洗脱弱到强的梯度洗脱( (方法见离子交换层析方法见离子交换层析) )。七 吸附操作技术固定床吸附操作(常用)膨胀床吸附操作流化床吸附操作模拟/移动床吸附操作搅拌釜吸附操作固定床吸附 SZ大孔树脂柱组大孔树脂柱组 全自动大孔树脂吸附机组全自动大孔树脂吸附机组1.1固定床吸附操作、单柱吸附、单柱吸附饱和饱和(最大最大)吸附浓度吸附浓度q0: 与入口料液浓度与入口料液浓度

33、c0相平相平衡的吸附浓度。衡的吸附浓度。穿透曲线穿透曲线(breakthrough curve)：穿透时间穿透时间: 一般为出口浓度达到入口浓度的一般为出口浓度达到入口浓度的5%-10%的时间。的时间。穿透点穿透点(breakthrough point): 洗脱洗脱(elution)：再生再生(re-generation)：浓度波浓度波/吸附带吸附带/交换带：吸附塔中液相或固相溶交换带：吸附塔中液相或固相溶质浓度从质浓度从c0/或或q0到到0的分布区带。的分布区带。传质区：在交换带中发生的液、固相之间的传传质区：在交换带中发生的液、固相之间的传质质恒定图式分布恒定图式分布(constant p

34、atern)：浓度波以恒：浓度波以恒定的形式移动，一般发生在定的形式移动，一般发生在Langmuir和和Freundlich型的吸附操作中。型的吸附操作中。1.1固定床吸附操作多柱串联吸附多柱串联吸附动态法测定吸附量动态法测定吸附量曲线1为不吸附溶质的穿透曲线，对应的体积为V0。曲线2为吸附溶质的曲线，对应体积为V。吸附剂吸附溶质的量为斜线面积，即为c0(V-V0)。利用不同浓度的溶液反复作吸附操作，即可得到吸附平衡关系q* = f(c).1.2流化床吸附操作固定床：固定床：在吸附颗粒确定以后，床层的膨胀与在吸附颗粒确定以后，床层的膨胀与通过床层液体的表观流速通过床层液体的表观流速U有关。当有

35、关。当U不大时，颗粒之间仍保持静止并互相不大时，颗粒之间仍保持静止并互相接解，这为固定床。接解，这为固定床。流化床：流化床：当当U增大至起始流态化速度增大至起始流态化速度Umf，颗粒，颗粒不再相互支撑，开始悬浮在液体中；不再相互支撑，开始悬浮在液体中；进一步提高进一步提高U，床层随之膨胀，床层的，床层随之膨胀，床层的压力降几乎不变，但床层中颗粒的运压力降几乎不变，但床层中颗粒的运动加剧，这时的床层为流化床。动加剧，这时的床层为流化床。优点：优点：A 压降小，可处理高黏度或固体颗粒的压降小，可处理高黏度或固体颗粒的粗料液；粗料液；B 不需要特殊吸附剂，设备操作简单。不需要特殊吸附剂，设备操作简单

36、。1.3膨胀床吸附操作固定床固定床优点优点：流体在介质层中基本上呈：流体在介质层中基本上呈平推流，返混小，柱效率高。平推流，返混小，柱效率高。缺点缺点：无法处理含颗粒的料液，因会堵塞无法处理含颗粒的料液，因会堵塞床层，造成压力降增大而最终使操床层，造成压力降增大而最终使操作无法进行。作无法进行。流化床流化床缺点缺点：存在严重的返混，特别是：存在严重的返混，特别是高径比很小的流化床，使床层理论高径比很小的流化床，使床层理论塔板数降低，吸附剂的利用率低塔板数降低，吸附剂的利用率低。1)1)、膨胀床、膨胀床综合固定床和流化床的优点，使吸综合固定床和流化床的优点，使吸附颗粒按自身的物理性质相对稳定附颗

37、粒按自身的物理性质相对稳定地处在床层中的一定层次上实现稳地处在床层中的一定层次上实现稳定分级，而流体保持以平推流的形定分级，而流体保持以平推流的形式流过床层，同时吸附颗粒间有较式流过床层，同时吸附颗粒间有较大的空隙，使料液中的固体颗粒能大的空隙，使料液中的固体颗粒能顺利通过床层顺利通过床层( (见图见图) )。膨胀床吸附操作2)、操作、操作 见图。见图。3)、计算、计算当颗粒较小时当颗粒较小时(雷诺数雷诺数 20), 起始流态化速度起始流态化速度: 而自由沉降速度而自由沉降速度Ut为：为： 液 体 表 观 流 速液 体 表 观 流 速 U 为为Richardson-Zaki公式：公式： n-系数系数(层流时为层流时为4.8), -膨胀率。膨胀率。在稳定膨胀时，通过在稳定膨胀时，通过床层的表观流速床层的表观流速U应在应在起始流态化速度起始流态化速度Umf和和自由沉降速度自由沉降速度Ut之间。之间。LLSmfgdU16502LLStgdU182ntUU模拟移动床（SMB）Simulated Moving Bedl 是一种利用吸附原理吸附原理进行液体操作的设备。l 它以逆流连续操作逆流连续操作方式，通过变换固定床吸附设备的物料进出口位置，产生相当于吸附剂连续向下移动，而