生物静态吸附与离子交换分离技术

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1、第六章静态吸附与离子交换分离技术第一节静态吸附分离技术一、吸附的原理（一）产生吸附原因（二）吸附的类型1.物理吸附2.化学吸附3.交换吸附（三）影响吸附的因素1.吸附剂的性质2.吸附质的性质（1）溶质分子的结构（2）溶质在溶液中的溶解度（3）解离情况（4）形成氢键情况（5）溶剂的影响3.吸附条件（1）温度（2）pH值（3）吸附质的浓度与吸附剂的量（4）盐的浓度总之，在生产中吸附条件的选择主要应靠实践来确定。（四）溶剂与洗脱溶剂和洗脱剂应符合以下条件：1.纯度合格，因为杂质常会影响洗脱及吸附能力；2.与样品或吸附剂不发生化学变化；3.能溶解样品中的各成分；4.溶剂被吸附剂吸

2、附得愈少愈好；5.粘度小，易流动，不致使洗脱太慢；6.容易与目的物成分分开。二、常见的吸附剂（一）活性炭1.活性炭的类型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（二）白陶土（三）磷酸钙凝胶（四）氢氧化铝凝胶（五）氧化铝（六）硅胶（七）滑石粉（八）硅藻土（九）皂土（十）沸石（十一）聚酰胺粉（十二）大网格聚合物吸附剂三、静态吸附分离法的应用第二节静态离子交换分离技术一、离子交换的原理（一）离子交换过程和离子交换速率离子交反应换过程可用下面方程式表示（以阳离子交换反应为例）：R-A++B+R-B++A+式中R-

3、表示阳离子交换剂的活性基团和载体。A+为平衡离子。B+为交换离子。离子交换反应同样符合质量作用定律。当正反应、逆反应速率相等时，溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状态，即称为离子交换平衡。离子交换过程：①A+从溶液中扩散到树脂表面；②A+从树脂表面再扩散到树脂内部的交换中心；薄膜树脂B+A+离子交换机理示意图③A+与R-B+在交换中心发生交换反应；④解吸B+从树脂内部的交换中心扩散到树脂表面；⑤B+再从树脂表面扩散到溶液中。离子交换机理示意图（二）影响离子交换的因素1.影响选择性的因素2.影响交换速率的因素（1）颗粒大小（2）交联度（3）温度（4）离子化合价（5）离子的

4、大小（6）搅拌速率或流速（7）离子浓度（8）被分离组分料液的性质溶液黏度越大，交换速率越小。（9）树脂被污染3.影响交换效率的因素二、离子交换树脂离子交换树脂的单元结构由三部分构成：①惰性的不溶性的高分子固定骨架，又称载体；②与载体以共价键联结的不能移动的活性基团，又称功能基团；③与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子，亦称活性离子。如聚苯乙烯磺酸型钠树脂，其骨架是聚苯乙烯高分子塑料，活性基团是磺酸基，平衡离子为钠离子。离子交换树脂的活性基团是决定其交换特点的主要物质基础。它决定了树脂是酸性的阳离子交换剂还是碱性的阴离子交换剂，以及交换能力等诸多因素。同时也是离子交换树

5、脂分类的主要依据。（一）离子交换树脂的分类1.强酸性阳离子交换树脂2.弱酸性阳离子交换树脂3.强碱性阴离子交换树脂4.弱碱性阴离子交换树脂5.两性树脂常用的离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H（磺酸基）和-CH2SO3H（次甲基磺酸基）；弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH,-OCH2COOH,C6H5OH等弱酸性基团；强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺基或二甲基-ß-羟基乙基胺基；弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较弱；第二节静态离子交换分离技术一、静态离子交换操作方法（一）离子交换树脂的预处理1、物理处理2、化学处

6、理3、转型（二）离子交换过程（三）洗脱过程（四）树脂的再生（五）树脂贮存及运输树脂再生是指让使用过的树脂重新获得使用性能的处理过程。其实是交换吸附的逆反应。再生方法：酸性阳离子树脂酸-碱-酸-缓冲溶液淋洗碱性阴离子树脂碱-酸-碱-缓冲溶液淋洗二、静态离子交换分离法的应用静态离子交换的效率是很差，主要因为离子交换反应存在可逆的平衡，交换不容易完全，必须经过多次重复，所以该法并不经常应用。一般只是在试探性实验、测定交换平衡常数、某些交换动力学的研究、交换分配系数的测定、络合物离解常数的测定、滴定曲线的研究、某些催化反应的试探性研究、除去盐溶液中过剩的酸和碱、吸附溶液中所含的高

7、分子量物质等方面可能用到。实验八活性炭吸附分离色素实验实验原理2材料用具3操作方法4目的要求2155注意事项目的要求了解吸附基本原理。掌握活性炭和木炭简单的静态及动态吸附的基本操作。原理活性炭具有较大的比表面，在水溶液中比一般固态物质吸附能力强得多，故可以吸附许多物质的分子及离子。本实验用活性炭、木炭静态和动态吸附溶液中的色素及气体。材料用具红心萝卜8kg、活性炭粉8kg、脱脂棉1包石蕊试剂500ml；浓硝酸500ml；铜屑400g；高锰酸钾400g组织捣碎机、大烧杯、小烧杯、U形管、漏斗、直通管、导管、漏斗架、滤纸、玻璃棒