第七章吸附別離法

〔Adsorption〕一、概述定義：利用固體特有的吸附特性，從液體中吸附目標物，再用適當?shù)南疵搫⑵浣馕竭_別離純化的過程特點：濃縮倍數(shù)高；有機溶劑用量少；pH變化小；操作簡便、平安、設備簡單等應用：廣泛應用于生物、制藥、食品、化工、環(huán)保及電子等二、吸附機理1.固體的外表性質固體外表分子〔或原子〕所處的狀態(tài)與固體內局部子〔或原子〕所處的狀態(tài)不同界面吸附機理——外表性質三、吸附類型與特性物理吸附化學吸附交換吸附1.物理吸附——分子間作用力的吸附1〕吸附區(qū)域為自由界面2〕吸附層數(shù)為多層3〕吸附可逆性—可逆4〕吸附選擇性—差2.化學吸附—化學鍵力的吸附1〕吸附區(qū)域為未飽和的原子2〕吸附層數(shù)為單層3〕吸附可逆性—不可逆4〕吸附選擇性—很好3.交換吸附——靜電力的吸附1〕吸附區(qū)域為極性分子或離子2〕吸附層數(shù)為單層或多層3〕吸附可逆性—可逆4〕吸附選擇性—較好四、吸附劑吸附劑的要求交換容量——結構〔多孔、立體網(wǎng)狀〕選擇性——組成穩(wěn)定性——結構、組成2.吸附劑的種類1〕無機：硅膠、氧化鋁、磷酸鈣凝膠、沸石等2〕有機：活性炭、〔大孔〕吸附樹脂、纖維素等3.硅膠1〕組成結構：SiO2.nH2O，多孔網(wǎng)狀結構OO││Si—O—Si—OH││OO││2〕吸附性質：極性吸附劑

吸附活性與含水量有關

在非極性介質中，對極性物質具有較強的吸附4.氧化鋁1〕組成結構：Al2O3.nH2O，多孔網(wǎng)狀結構2〕種類：堿性氧化鋁、中性氧化鋁、酸性氧化鋁3〕吸附性質：極性吸附劑；吸附活性與含水量有關在非極性介質中，對極性物質具有較強的吸附5.磷酸鈣凝膠1〕組成結構：Ca3〔PO4〕2，多孔網(wǎng)狀結構凝膠2〕種類：磷酸鈣—Ca3〔PO4〕2；磷酸氫鈣—CaHPO4.2H2O；羥基磷酸鈣—Ca5〔PO4〕3.OH3〕吸附性質：其中Ca2+與蛋白質負電荷基團的靜電吸附作用6.活性炭1〕組成結構：由木屑、獸骨、獸血或煤屑等原料高溫〔800℃〕碳化而成的多孔網(wǎng)狀結構2〕種類：粉末活性炭、顆粒活性炭、錦綸活性炭吸附能力為粉末活性炭＞顆粒活性炭＞錦綸活性炭3〕吸附特性：非極性吸附劑，在極性介質中，對非極性物質具有較強的吸附7、沸石1〕組成結構：Na2Al2O4·xSiO2H2O，多孔網(wǎng)狀結構2〕種類：人工、天然沸石3〕吸附特性：陽離子交換吸附劑Na2Al2O4·xSiO2H2O=2Na++Al2O42-·xSiO2H2O7.大孔樹脂吸附劑〔大網(wǎng)格聚合物吸附劑〕1〕組成結構：有機高分子聚合物的多孔網(wǎng)狀結構2〕特點：選擇性好；解吸容易；機械強度好；流體阻力較??；價格高3〕類型：非極性吸附劑——芳香族〔苯乙烯等〕中等極性吸附劑——脂肪族〔甲基丙烯酸酯等〕極性吸附劑——含硫氧、酰氨、氮氧等基團4〕吸附特性：非極性吸附劑，在極性介質中，對非極性物質具有較強的吸附高極性吸附劑，在非極性介質中，對極性物質具有較強的吸附中等極性吸附劑，那么對上述兩種情況都具有吸附能力五、吸附等溫線1.蘭繆爾〔Langnuir〕公式1〕二個假設：吸附活性中心間各自獨立每一個吸附活性中心只吸附一個分子2〕推導：吸附速度=K1〔m∞－m)C,解吸速度=K2m當?shù)竭_平衡時，K1〔m－m)C=K2mm∞bCm=————1+bCm∞bCm=————1+bC當溶液濃度很稀時，1+bC≈1，m=m∞bC當溶液濃度很高時，1+bC≈bC，m=m∞當溶液濃度適中時，m=KC1/n其中n＞1此為弗羅德利?！睩reundlich〕公式六、吸附過程的影響因素1.吸附劑的特性〔組成結構、容量、穩(wěn)定性〕2.吸附物的性質〔熔點、締合、離解、氫鍵等〕3.溶劑〔單、混合〕4.吸附操作條件1〕溫度2〕pH值3〕鹽的濃度七、吸附過程及其工藝計算1.吸附別離法的一般過程1〕吸附2〕洗脫3〕再生2.吸附過程的類型1〕間歇過程2〕連續(xù)過程3.間歇過程的工藝計算1〕吸附等溫公式2〕物料衡算式4.連續(xù)過程的工藝計算1〕穿透曲線2〕柱效計算Δtη=1－———2tB思考題1、吸附作用機理是什么？2、吸附法有幾種？各自有何特點？3、大孔網(wǎng)狀聚合物吸附