第六章 吸附与离子交换
第六章吸附与离子交换分离原理
第一节吸附
一、概念：指流体与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递到多孔物质外表面和微孔表面并附着
1935年亚当斯、霍姆斯开始创制离子交换树脂，我国南开大学何炳林教授为鼻祖
例子：制备软水、各种抗生素（大孔网状树脂）的制备等
一、交换原理
应用合成的离子交换树脂作为载体，将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在树脂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到反应、分离、浓缩、提纯的目的。画示意图说明交换过程。
二、交换特点
树脂无毒性、能再生使用、基本不用溶剂，设备简单，操作方便。
三、用途
反应、产物分离提纯、脱色、转盐、去盐、制备软水等
四、离子交换树脂的组成
具有网状立体结构，含有高分子活性基团的高分子聚合物（不溶、稳定）
单元结构的组成：网络骨架（R）、功能活性基（-SO3，-N(CH)3-）、与活性带相反电荷的活性离子（可交换H+、OH-、Na+）
第二节离子交换树脂的分类及理化性能
一、分类（不同的分法有四种）
1．按树脂骨架（R）分：烯型（聚苯乙烯）、酸型（聚丙烯酸）、烷型（聚环氧氯丙烷）、胺型（环氧氯丙烯型多烯多胺型）、酚-醛型等
2．按树脂合成的方式：共聚（加成）型（聚苯乙烯）、缩聚型（酚-醛）
3．按骨架的物理结构
微孔（凝胶型）：2~4nm，分子链间距拉开，水干后闭合，孔为暂时性的。
大孔：100~1000nm，孔径大小不受外界条件影响，孔为永久性的。
等孔：树脂内部的孔道大小均匀，Frieded-Grafts反应生成二次甲基桥链
4．按活性基团
含酸性基团的阳离子交换树脂、含碱性基团的阴离子交换树脂
5．其他树脂
敖合树脂：含有敖合能力基团，对某些离子具有特殊选择力。
两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂，主要勇于苦咸水的淡化及废水处理。
二、活性基团分类的四种类型树脂
1．强酸基团的阳离子交换树脂
活性基：-SO3H、-CH2SO3H、-PO(OH)2、-PHO(OH)次磷酸基团
树脂特点：稳定、电离程度不受PH的影响，任何情况下可发生交换，交换快，再生剂用量较大3~5倍。
2．弱酸阳离子交换树脂
-COOH、-OCH2COOH（氧乙酸基团）、-C6H4OH、-COCH2COCH3（β-双酮基团）
树脂特点：电离程度受溶液PH的影响，在酸性溶液中几乎不发生交换，只能在碱性溶液中发生交换，交换能力随PH↑而↑，再生剂用量小为树脂的1~1.5倍。
3．强碱阴离子交换树脂
活性基：季铵基团、三甲胺基团RN+(CH3)3OH-（I型）、二甲基-β-羟基乙基胺基团RN+(CH3)2(C2H4OH)OH-（II型）
I型：热稳、抗氧化性强、机械强度强，使用寿命大于II型，但再生难
II型：抗有机污染好
树脂特点：稳定、电离程度不受PH的影响，任何情况下可发生交换，交换快，再生剂用量较大3~5倍。
4．弱碱阴离子树脂
伯、仲、叔胺，-NH2、-NHR、-NR2、吡啶C6H5N
树脂特点：电离程度受溶液PH的影响，在碱性溶液中几乎不发生交换，只能在酸性溶液中发生交换，交换能力随PH↑而减弱，再生剂用量小为树脂的1~1.5倍。
5．几种树脂性能比较，见书上表
6．附录介绍了国内生产的一些树脂的基本性能
三、命名
1．20世纪60年代 2.1977年我国石化部统一命名
1~100 强酸阳离子型微孔型001х7 大孔树脂D201
101~200 弱酸阳离子第一位分类代号（强酸）D：大孔型代号
201~300 强碱阴第二位骨架（苯乙烯）2：分类（弱酸）
301~400 弱碱阴第三位顺序号0：骨架
缺点：不知骨架Х联接符 1：顺序号
7交联度
3．命名法联用
四、树脂理化性能
不溶于水及一般酸碱、有机溶剂，有良好的化学稳定性的高分子化合物。
在买的过程中，需考察什么样的指标来选择？
1．外观、粒度：0.2~1.2mm（16~70目），无定形、膜状、粉末状，主要为球形
2．交换容量
1）理论交换容量：单位质量/单位体积树脂所交换离子的量，交联度↑，交换容量↓
2）工作交换容量（实际交换）：在一定操作条件下，树脂表现出来的交换量。
3）再生交换容量：在指定的再生剂用量条件下的交换容量。
注意三者之间的关系：3）=0.5~1.0倍1）2）=0.3~0.9倍3）
4）离子交换树脂利用率（%）=2）/3）如2）=1）则4）=2）/1）
3．机械强度（交联度、活性基团强弱有关）
90%以上抗生素要求95%以上，保安过滤器
4．膨胀度（视膨胀率）
溶胀想象原因：活性基吸水或骨架非极性分子吸附有机溶剂。
渗透压的平衡，过分膨胀导致树脂破碎
影响膨胀度的因素：
1）交联度（用图表示）
2）活性基团的性质和数量（见书上图加以说明）
3）活性离子的性质（离子水合程度↑、价数↑、半径↑，K膨胀↓）
4）介质的性质和浓度
5）骨架结构
无机离子、有机离子交换树脂，刚性不易溶胀；大孔和凝交；弱酸阳树脂、酸型、烯型5．含水量（每克干树脂吸收水分的数量）：0.3~0.7g
影响因素：交联度↑，含水量↓；活性基团性质数量、活性离子的性质
1Х14树脂：30%~40%；1Х7树脂：46%~52%。
6．视密度
1）湿视密度（堆积密度）d1：树脂在柱中堆积时，单位体积湿树脂（包括空隙）的重量（g/ml）。
0.6~0.85g/ml。
交联度↑，d1↑，阳>阴，凝>大孔
2）湿真密度d2：单位体积湿树脂（不包括空隙）的重量（g/ml），1.1~1.4g/ml
7.稳定性
1）化学稳定性：
①活性基团极性强的↑；
②共聚型>缩聚型
③阴>阳
2）热稳定性：与化学稳定性相近，见表6-4，P86，最高操作温度。
8.滴定曲线（反映树脂活性基团的特征，酸碱滴定）
判断树脂类型，P86的图6-9。
9.孔度、孔径、比表面
孔度：单位重量或体积树脂所含有的空隙体积，ml/g，ml/ml
孔径：凝胶，2~4nm；大孔
比表面：凝胶：<1m2/g。大孔：数百m2/g。
第三节树脂的合成
一、加聚法（共聚）悬浮聚合
1．共聚原理
2．合成需要的物质组分
1）树脂分子链：单烯键单体
2）交联剂（双烯单体）：二乙烯苯
3）介质：水
4）引发剂：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈，用量0.5~1%
5）稳定剂：保护、防止凝胶化过程中发生粘连，聚乙烯醇、明胶、淀粉
6）分散剂：水溶性有机高分子物质吸附在液滴表面，形成保护膜（聚乙烯醇、聚丙烯酸）不溶于水的无机粉末：碳酸镁、碳酸钙、碳酸钡
3．聚合条件
例子：苯乙烯悬浮聚合：温度85~90℃，以过氧二苯甲酰为引发剂，以聚乙烯为分散剂，水
与单体重量比，t=8小时，再升温至100℃，熟化3~4小时。 二、缩聚法
1．缩聚原理：由两个以上带有功能基的单体，通过功能基之间的相互作用进行反应，生成高聚物，并拌有低分子或低聚物的生成。 2．学生自己看书，缩聚合成的五种类型。
第四节 离子交换过程的理论基础
一、离子交换平衡方程
借助图示说明两种离子的交换平衡方程
离子交换方程式：
s n A Z A Z s n A Z A s s Z ++?++---
22
112211
1
111
例子：链霉素（以str 表示）三价离子与钠离子交换
s n S t r Na
s s s n Str Na ++-+-+-
++
?++33
133
1 当有1mg 当量的离子发生交换后，化学位的改变等于
???? ??+++-?-
-
-+=Φs n Z Z s
s
Z Z μμμμμμ21
1122
112
1
11
根据溶液树脂离子的化学位与活度的关系，当交换达到平衡即0=?Φ时，我们可得：
????
??+-=---
??s n z z z z RT s s a a a a μμγ2
1
211121
2111ln 01011012
1
021
i z i z z i z i μμμμγ-
-
--+=
（离子的标准化学位）
，可进一步简化为： 1．当 时21z z = 有=-
-
2
121ln
a a a a RT ????
??-=?
??
? ??+--
--12V V s n s s πμμ溶剂分子传递和树脂溶涨带来的收缩而引起自由能的变化等于渗透压所做功。
2．对于非膨胀性树脂
0=s n 可得：
212
1
12
1112
11z z z
z
a
a k
a a =--
3．对于稀溶液 C a = 可得到
212112
1112
11z z z z C
C m
m κ
= 两种离子的总浓度不变
同时可以以
2112
11z z m
m 对
2112
11z z C
C 作图，可得到一条交换曲线。
三、影响交换过程的选择性因素：树脂对不同离子交换亲和能力。亲和能力↑，吸附↑ 1．离子的水合半径↓，离子和树脂活性基的亲和力↑，大小顺序见书 2．离子的化合价↑↑
3．PH 值、强酸强碱型、弱酸弱碱型 4．交联度、膨胀度、分子筛
5．树脂和交换离子之间的辅助力（氢键、范德华力）
6．有机溶剂：有机溶剂会使树脂收缩，结构变紧，降低吸附有机离子能力提高吸附无机离
子的能力。原因：有机溶剂使离子溶剂化程度降低，易水化的无机离子降低程度大于有机离子，有机溶剂会降低物质的电离度，对有机物的影响更明显。 四、离子交换反应动力学（离子交换速度）
1、交换机理及过程：画图说明A 与B 的交换机理
A ++
RB RA +B +
一个完整的交换过程有五个步骤：外扩散、内扩散、交换 1）离子从溶液主体扩散到树脂颗粒的外表面/膜扩散；
2）离子从颗粒外表面经树脂微孔扩散到内表面的活性基团上/颗粒扩散； 3）交换；
4）被交换的离子从树脂微孔扩散到颗粒外表面； 5）被交换的离子从颗粒外表面扩散到溶液主体。
2．交换速度的控制：有内、外扩散的快慢来决定，其交换速度方程式为：
当为外扩散控制时：()t F 11ln κ-=- F ：当时间为t ，树脂的饱和度=吸附量/平均吸附量
体现了树脂的吸附量与交换时间的关系。
当为内扩散控制时：∑∞
=--=12
22
02216
1n r t n D i e n
F ππ 3．影响交换速度Q 的因素 1）颗粒大小↓，Q ↑；
2）交联度↓，易膨胀，内扩散↑，Q↑；
3）温度↑，Q↑；
4）离子的化合价↑，引力↑，Q↓，化合价加1，内扩散系数减少一个数量级；
5）离子的大小； 6）搅拌速度↑，Q↑；
7）溶液浓度，0.001mol/L,为外扩散→0.01mol/L,呈现出内、外扩散→Q增加较慢，当浓度继续增加，Q达极限，交换转变为内扩散。
三、离子交换过程和装置
1．离子交换的操作过程：离子交换、再生、酸碱处理、水洗至中性
2．常用再生剂的浓度范围：盐酸5~7%，硫酸1~5%，氢氧化钠2~4%，碳酸钠4% 氯化钠10~15%，硫酸铵4~6%，再生剂的用量一般要超过离子交换树脂交换容量相对应的理论用量
3．操作装置：间歇式离子交换；固定床离子交换；移动床；连续式离子交换器。
第五节大孔网格树脂
一、回顾上节课所讲内容
1．离子交换的机理，五个过程
2．影响交换速度的因素，7个
3．离子交换的操作过程和方式
4．影响离子交换过程的选择性因素，6个
二、大孔树脂的结构特点
1．生产大孔树脂的致孔剂，作用：形成大的孔隙为永久性的孔；种类：
不良溶剂：能与单体互溶而不能使聚合物溶胀；孔大，比表面小，C4到C10的醇，异辛烷良溶剂：和单体互溶并能溶胀共聚物；甲苯、乙苯、CCl4、二氯乙烷，孔小面大
高分子聚合物：聚苯乙烯、聚丙烯酸酯，孔最大，比表面最小
2．特点
1）交联高，溶胀度小，有较好的理化稳定性；
2）有较大的孔度、孔径和比表面，交换速度快，抗污染强，耐胀缩；
3）适于吸附有机大分子和非水体系中的交换，可催化反应催化剂；
4）流体阻力小，工艺参数比较稳定。
3．大孔树脂与凝胶树脂结构特点的比较
第六节树脂和操作条件的选择及应用
一、树脂和最适操作条件的选择
1、树脂的选择
总体原则：非离子的抗生素→大孔树脂，离子型→离子交换树脂
根据抗生素离子的性质、电荷强弱及洗脱的难易来选择合适的树脂。
1）抗生素带正电的碱性→阳离子交换树脂；带负电的酸性抗生素→阴离子
2）强碱性、强酸性→弱酸性、弱碱性树脂；弱→强
3）选用体积交换量高，选择性好，使用寿命长的树脂。
2、最适工艺条件的选择
选好合适的树脂，为提高交换速度，选好合适的工艺，提高交换速度，并有利树脂再生。 1）PH值
2）洗涤剂：水、稀酸、盐：使杂质从树脂上洗脱下来，不会使有效成分洗下来。
3）洗脱（解吸）：洗脱吸附，洗脱条件与吸附条件相反；酸性吸附应碱性洗脱；
洗脱流速为吸附流速的十分之一。
二、设备
设备：搅拌槽、流化床、固定床、移动床
操作方法：间歇式、半连续、连续式
三、应用
1、中药有效成分的提取
生物碱、黄酮、皂苷、糖类；
2、抗生素工业：链霉素、庆大霉素、四环素、青霉素
3、软水和无盐水制备
软水脱钙、镁离子；无盐水脱钠离子（强酸树脂）
离子交换法47802
离子交换法 早在古希腊时期人们就会用特定的黏土纯化海水.算是比较早的离子交换法.这些黏土主要是沸石....离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。例:苯乙烯型树脂的合成可分为阴离子类型和阳离子类型. 一．定义 离子交换法(ionexchangeprocess)是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性,所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。二．原理 离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水,水中的离子会与固定在树脂上的离子交换.常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法.硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前,先将水质硬度降低的一种前处理程序.软化机里面的球状树脂,以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质. 离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树
脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样,以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。 阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。 三．纯化方法 若将离子交换法与其他纯化水质方法(例如反渗透法、过滤法和活性碳吸附法)组合应用时，则离子交换法在整个纯化系统中，将扮演非常重要的一个部分。离子交换法能有效的去除离子，却无法有效的去除大部分的有机物或微生物。而微生物可附着在树脂上，并以树脂作为培养基，使得微生物可快速生长并产生热源。因此，需配合其他的纯化方法设计使用。 四．离子交换树脂 离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.1~1mm。其离子交换能力依其交换能力特征可分：
中国农大食品工程原理 第8章 (6) 液体吸附与离子交换
第8章液体吸附与离子交换 吸附与离子交换都是相间传质过程，物质传递方向是由液相到固相。 1 液体吸附 1.1 吸附作用和吸附剂 1.1.1 吸附作用 利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中的一个或几个组分，从而使流体混合物得以分离的单元操作。 分离的依据：各组分的吸附力不同。 吸附剂：具有吸附作用的物质； 吸附质：被吸附的组分。 固相具有吸附能力的根本原因是固体表面分子处在一个不平衡力场中，也既是表面力在起作用。 物理吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力仅为分子间引力的吸附； 化学吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力为化学键力的吸附。 物理吸附的特点： ①放热过程；②吸附无选择性；③吸附速度快，易达平衡；④可以是多分子层吸附； ⑤可逆过程，解吸容易。 化学吸附的特点： ①放热过程；②吸附有选择性；③吸附速度慢，不易达平衡；④单分子层吸附； ⑤解吸困难。 1．1．2 吸附剂及其性能 吸附剂的来源： ①天然矿产： 活性白土、漂白土、硅藻土、凹凸棒等； ②人工制品：活性炭、硅胶、活性氧化铝、分子筛、吸附树脂等。 食品工业中常用的吸附剂有： (1)活性炭 包括粉末活性炭和颗粒活性炭两种。 (2)活性白土 (3)硅胶 包括球形、无定形、粉末状及加工成型四种。 (4)膨润土 (5)分子筛 (6)吸附树脂 食品工业对吸附剂的要求主要有： ①吸附量大；②选择性好。 一些常用吸附剂的性能见表8-1。 1．2 吸附理论 1．2．1 吸附平衡 (1)单组分吸附吸附剂只选择性的吸附一个组分（溶质）。
可用等温吸附方程（弗氏方程）表示： n kC 1*=ω 式中：ω-吸附质在固相中的浓度，kg 吸附质/kg 吸附剂； C *-吸附质与固相浓度成平衡的液相质量浓度，kg 吸附质/m 3。 k ，n-与吸附剂（质）性质、温度有关的常数。一般n 在2～10之间易吸附，小于0.5时，吸附困难。 吸附浓度较低时，可用线性方程表示： * kC =ω 参见下图，活性炭对醋酸（水容液）和苯甲酸（苯溶液）的吸附： 从图中可以看出，吸附质不同，吸附平衡浓度不同；另外，浓度低时ω～C *基本为线性关系。 吸附平衡后，对吸附质作物料衡算，得： m C C V ) (*0-=ω 式中：m-吸附剂的质量，kg ； V-液相体积，m 3； C 0，C *-平衡前、后的溶液浓度，kg 吸附质/m 3。 (2)双组分吸附 既吸附溶质又吸附溶剂。 设 x-液体中溶质的体积分数； y-固体中溶质的体积分数。 则以x ～y 曲线表示的平衡关系如下图所示：
第六章 离子交换分离技术
第六章离子交换分离技术 1.离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂通过静电引力吸附在离子交换器上，然后用洗脱剂洗脱下来从而达到分离、浓缩、纯化的目的。现已广泛应用于生物分离过程在原料液脱色、除臭、目标产物的提取，浓缩和粗分离等方面发挥着重要作用。 2.离子交换法要使用离子交换剂，常用的离子交换剂有两种： 使用人工高聚物作载体的离子交换树脂 是使用多糖做载体的多糖基离子交换剂 3.离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的固态高分子聚合物。 4.离子交换树脂的构成：载体或骨架：功能基团；平衡离子或可交换离子 5.离子交换反应是可逆的，符合质量作用定律 6.离子交换树脂按照活性离子的分类 树脂活性离子带正电荷，可与溶液中的阳离子发生交换，称为阳离子交换树脂 树脂活性离子带负电荷，可以溶液中的阴离子发生交换，称为阴离子离子交换树脂 7.离子交换树脂分离纯化物质主要通过选择性吸附（进行吸附时具有较强的结合力）和分步洗脱这两个过程来实现 8.强酸性阳离子交换树脂洗脱顺序：酸性<中性<碱性 9.离子交换树脂的分类方法有4种 按树脂骨架的主要成分分：聚苯乙烯型树脂；聚苯烯酸型树脂；多乙烯多氨-环氧氯苯烷树脂；酚-醛型树脂； 按骨架的物理结构来分：凝胶型树脂（微孔树脂，呈透明状态，高分子骨架）；大网格树脂（大树树脂，填充剂）；均孔树脂（等孔树脂）； 按活性基团分类：阳离子交换树脂，对阳离子具有交换能力 强酸性阳离子交换树脂：活性基团为硫酸基团（-SO3H）和次甲酸磺酸基团（-CH2SO3H）。都是强酸性基团能在溶液中解离出H+。 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团由羧基（-COOH）和酚羟基（-OH），交换能力差。
第六章 吸附与离子交换
第六章吸附与离子交换分离原理 第一节吸附 一、概念：指流体与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递到多孔物质外表面和微孔表面并附着 1935年亚当斯、霍姆斯开始创制离子交换树脂，我国南开大学何炳林教授为鼻祖 例子：制备软水、各种抗生素（大孔网状树脂）的制备等 一、交换原理 应用合成的离子交换树脂作为载体，将溶液中的物质，依靠库仑力吸附在树脂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到反应、分离、浓缩、提纯的目的。画示意图说明交换过程。 二、交换特点 树脂无毒性、能再生使用、基本不用溶剂，设备简单，操作方便。 三、用途 反应、产物分离提纯、脱色、转盐、去盐、制备软水等 四、离子交换树脂的组成 具有网状立体结构，含有高分子活性基团的高分子聚合物（不溶、稳定） 单元结构的组成：网络骨架（R）、功能活性基（-SO3，-N(CH)3-）、与活性带相反电荷的活性离子（可交换H+、OH-、Na+） 第二节离子交换树脂的分类及理化性能 一、分类（不同的分法有四种） 1．按树脂骨架（R）分：烯型（聚苯乙烯）、酸型（聚丙烯酸）、烷型（聚环氧氯丙烷）、胺型（环氧氯丙烯型多烯多胺型）、酚-醛型等 2．按树脂合成的方式：共聚（加成）型（聚苯乙烯）、缩聚型（酚-醛） 3．按骨架的物理结构 微孔（凝胶型）：2~4nm，分子链间距拉开，水干后闭合，孔为暂时性的。 大孔：100~1000nm，孔径大小不受外界条件影响，孔为永久性的。 等孔：树脂内部的孔道大小均匀，Frieded-Grafts反应生成二次甲基桥链 4．按活性基团 含酸性基团的阳离子交换树脂、含碱性基团的阴离子交换树脂 5．其他树脂 敖合树脂：含有敖合能力基团，对某些离子具有特殊选择力。 两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂，主要勇于苦咸水的淡化及废水处理。 二、活性基团分类的四种类型树脂 1．强酸基团的阳离子交换树脂 活性基：-SO3H、-CH2SO3H、-PO(OH)2、-PHO(OH)次磷酸基团 树脂特点：稳定、电离程度不受PH的影响，任何情况下可发生交换，交换快，再生剂用量较大3~5倍。 2．弱酸阳离子交换树脂
吸附与交换的基本基础原理
第六讲吸附与离子交换6学时 一、通过本章学习应掌握的问题 1、什么是吸附过程？ 2、吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？ 3、常用的吸附剂种类有哪些？ 4、什么是吸附等温线？其意义何在？ 5、影响吸附过程的因素有哪些？ 6、什么是亲和吸附？其特点有哪些？ 7、常用的吸附单元操作有哪些方式？ 8、什么是离子交换？ 9、离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？ 10、离子交换的机理是什么？ 11、什么是离子交换的选择性？其选择性受哪些因素影响？ 12、基本的离子交换操作是怎样的？ 13、如何利用离子交换法分离蛋白质？ 二、什么是吸附？（Adsorption） 1、吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。 2、吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。 三、常见的吸附类型及其主要特点 1、物理吸附：吸附作用力为分子间引力、无选择性、无需高活化能、吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快。 2、化学吸附：吸附作用力为化学键合力，需要高活化能、只能以单分子层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢。 四、常用吸附剂种类 吸附剂通常应具备以下特征：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、机械强度高、再生容易、性能稳定、价格低廉。 1、活性炭：是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力针对不同的物质，活性炭的吸附规律遵循以下规律： （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
（2）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合物; （4）pH 值的影响 碱性 中性吸附 酸性洗脱; 酸性 中性吸附 碱性洗脱; （5）温度 未平衡前 随温度升高而增加; 2、大孔网状吸附剂 特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化性质稳定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再生容易。 但价格昂贵，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响。 大孔网状吸附树脂的种类： （1）非极性吸附树脂：苯乙烯交联而成，交联剂为二乙烯苯，又称芳香族吸附剂。 （2）中等极性吸附树脂：甲基丙烯酸酯交联而成，交联剂亦为甲基丙烯酸酯，故又称脂肪族吸附剂。 （3）极性吸附剂：丙烯酰胺或亚砜经聚合而成，通常含有硫氧、酰胺、氮氧等基团。 吸附机理： 非离子型共聚物，借助于范德华力从溶液中吸附各种有机物，其吸附能力与树脂的化学结构、物理性能以及与溶质、溶剂的性质有关。通常遵循以下规律： （1）非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质； （2）极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质； （3）中等极性吸附剂兼有以上两种能力 四、吸附等温线 概念：当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线。 Langmuir 吸附等温线 qo 和K 是经验常数，c 代表溶液中溶质浓度 蛋白质分离提纯时适合此吸附方程 五、影响吸附的主要因素 1、吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性… c K c q q +=
离子交换工艺的优缺点
精品文档 离子交换树脂的工作原理及优缺点分析 将离子性官能基结合在树脂（有机高分子）上的材料，称之为 “离子交换树脂”。树 脂表面带有磺酸（sulfo nic acid ） 者，称为阳离子交换树脂，而带有四级氨离子的， 则为阴离子交换树脂。由于离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子，所以经常使用于 纯水、超纯水的制造程序中。 离子交换树脂上的官能基虽可去除原水 （Feed water ）中的离子，但随着使用一段时间 之后，因官能基的饱和而导致去离子效率的降低，弓I 发水质劣化的缺点。此外，离子交 换树脂本身也是有机物质，使用中会受到氧化分解、机械性破裂、担体流岀而造成有机 物质的溶岀。此外，带有电荷的有机物质也会受到离子交换树脂的吸附，使离子交换树 脂很容易受到有机物质的污染 （Fouli ng ）。而有些微生物由于菌体表面带着负电，也会 被阳离子交换树脂所吸附，树脂表面因而成为微生物的繁殖场地，造成纯水的污染。在 此同时，微生物所产生的代谢产物也会成为有机物质的污染来源。这些都是使用离子交 换树脂时，引发水质劣化而不可不注意的地方。 通常失去离子去除能力 （饱和）的离子交换树脂，虽然可以经由酸碱药剂的作用来再生， 达到重复使用的目的，但若因为有机物质的吸附（污染）而造成效率不好时，树脂的去 除性能就会降低。此外，依再生用化学药剂的质量不同也会有离子交换树脂本身被污染 的风险。因此，超纯水系统所使用的离子交换树脂几乎是不能进行再生处理的。 ”优点：无机离子的去除能力优良。 具再生能力，且装置简单。 0 缺点：纯化（交换）容量有一定的限制、水质会起伏。 树脂会有有机物溶岀的情形。 树脂表面会有微生物的增殖。 树脂的崩解碎片等会造成水中颗粒的增加。 树脂的再生过程较麻烦。 逆渗透(Reverse Osmosis, RO) 精品文档 時離子交換樹脂 CH 2N t （CH 3|3 OH CH 2N +(CH 3)3OH