第6章_吸附分离技术与理论

吸附分离的原理
吸附分离是一种物质分离的常用方法，其原理是通过物质在吸附剂上的不同吸附性质，实现目标物的分离纯化。

吸附剂通常是一种多孔固体材料，具有大量的微观孔隙结构。

这些微孔能够提供大表面积，以增加目标物与吸附剂之间的接触面积。

吸附剂可以选择性地吸附目标物，使其他组分通过，实现目标物的分离。

不同的吸附剂对目标物的选择性吸附是基于物质间的相互作用力。

吸附分离的原理可以归结为两种主要类型：物理吸附和化学吸附。

物理吸附是指目标物与吸附剂之间的非化学吸附，主要通过范德华力、静电力和疏水作用来实现。

物理吸附的主要特点是吸附剂与目标物之间的吸附力较弱，可以通过改变温度和压力等条件来实现目标物的解吸。

化学吸附是指目标物与吸附剂之间发生化学键的吸附，吸附剂与目标物之间形成比较稳定的化学络合物。

化学吸附的主要特点是吸附力较强，不易被改变的外界条件所影响。

在吸附分离的实际应用中，通常需要考虑多种因素，包括吸附剂的选择、操作条件的优化以及吸附剂的再生等。

此外，也可以将不同类型的吸附剂进行组合，以提高分离效果。

总之，吸附分离是一种基于物质在吸附剂上的不同吸附性质实
现目标物分离纯化的方法。

通过选择适当的吸附剂和调节操作条件，可以高效地实现物质的分离纯化。

第六章高效薄层色谱1．薄层色谱与高效液相色谱比较有那些优点？TLC的优点：1.能同时分离多个样品2.固定相和移动相选择和变换具有较大灵活性3.不需要特殊设备、投资少，可以手工操作 4.省溶剂、省材料、省时间、经济 5.未知组分分离后可制备，用于定性 6.可以作为HPLC条件选择预实验2. 解释比移值和分离度。

(1) 比移值（Rf）：溶质移动距离与流动相移动距离之比。

R=2d/(w1+w2)3. 高效薄层色谱电眼点样方法。

点样方法(1) 定量毛细管（玻璃，铂－铱毛细管）(2)自动点样（CAMAG公司Nanomat点样器）(3)接触点样（contact spoting）第七章高效毛细管电泳和毛细管电色谱1．什么是高效毛细管电泳？及其特点（与HPLC比较）。

高效毛细管电泳是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度或分配行为上的差异而实现分离的一类液相分离技术。

（与传统电泳技术和高效液相色谱比较）◆∙∙∙∙∙ 仪器简单，操作方便，容易实现自动化。

◆∙∙∙∙∙ 分离效率高，分析速度快。

(>105-106，3.1 min分离36种无机及有机阴离子)◆∙∙∙∙∙ 操作模式多，分析方法开发容易。

◆∙∙∙∙∙ 实验成本低，消耗少。

（1-50 nL）◆∙∙∙∙∙ 实验成本低，消耗少。

（1-50 nL）◆∙∙∙∙∙ 分离在水相介质中进行。

◆∙∙∙∙∙ 应用范围极广。

2．什么电渗流，以及电渗流产生的原因？电渗流当在含有缓冲溶液的毛细管柱两端施加高电压时，管内可迁移的被水化的离子向阴极或阳极移动，使管内液体随迁移着的离子一道移动，形成一种液流，称之为电渗流（electroosmotic flow，EOF），电渗流产生的原因：毛细管柱内表面存在硅醇基, 当pH>3时，硅醇基Si-OH离子化，所产生的SiO-负离子使毛细管壁带负电荷。

缓冲溶液中的阳离子靠静电吸附和分子扩散在固液界面形成双电层，产生电势差。

吸附分离原理
吸附分离是一种常用的分离技术，其原理基于物质在固体表面上的吸附作用。

在吸附分离过程中，固体材料通常被称为吸附剂，而待分离的物质则被称为吸附质。

吸附分离的基本原理是根据物质在固体表面与周围环境的相互作用力的不同来实现分离。

吸附剂通常具有一定的活性位点或孔隙结构，可以吸附吸附质分子。

吸附剂与吸附质之间的相互作用力可以是物理吸附或化学吸附。

物理吸附是由于吸附剂表面静电相互作用力、范德华力等引起的，通常是可逆的吸附过程。

化学吸附是由于吸附剂表面与吸附质之间发生化学反应而产生的吸附力，一般是不可逆的吸附过程。

在吸附分离过程中，吸附质在与吸附剂接触后会被吸附到吸附剂表面上，从而与其他物质分离开来。

分离的效果取决于吸附剂的选择以及吸附质与吸附剂之间的亲和力。

吸附分离技术在许多领域都有应用，包括化学工程、环境工程、生物技术等。

通过选择合适的吸附剂和调节吸附条件，可以实现对不同物质的分离纯化，提高产品的纯度和质量。

总之，吸附分离是一种基于物质在固体表面上的吸附作用实现分离的技术。

它在实际应用中具有广泛的用途，是一种有效的分离手段。

生物分离工程总复习题第一章绪论复习题1.生物分离工程在生物技术中的地位？在生物技术领域，通常将生物产品的生产过程称作生物加工过程，包含优良生物物种的育种、基因工程、细胞工程、生物反应过程（酶反应、微生物发酵、动植物细胞培养等）及目标产物的拆分提纯过程，后者又称作下游加工过程。

生物产物的特殊性、复杂性和对生物产品要求的严格性。

因此导致下游加工过程的成本往往占整个生物加工过程成本的大部分。

生物拆分工程研究的根本任务：设计和优化拆分过程，提升拆分效率，增加拆分过程步骤，延长拆分操作方式时间，达至提升海口收率与活性、降低生产成本的目的。

生物拆分工程的特点就是什么？1．产品丰富产品的多样性导致分离方法的多样性2．绝大多数生物分离方法来源于化学分离3．生物分离一般比化工分离难度大3.生物拆分工程可以分成几大部分，分别包含哪些单元操作方式？生物拆分过程通常分后四步：1.固-液拆分（不溶物的除去）Vergt、过滤器、细胞碎裂目的就是提升产物浓度和质量2.铀（杂质斯维恰河）离子交换吸附、萃取、溶剂萃取、反胶团萃取、超临界流体萃取、双水相萃取以上分离过程不具备特异性，只是进行初分，可提高产物浓度和质量。

3．纯化色谱、电泳、结晶以上技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。

4．精制结晶、干燥在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？（1）产品价值（2）产品质量（3）产物在生产过程中发生的边线（4）杂质在生产过程中发生的边线（5）主要杂质独有的物化性质就是什么？（6）相同拆分方法的技术经济比较上述问题的考虑将有助于优质、高效产物分离过程的优化。

5.生物分离效率有哪些评价指标？目标产品的浓缩程度――浓缩率m2．目标产物的拆分提纯程度――拆分因子或拆分系数α3．回收率rec第二章细胞分离与破碎复习题1．简述细胞破碎的意义一、细胞破碎的目的由于存有许多生化物质存有于细胞内部，必须在提纯以前将细胞碎裂，并使细胞壁和细胞膜受相同程度的毁坏（减小通透性）或碎裂，释放出来其中的目标产物，然后方可展开抽取。

生物分离工程复习纲要--裴武第一章绪论1、生物分离工程在生物技术中的地位？答：生物技术的主要目标是利用培养微生物、动物细胞、植物细胞来生产对人有用的产品，而分离纯化过程是生物产品工程的重要环节。

因此，生物分离工程是生物技术的重要组成部分，是生物技术转化为生产力所不可缺少的重要环节，在生物技术研究和产业发展中发挥着重要作用，其技术进步程度对于保持和提高各国在生物技术领域内的经济竞争力有至关重要的作用。

2、生物分离工程的特点是什么？答：生物分离是从生物材料、微生物的发酵液、生物反应液或动植物细胞的培养液中分离并纯化有关产品（如具有药理活性作用的蛋白质等）的过程，又称为下游加工过程。

生物工程的主要特点是生物制品多种多样; 常无固定操作方法可循;生物材料组成非常复杂, 分离操作步骤多，不易获得高收率; 培养液（或发酵液）中所含目的物浓度很低，而杂质含量却很高; 分离进程必须保护化合物的生理活性; 生物活性成分离开生物体后，易变性、破坏。

3、生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？答：生物分离工程可分为可分为不溶物的去除、产物分离、产品的纯化及产品的精制四大部分。

不溶物的去除包括过滤、离心和细胞破碎，通过这些单元操作使产物浓度和质量得到了提高。

产物分离包括离子交换吸附、萃取等。

其中萃取又分为溶剂萃取、反微团萃取、超临界流体萃取和双水相萃取等。

以上分离过程不具备特异性，只是进行初分可提高产物浓度和质量。

产品的纯化包括色谱、电泳、沉淀等单元操作，这些技术具有产物的高选择性和杂质的去除性。

产品的精制包括结晶及干燥等单元操作。

4、在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？答：在设计下游分离过程前，通常要注意以下几个问题：1)生物材料的组成成分非常复杂，有数百种甚至更多，各种化合物的形状、大小、相对分子质量和理化性质都各不相同，有的迄今还是未知物，而且这些化合物在分离时仍在不断的代谢变化中。

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。

阴离子交换树脂：活性基团为碱性，对阴离子具有交换能力强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团（-NR3OH），能在水中解离出OH-而呈碱性弱碱性阴离子交换树脂：伯氨基（-NH2）仲氨基（-NHR）或叔氨基（-NR2），能在水中解离出OH-，但解离能力较弱，交换能力差以上4种树脂是树脂的基本类型，各种树脂的强弱最好用其活性基团的pK来表示11.大孔型离子交换树脂的特点载体骨架交联度高，有较好的化学和物理稳定性和机械强度孔径大表面积大，表面吸附强孔隙率大，密度小12.离子交换树脂的命名由3位阿拉伯数字组成：第一位数字代表产品的分类，第二位数字代表骨架，第三位数字微顺序号13.离子交换树脂的理化性能：交联度；交换容量；粒度和形状（色谱用50到100目树脂，一般提取纯化用20到60目树脂）；滴定曲线（是检验和测定离子交换树脂性能的重要数据）；稳定性；膨胀性（膨胀度）14.交换容量（名解）：是每克干燥的离子交换树脂或每毫升完全溶胀的离子交换树脂所能吸附的一价离子的毫摩尔数。

第28卷第1期2006年1月南　京　工　业　大　学　学　报J OURNAL OF NAN JI N G UN I V ERS I T Y OF TEC HNOLOGYV o.l28N o.1Jan.2006吸附理论与吸附分离技术的进展马正飞,刘晓勤,姚虎卿,时　钧(南京工业大学化学化工学院,江苏南京210009)摘　要:各种固体界面上发生的吸附现象引起了广泛的关注,基于吸附的分离过程在工业和环保等领域发挥着重要的作用。

近年来,涉及吸附现象的许多技术创新领域在不断扩展,改进现有的吸附剂,研发新型吸附剂及新用途;而研究的重点在缩小理论与实际应用的不协调,使吸附由技艺走向科学,由物理、化学、工程等多学科的交叉而形成的界面科学迅速成熟。

概述了吸附和吸附分离过程的基础,围绕上述方面体现吸附理论的研究进展和吸附实际应用之间的关系,用实例介绍在吸附与吸附分离过程方面的研究与实践。

关键词:吸附;分离;理论;技术*中图分类号:TQ028 文献标识码:A 文章编号:1671-7643(2006)01-0100-071　吸附与吸附分离技术吸附是一表面现象,在流体(气或液)与固体表面(吸附剂)相接触时,流固之间的分子作用引起流体分子(吸附质)浓缩在表面。

对一流体混合物,其中某些组分因流固作用力不同而优先得到浓缩,产生选择吸附,实现分离。

吸附分离过程依据流体中待分离组分浓度的高低可分为净化和组分分离,一般以质量浓度10%界限[1],小于此值的称为吸附净化。

吸附是自发过程,发生吸附时放出热量,它的逆过程(脱附)是吸热的,需要提供热量才能脱除吸附在表面的吸附分子。

吸附时放出热量的大小与吸附的类型有关:发生物理吸附时,吸附质吸附剂之间的相互作用较弱,吸附选择性不好,吸附热通常是在吸附质蒸发潜热的2～3倍范围内,吸附量随温度升高而降低;而发生化学吸附时,吸附质吸附剂之间的相互作用强,吸附选择性好且发生在活性位上,吸附热常大于吸附质蒸发潜热的2～3倍。