《吸附法修改》PPT课件.ppt

1、吸附分离技术和理论,生技z级gfs班 afjhlhup,吸附分离技术和理论,吸附概述,吸附的基本原理,1,2,常见吸附剂及其生产应用,吸附的操作工艺,3,4,吸附概述,吸附法,吸附法(adsorption method)： 利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，达到浓缩和提纯目的的方法。,吸附法,典型的吸附过程包括四个步骤：,待分离的料液 通入吸附剂,吸附质被吸附 在吸附剂表面,料液流出,吸附质解吸 吸附剂再生,吸附法特点,优点： (1)设备简单、操作简便、价廉、安全。 (2)少用或不用有机溶剂，吸附过程中pH变化小，较少引起生物活性物质

2、的变性失活。 缺点： (1) 选择性差，收率不高。 (2)一些无机吸附剂性能不稳定,常用的吸附剂,大网格树脂聚合物吸附剂 活性碳：助滤，脱色，去热原 氧化铝 硅胶 羟基磷灰石（磷酸钙） 沸石分子筛,吸附法的发展,吸附法在各种层析技术中应用最早 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,吸附的基本原理,吸附法基本原理,界面上的分子同时受到不相等的两相分子的作用力，界面分子的力场不饱和，即存在一种固体的表面力，能从外界吸附分子、原子或离子，并在吸附剂表面附近形成多分子层或单分子层。,一、吸附作用,吸附法基本原理,吸附作用力:定向力,诱导

3、力,色散力 定向力:极性分子间产生的作用力,分子极性越大,定向力越大,与热力学温度成反比. 诱导力:极性分子和非极性分子之间的吸引力,与温度无关. 色散力:非极性分子之间的引力,随最外层电子数增多而增加,不取决于温度.,吸附作用：物质从流体相（气体或液体）浓缩到固体表面从而达到分离的过程称为吸附作用 吸附剂：在表面上能发生吸附作用的固体微粒称为吸附剂 吸附物：被吸附的物质称为吸附物。,吸附法的基本概念,吸附的类型,（1） 物理吸附: 放热，可逆，单分子层或多分子层，选择性差 （2） 化学吸附: 放热量大，单分子，选择性强 （3） 交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等当量的离子到溶液中 正吸附：吸

4、有效成分 负吸附：吸杂质,物理吸附与化学吸附的特点,吸附的类型,发酵工业常用的吸附剂可分为: 疏水或非极性吸附剂:从极性溶媒(如水)内吸附溶质,典型吸附剂是活性炭. 亲水或极性吸附剂:适用于非极性或极性较小的溶媒,如硅胶,氧化铝,活性土等. 离子交换树脂吸附剂:属于极性吸附剂,因为是两性化合物,具有离子交换剂的性质.,影响吸附的因素,1.吸附剂的特性 吸附容量 吸附剂表面积越大，吸附量越多 活化可增加吸附剂的吸附容量 活化：通过处理使其表面具有一定的吸附特性或增加表面积 吸附速度：颗粒度、孔径 机械强度（使用寿命）,2.吸附物的性质 （1）能使表面张力降低的物质易为表面吸附 （2）极性吸附剂易

5、吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性物质 （3）溶质从较易溶解的溶剂中被吸附时，吸附量较少。 （4）同系列物质分子越大，极性越差，易为非极性吸附剂吸附，越难为极性吸附剂吸附 （5）吸附物-溶剂形成氢键，不易吸附 吸附物-吸附剂形成氢键，易于吸附,影响吸附的因素,3.吸附的条件 温度（吸附热，溶解度） ：经验 pH（解离度） ：两性物质，等电点附近 盐的浓度：可能阻止、可能促进，经验 溶剂：单溶剂易吸附，混合溶剂易解吸,影响吸附的因素,吸附物浓度： 浓度高吸附量大，但选择性下降 适当稀释调高选择性 浓度1%,4.吸附物浓度与吸附剂用量,吸附剂用量： 用量大，吸附总量大-每克吸附剂吸附物质的量变

6、小-成本增高-选择性下降 综合各因素，实验确定,影响吸附的因素,常见吸附剂及其生产应用,大网格树脂的网络骨架,大网格树脂吸附法,大网格树脂吸附法：将多孔的大网格吸附树脂作为吸附剂，利用表面分子与物质分子间范德华引力，把液相中物质吸附到吸附树脂表面。 特点 1、选择性好、解吸容易、理化性质稳定、机械强度好、可反复使用等优点。 2、其孔隙大小、骨架结构和极性，可按照需要，根据不同的原料和合成条件而改变，因此可适用于吸附各种有机化合物。 3、适合弱电解质及非离子型化合物分离。,24,一、大孔网状聚合物吸附剂的类型和结构,据骨架极性强弱分为 非极性、中等极性、极性、强极性吸附剂 美国罗姆-哈斯公司：A

7、mberlite系列； 日本三菱化成公司：Diaion系列。,25,二、大孔网状聚合物吸附剂吸附机理,树脂骨架和溶质分子间的分子吸附（范德华力） “类似物容易吸附类似物”的原则： 一般非极性吸附剂适宜于从极性溶剂(水)中吸附非极性物质。 一般极性吸附剂适宜于从非极性溶剂(有机溶剂)中吸附极性物质。 而中等极性的吸附剂则对上述两种情况都具有吸附能力。 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。,操作过程,三、操作过程,1.树脂选择： 类似物容易吸附类似物（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） 孔径：树脂孔径为溶质分子直径的6倍较宜 预处理：甲

8、醇洗涤 再生：一种溶剂或多种溶剂清洗，甲醇、丙酮、乙酸乙酯,2.吸附条件选择 （1无机盐的影响 无机盐存在，对吸附不仅无干扰，还有促进作用（盐析）。 （2吸附pH（ pH影响离解程度，影响吸附量） 弱酸物质：pHpK （呈分子状态） 中性物质：pH无影响（不会电离）。,3.洗脱条件选择 最常用低级醇、酮或其水溶液解吸 解吸溶剂能使大孔网状聚合物吸附剂溶胀;选用溶剂应容易溶解吸附物。 对弱酸性物质可用碱来解吸 ，弱碱性物质可用酸来解吸 吸附在高浓度盐类溶液中进行时，水洗即可解吸,31,四、大孔吸附树脂的应用： 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、氨基糖苷类、肽类、博莱

9、霉素类、含氮杂环类及其他新抗生素 维生素的提取纯化： VB12，VB2，VC 天然产物的分离：生物碱，黄酮，多糖，苷类 、红景天甙等 生化药物：酶, 氨基酸, 蛋白质, 肽,甾体,32,红霉素的分离纯化,33,SIP-1300大孔吸附剂分离纯化超氧化物歧化酶,活性炭 一种被广泛应用的优良的吸附剂。吸附能力很强的非极性吸附剂 对色素、细菌和热源等杂质有很强的吸附能力。 一般用木屑、兽骨、兽血或煤屑等为原料高温（800）碳化成。,分类 粉末碳：比表面积大吸附力强 颗粒碳：吸附能力较差，但易装柱 锦纶活性炭：吸附能力较两者弱,颗粒活性炭 o球形活性炭,吸附物分子结构对吸附性能影响： 1）对极性基团多

10、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,溶剂中吸附能力：（活性炭是非极性吸附剂） 水乙醇甲醇乙酸乙酯丙酮二氯甲烷,37,辅酶A制备,磷酸钙凝胶,在蛋白质的分离、精制中，较为常用 形式：磷酸钙、磷酸氢钙、羟基磷灰石 活性部位：钙离子，与蛋白质负电基团结合,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。羟基磷灰石主要适用于蛋白质的层析分

11、离，也适用于较小的核酸，如转移RNA的分离。,39,胰岛素纯化,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。分酸性、碱性和中性三种， 酸性氧化铝(pH4-5)适合于分离酸性化合物， 碱性氧化铝(pH9-10)适合于分离碱性化合物， 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。,硅胶,硅胶是应用很广的一种极性吸附剂。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。 主要优点是化学惰性，具有较大的吸附量，易制备。,沸石分子筛,是结晶铝硅酸金属盐的水合物。 由于分子筛能将比其孔径小的分子吸

12、附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用，故得名分子筛。,（a）A 型 （b）X 型 两种常用沸石分子筛的结构,吸附分离的常见应用方式,1)分批操作法 2) 吸附剂片过滤吸附法 3) 柱式法,静态操作法 动态操作法,分批式与连续式吸附,分批式吸附,操作过程：,1）搅拌含生物分子和吸附剂的溶液1015分钟 2）沉降吸附剂，倾出上清液 3）将下层浆液注入布氏漏斗中真空过滤 4）用缓冲液洗涤吸附剂 5）抽干湿吸附剂，倒入烧杯 6）用洗涤的缓冲液再将吸附剂制成浆液 7）重新真空抽干，根据需要重复多次, 连续搅拌罐中的吸附,恒定浓度YF的料液，以流速H连续流入搅拌罐，罐内的初始时装有纯溶剂及量为W的新鲜吸附剂，吸附剂上溶质浓度为q并随时间而变，溶液不断流出反应罐，浓度Y随时间而变，罐内搅拌均匀，等于出口浓度。,Thank You!,树 脂 的 网 络 骨 架,吸附pH选择,例： 林可、红霉素、SPM 弱碱性，