第八章 吸附分离法

1、第八章吸附分离法第八章吸附分离法第一节概述前言前言l利用适当的吸附剂，在一定的pH条件下，吸附样品中的目标物质，然后再以适当的洗脱剂将吸附的物质从吸附剂上解吸下来，达到浓缩和提纯的目的。l广泛应用在各种生物行业，如酶、蛋白质、核苷酸、抗生素、氨基酸等的分离纯化中。吸附法的特点吸附法的特点1 1、可不用或少用有机溶剂、可不用或少用有机溶剂2 2、操作简便、安全、设备简单、操作简便、安全、设备简单3 3、生产过程、生产过程pHpH变化小，适用于稳定性较差的物质。变化小，适用于稳定性较差的物质。l缺点：选择性差，收率不高，特别是无机吸附剂缺点：选择性差，收率不高，特别是无机吸附剂性能不稳定，不能连续

2、操作，劳动强度大。性能不稳定，不能连续操作，劳动强度大。l应用：如需要的成分易吸附，可在吸附后除去不应用：如需要的成分易吸附，可在吸附后除去不吸附和不易吸附的杂质，再将样品洗脱；当需要吸附和不易吸附的杂质，再将样品洗脱；当需要的成分较难吸附，则将杂质吸附除去，故吸附法的成分较难吸附，则将杂质吸附除去，故吸附法常用来除杂。常用来除杂。l通常，一种物质从一相移动到另外一相的现象通常，一种物质从一相移动到另外一相的现象称为称为吸附吸附。如果吸附仅仅发生在表面上，就称。如果吸附仅仅发生在表面上，就称为为表面吸附表面吸附；如果被吸附的物质遍及整个相中，；如果被吸附的物质遍及整个相中，则称为则称为吸收吸收

3、。第二节吸附过程的理论基础第二节吸附过程的理论基础一、基本概念一、基本概念l固体可分多孔和非多孔两类。固体可分多孔和非多孔两类。l非多孔固体只具有很小的比表面（只有外表面），非多孔固体只具有很小的比表面（只有外表面），可通过粉碎增加其比表面。可通过粉碎增加其比表面。l多孔性固体由于颗粒内微孔的存在，比表面很大，多孔性固体由于颗粒内微孔的存在，比表面很大，可达每克几百平方米。可达每克几百平方米。l多孔性固体比表面积由外表面和内表面组成，内多孔性固体比表面积由外表面和内表面组成，内表面积是外表面积的几百倍，并具较大吸附力，表面积是外表面积的几百倍，并具较大吸附力，故多用多孔性固体作为吸附剂。故多用

4、多孔性固体作为吸附剂。吸附机理吸附机理l固体表面分子（或原子）与固体内部分子所处的固体表面分子（或原子）与固体内部分子所处的状态不同，固体内部分子受邻近四周分子的作用状态不同，固体内部分子受邻近四周分子的作用力是对称的，作用力总和为零。力是对称的，作用力总和为零。l但界面上的分子同时受但界面上的分子同时受到不相等的两相分子的作到不相等的两相分子的作用力，作用力总和不等于用力，作用力总和不等于零，合力方向指向固体内零，合力方向指向固体内部，故能从外界吸附分子、部，故能从外界吸附分子、原子或离子，并在表面形原子或离子，并在表面形成多分子层或单分子层。成多分子层或单分子层。l物质从流体相物质从流体相

5、( (气体或液体气体或液体) )浓缩到固体表面从浓缩到固体表面从而实现分离的过程称为而实现分离的过程称为吸附作用吸附作用。l在表面上能发生吸附作用的固体称为在表面上能发生吸附作用的固体称为吸附剂吸附剂，l而被吸附的物质称为而被吸附的物质称为吸附物吸附物。二、吸附的类型二、吸附的类型吸附作用是根据其相互作用力的不同来分类。吸附作用是根据其相互作用力的不同来分类。产生吸附效应的力有范德华力、静电作用力以产生吸附效应的力有范德华力、静电作用力以及在酶与基质结合成络合物时存在的疏水力、及在酶与基质结合成络合物时存在的疏水力、空间位阻等。按照范德华分子间或键合力的特空间位阻等。按照范德华分子间或键合力的

6、特性，通常可分为以下三种类型。性，通常可分为以下三种类型。l物理吸附物理吸附l化学吸附化学吸附l交换吸附交换吸附（一）、物理吸附（一）、物理吸附l吸附剂和吸附物通过分子力吸附剂和吸附物通过分子力( (范德华力范德华力) )产生的吸附称为产生的吸附称为物物理吸附理吸附。l这是一种最常见的吸附现象，其特点是吸附不仅限于一些这是一种最常见的吸附现象，其特点是吸附不仅限于一些活性中心，而是整个自由界面。活性中心，而是整个自由界面。l分子被吸附后，一般动能降低，故吸附是分子被吸附后，一般动能降低，故吸附是放热放热过程。过程。物理吸附的吸附热较小，物理吸附时，吸附物分子的状态物理吸附的吸附热较小，物理吸附

7、时，吸附物分子的状态变化不大，需要的活化能很小，多数在较低的温度下进行。变化不大，需要的活化能很小，多数在较低的温度下进行。由于吸附时除吸附剂的表面状态外，其他性质都未改变，由于吸附时除吸附剂的表面状态外，其他性质都未改变，所以两相在所以两相在瞬间即可达到平衡瞬间即可达到平衡。有时吸附速度很慢，这是由于在吸附剂颗粒的孔隙中的扩有时吸附速度很慢，这是由于在吸附剂颗粒的孔隙中的扩散速度是控制步骤的缘故。散速度是控制步骤的缘故。物理吸附物理吸附l物理吸附物理吸附是可逆的是可逆的，即在吸附的同时，被吸附，即在吸附的同时，被吸附的分子由于热运动会离开固体表面，分子脱离的分子由于热运动会离开固体表面，分子

8、脱离固体表面的现象称为固体表面的现象称为解吸解吸。l物理吸附可分成物理吸附可分成单分子层吸附单分子层吸附或或多分子层吸附多分子层吸附。l由于分子力的普遍存在，一种吸附剂可吸附多由于分子力的普遍存在，一种吸附剂可吸附多种物质，种物质，没有严格的选择性没有严格的选择性，但由于吸附物性，但由于吸附物性质不同，吸附的量有所差别。质不同，吸附的量有所差别。l物理吸附与吸附剂的表面积、孔径分布和温度物理吸附与吸附剂的表面积、孔径分布和温度等因素密切相关。等因素密切相关。（二）、化学吸附（二）、化学吸附l化学吸附是由于吸附剂在吸附物之间的化学吸附是由于吸附剂在吸附物之间的电子转移，发生电子转移，发生化学反应

9、而产生的，属于库仑力范围化学反应而产生的，属于库仑力范围，它与通常的化学，它与通常的化学反应不同的地方在于吸附剂表面的反应原子保留了它或反应不同的地方在于吸附剂表面的反应原子保留了它或它们原来的格子不变。它们原来的格子不变。l反应时反应时放出大量的热放出大量的热，由于是化学反应，故需要一定的，由于是化学反应，故需要一定的活化能，需在较高的温度下进行。活化能，需在较高的温度下进行。l化学吸附的化学吸附的选择性较强选择性较强，即一种吸附剂只对某种或几种，即一种吸附剂只对某种或几种特定物质有吸附作用，因此化学吸附一般为特定物质有吸附作用，因此化学吸附一般为单分子层吸单分子层吸附，吸附后较稳定，不易解

10、吸，平衡慢附，吸附后较稳定，不易解吸，平衡慢。l这种吸附与吸附剂表面化学性质以及吸附物的化学性质这种吸附与吸附剂表面化学性质以及吸附物的化学性质有关。有关。物理吸附与化学吸附本质物理吸附与化学吸附本质上虽有区别，但有上虽有区别，但有时也很难严格划分，可能在某些过程以物理时也很难严格划分，可能在某些过程以物理吸附为支配作用，而在另一些过程中以化学吸附为支配作用，而在另一些过程中以化学吸附为支配作用。两种吸附的比较见下表吸附为支配作用。两种吸附的比较见下表：物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附吸附作用力吸附作用力 范德华力范德华力库伦力库伦力选择性选择性较差较差较高较高所需活化能所需活化能低低高高吸附

11、速度吸附速度快快慢慢吸附分子层吸附分子层单层或多层单层或多层单层单层（三）、交换吸附（三）、交换吸附l吸附剂表面如为极性分子或离子所组成，则会吸引溶液吸附剂表面如为极性分子或离子所组成，则会吸引溶液中带相反电荷的离子而中带相反电荷的离子而形成双电层形成双电层，这种吸附称为，这种吸附称为极性极性吸附吸附。l在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中，也称它同时要放出等当量的离子于溶液中，也称交换吸附交换吸附。l离子的电荷是交换吸附的决定因素，离子所带离子的电荷是交换吸附的决定因素，离子所带电荷越多电荷越多，

12、它在吸附剂表面的相反电荷点上的它在吸附剂表面的相反电荷点上的吸附力就越强吸附力就越强，电荷电荷相同的离子，其相同的离子，其水化半径越小，越易被吸附水化半径越小，越易被吸附。三、吸附力的本质三、吸附力的本质吸附作用的最根本因素是吸附质和吸附剂之间的作吸附作用的最根本因素是吸附质和吸附剂之间的作用力用力, ,也就是也就是范德华力范德华力, ,它是一组分子引力的总称，它是一组分子引力的总称，具体包括三种力：具体包括三种力：定向力定向力(keesom(keesom) )、诱导力诱导力(Debye(Debye) )和和色散力色散力(London)(London)。范德华力和化学力范德华力和化学力( (库

13、仑力库仑力) )的主要区别在于它的单的主要区别在于它的单纯性，即只表现为互相吸引纯性，即只表现为互相吸引。 A A定向力定向力 由于极性分子的永久偶极矩产生的分子间的静由于极性分子的永久偶极矩产生的分子间的静电引力称定向力。它是极性分子之间产生的作用力。与温电引力称定向力。它是极性分子之间产生的作用力。与温度有关。度有关。 B B诱导力诱导力 极性分子与非极性分子之间的吸引力属于诱导极性分子与非极性分子之间的吸引力属于诱导力。极性分子产生的电场作用会诱导非极性分子极化，产力。极性分子产生的电场作用会诱导非极性分子极化，产生诱导偶极矩，因此两者之间互相吸引，产生吸附作用。生诱导偶极矩，因此两者之

14、间互相吸引，产生吸附作用。与温度无关。与温度无关。C C 色散力色散力 非极性分子之间的引力属于色散力。当分子非极性分子之间的引力属于色散力。当分子由于外围电子运动及原子核在零点附近振动，正负电由于外围电子运动及原子核在零点附近振动，正负电荷中心出现瞬时相对位移时，会产生快速变化的瞬时荷中心出现瞬时相对位移时，会产生快速变化的瞬时偶极矩，这种瞬时偶极矩能使外围非极性分子极化，偶极矩，这种瞬时偶极矩能使外围非极性分子极化，反过来，被极化的分子又影响瞬时偶极矩的变化，这反过来，被极化的分子又影响瞬时偶极矩的变化，这样产生的引力叫色散力。样产生的引力叫色散力。色散力也与温度无关，且是普通存在的，因为

15、任何系色散力也与温度无关，且是普通存在的，因为任何系统中都有电子存在。色散能与外层电子数有关，随着统中都有电子存在。色散能与外层电子数有关，随着电子数的增多而增加。电子数的增多而增加。l上述各力的数值大小，对于各种物质是不一样的，取决上述各力的数值大小，对于各种物质是不一样的，取决于吸附物的性质。例如固体吸附剂表面的极性如果不均于吸附物的性质。例如固体吸附剂表面的极性如果不均匀而吸附物分子具有永久偶极矩，那末在吸附过程中起匀而吸附物分子具有永久偶极矩，那末在吸附过程中起主要作用的是定向力，色散力的能量相对较小；如果吸主要作用的是定向力，色散力的能量相对较小；如果吸附物是非极性分子，那未定向力等

16、于零，而在吸附过程附物是非极性分子，那未定向力等于零，而在吸附过程中起主要作用的是色散力。中起主要作用的是色散力。l换句话说，在分子间相互作用的总能量中，各种力所占换句话说，在分子间相互作用的总能量中，各种力所占的相对比例是不同的，主要取决于两个性质，即吸附物的相对比例是不同的，主要取决于两个性质，即吸附物的极性和极化度，极性越大，定向力作用越大；极化度的极性和极化度，极性越大，定向力作用越大；极化度越大，色散力的作用越大。诱导力是次级效应，计算结越大，色散力的作用越大。诱导力是次级效应，计算结果表明，其能量约为分子间力的总能量的果表明，其能量约为分子间力的总能量的5 5。D D 氢键力氢键力

17、 另一种特殊的分子间作用力是氢键力。它是一另一种特殊的分子间作用力是氢键力。它是一种介于库仑引力与范德华引力之间的特殊定向力，比诱种介于库仑引力与范德华引力之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都大。导力、色散力都大。吸附等温线吸附等温线固体在溶液中的吸附，是溶质和溶剂分子争夺表固体在溶液中的吸附，是溶质和溶剂分子争夺表面的净结果，即在固液界面上，总是被溶质和溶剂两面的净结果，即在固液界面上，总是被溶质和溶剂两种分子占满，如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂种分子占满，如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量m m应与溶浓中溶应与溶浓中溶

18、质的浓度和温度有关。质的浓度和温度有关。当温度一定时，吸附量只和浓度有关，当温度一定时，吸附量只和浓度有关，m=f(cm=f(c) ) ，这个函数关系称为这个函数关系称为吸附等温线吸附等温线。吸附等温线表示平衡吸附量，并可用来推断吸附吸附等温线表示平衡吸附量，并可用来推断吸附剂结构、吸附热和其他理化特性。剂结构、吸附热和其他理化特性。l由于吸附剂与吸附物之间的作用力不同，吸附剂表面由于吸附剂与吸附物之间的作用力不同，吸附剂表面状态不同，则吸附等温线也相应不同。状态不同，则吸附等温线也相应不同。l从现象上来看，生物分离中至少有四种可能的从现象上来看，生物分离中至少有四种可能的等温线，如图所示。等

19、温线，如图所示。吸附等温线当吸附剂与溶液中的溶质达到当吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量平衡时，其吸附量q q* *同溶液中同溶液中溶质的平衡应与温度有关。当溶质的平衡应与温度有关。当温度一定时，吸附量只和浓度温度一定时，吸附量只和浓度有关，有关，q q* * = = f(c)f(c) - - 吸附等吸附等温线。生物分离中至少有四种温线。生物分离中至少有四种等温吸附线等温吸附线( (见图见图) )。A)、Henry type在一定温度下，平衡时吸附剂吸附溶质浓度q*与液相溶质浓度c之间的关系为线性函数：m为分配系数。适应条件：在低浓度范围之内成立。当浓度较高时，上式无效。mcq *吸附等

20、温线B)、Freundlich type其经验公式为其中，k和n为常数，n一般在1-10之间。 Freundlich等温线可以描述大多数抗生素、类固醇、甾类激素等在溶液中的吸附过程。 C)、Langmuir typeS-为表面活性中心。基于上述平衡，及假定单分子层吸附，得Langmuir 型吸附平衡方程qmax为饱和吸附量，Kb为结合常数。当n个分子在一个活性中心发生吸附时，即存在此时有：当吸附剂对溶质的吸附作用非常大时，这时存在 n 10，或用前式表示Kb非常大，这时游离的溶质浓度对吸附浓度影响极小，接近不可逆吸附。D)、Rectangle type如在固定化单克隆抗体的免疫亲和吸附中，一般

21、存在 n 10。ASSAbKnKASnSAbnbnbcKcKqq1max*nbnbcKcKqq1max*nkcq/1*1 弗罗因德利希弗罗因德利希( (Freundlich) )等温线等温线弗罗因德利希提出了如下经验公式弗罗因德利希提出了如下经验公式式中式中 m为单位质量吸附剂上吸附的吸附质量，为单位质量吸附剂上吸附的吸附质量，c为吸为吸附质的平衡浓度；附质的平衡浓度；K和和n为经验参数，可从双对数坐为经验参数，可从双对数坐标图上曲线的截距和斜率求得。标图上曲线的截距和斜率求得。其对数形式是：其对数形式是：2 兰格缪尔兰格缪尔( (Langmuir) )等温线等温线单分子层吸附等温线方程式是由

22、兰格缪尔建立的。兰单分子层吸附等温线方程式是由兰格缪尔建立的。兰格缪尔方程式以下列假定为基础：格缪尔方程式以下列假定为基础：吸附是在吸附剂的吸附是在吸附剂的活性中心上进行的；这些活性中心具有均匀的能量，活性中心上进行的；这些活性中心具有均匀的能量，且相隔较远，因此吸附物分子间无相互作用力；每一且相隔较远，因此吸附物分子间无相互作用力；每一个活性中心只能吸附一个分子，即形成单分子吸附层。个活性中心只能吸附一个分子，即形成单分子吸附层。A为未被吸附的吸附质分子的浓度；为未被吸附的吸附质分子的浓度； A为未被吸附为未被吸附的吸附质分子。的吸附质分子。Langmuir吸附等温线吸附等温线 = C KA

23、DS / (1 + C KADS) 3 离子交换等温线离子交换等温线单价离子交换吸附也可用单价离子交换吸附也可用兰格缪尔等温吸附方程描兰格缪尔等温吸附方程描述述4 亲和吸附等温线亲和吸附等温线亲和吸附等温线，常类似于兰格缪尔吸附等温线，由亲和吸附等温线，常类似于兰格缪尔吸附等温线，由于是生物特异性结合，所以常为单分子层吸附。当然于是生物特异性结合，所以常为单分子层吸附。当然对每一体系都需用实验证实。对每一体系都需用实验证实。第三节几种常用的吸附剂第三节几种常用的吸附剂l吸附剂通常应具备以下特征：吸附剂通常应具备以下特征：对被分对被分离的物质具有较强的吸附能力、有较离的物质具有较强的吸附能力、有

24、较高的吸附选择性、机械强度高、再生高的吸附选择性、机械强度高、再生容易、性能稳定、价格低廉。容易、性能稳定、价格低廉。一、活性炭一、活性炭l吸附力强、分离效果好，价格低，来源方便。吸附力强、分离效果好，价格低，来源方便。但不同来源、制法、批号的吸附力不同，故难使其标准但不同来源、制法、批号的吸附力不同，故难使其标准化，结果难以重复。且色黑质轻，易污染环境。化，结果难以重复。且色黑质轻，易污染环境。（1 1）粉末状活性炭：颗粒极细，总表面积大，吸附能力）粉末状活性炭：颗粒极细，总表面积大，吸附能力强，吸附量大，但颗粒太细而影响过滤速度，需加压或强，吸附量大，但颗粒太细而影响过滤速度，需加压或减压

25、，操作麻烦。减压，操作麻烦。（2 2）颗粒活性炭：其表面积有所减少，吸附力和吸附量）颗粒活性炭：其表面积有所减少，吸附力和吸附量次于粉末状活性炭，流速较快，可控制。次于粉末状活性炭，流速较快，可控制。（3 3）锦纶活性炭：以锦纶为黏合剂将粉末活性炭制成）锦纶活性炭：以锦纶为黏合剂将粉末活性炭制成颗粒，总表面介于上述两者之间，但吸附力较两者弱，颗粒，总表面介于上述两者之间，但吸附力较两者弱，可用于分离两者吸附力太强不易洗脱的化合物。可用于分离两者吸附力太强不易洗脱的化合物。活 性 炭（Active carbon）活性炭种类活性炭种类颗粒大小颗粒大小表面积表面积吸附力吸附力吸附量吸附量洗脱洗脱粉末

26、活性炭粉末活性炭小小大大大大大大难难颗粒活性炭颗粒活性炭较小较小较大较大较小较小较小较小难难锦纶活性炭锦纶活性炭大大小小小小小小易易活性炭的选择活性炭的选择l根据所分离物质的特性，选择吸附力适当的活根据所分离物质的特性，选择吸附力适当的活性炭是成功的关键。性炭是成功的关键。l当欲分离物质不易被吸附时，选择吸附力强的当欲分离物质不易被吸附时，选择吸附力强的活性炭；反之，则选择吸附力弱的活性炭。活性炭；反之，则选择吸附力弱的活性炭。l首次分离样品时，一般先选用颗粒状活性炭，首次分离样品时，一般先选用颗粒状活性炭，如待分离的物质不能被吸附，则改用粉末状活如待分离的物质不能被吸附，则改用粉末状活性炭。

27、如待分离物质吸附后不能洗脱或难洗脱，性炭。如待分离物质吸附后不能洗脱或难洗脱，则改用锦纶活性炭。则改用锦纶活性炭。l活性炭是活性炭是非极性吸附剂非极性吸附剂，因此在水溶液中吸附力最强，在，因此在水溶液中吸附力最强，在有机溶剂中吸附力较弱。故水的洗脱能力弱，有机溶剂较有机溶剂中吸附力较弱。故水的洗脱能力弱，有机溶剂较强。强。水乙醇甲醇乙酸乙酯丙酮氯仿水乙醇甲醇乙酸乙酯丙酮氯仿l活性炭对不同物质的吸附能力有所不同，遵循以下规律：活性炭对不同物质的吸附能力有所不同，遵循以下规律：（1 1）对具有极性基团的化合物吸附力较）对具有极性基团的化合物吸附力较弱弱；（2 2）对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化

28、合物；）对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物；（3 3）对相对分子量大的化合物吸附力大于对相对分子量小的）对相对分子量大的化合物吸附力大于对相对分子量小的化合物。化合物。（4 4）一般碱性物质在中性下吸附，在酸性下解吸；酸性物质）一般碱性物质在中性下吸附，在酸性下解吸；酸性物质在中性下吸附，在碱性解吸。在中性下吸附，在碱性解吸。（5 5）吸附溶质的量在未达到平衡前随温度提高而增加。）吸附溶质的量在未达到平衡前随温度提高而增加。活性炭对物质的吸附规律活性炭的活化活性炭的活化l活性炭是一种强吸附剂，对气体吸附能力很大，活性炭是一种强吸附剂，对气体吸附能力很大，气体分子占据了活性炭的吸附表面，产造

29、成活气体分子占据了活性炭的吸附表面，产造成活性炭性炭“中毒中毒”，使其活力降低。，使其活力降低。l故使用前可加热烘干，以除去大部分气体，一故使用前可加热烘干，以除去大部分气体，一般的活性炭可在般的活性炭可在160160加热干燥加热干燥4 45h5h；锦纶受；锦纶受热易变形，可在热易变形，可在100100干燥干燥4 45h5h。二、硅胶二、硅胶l应用最广泛的极性吸附剂。应用最广泛的极性吸附剂。l可用可用SiOSiO2 2n nH H2 2O O表示，具有多孔性硅氧烷交链结表示，具有多孔性硅氧烷交链结构。表面具很多硅醇（构。表面具很多硅醇（SiSiOHOH）基团，能吸）基团，能吸附很多水分，加热即

30、能除去，但高温下附很多水分，加热即能除去，但高温下（500 500 ）硅胶的硅醇结构被破坏，失去活性。）硅胶的硅醇结构被破坏，失去活性。l优点：化学惰性，具较大吸附量，易制备不同优点：化学惰性，具较大吸附量，易制备不同类型、孔径、表面积的多孔性硅胶。类型、孔径、表面积的多孔性硅胶。l硅胶能吸附非极性化合物，也能吸附极性化合物，硅胶能吸附非极性化合物，也能吸附极性化合物，对极性化合物的吸附能力更大。对极性化合物的吸附能力更大。l硅胶的吸附能力与其本身的硅胶的吸附能力与其本身的含水量含水量相关，其吸附活相关，其吸附活性随含水量的增加而降低，小于性随含水量的增加而降低，小于1%1%时，活性最高，时，

31、活性最高，大于大于17%17%时，吸附力极低。时，吸附力极低。l硅胶易吸水，一般在硅胶易吸水，一般在110110活化活化1 12h2h后使用。后使用。l再生较容易，可用甲醇或乙醇充分洗涤，再以水洗，再生较容易，可用甲醇或乙醇充分洗涤，再以水洗，晾干，活化使用。晾干，活化使用。l也可用也可用5 51010倍体积的倍体积的1%NaOH1%NaOH，煮沸，煮沸30min30min，趁热过，趁热过滤，用水洗涤滤，用水洗涤3 3次，再加次，再加3 36 6倍量的倍量的5%5%醋酸煮沸醋酸煮沸30min30min，过滤，用水洗至中性，然后活化。，过滤，用水洗至中性，然后活化。三、氧化铝三、氧化铝l一种亲水

32、性吸附剂，吸附能力强，分离效果好，一种亲水性吸附剂，吸附能力强，分离效果好，重现性好。特别适用于亲脂性成分的分离。重现性好。特别适用于亲脂性成分的分离。l氧化铝价廉，再生容易，活性容易控制。氧化铝价廉，再生容易，活性容易控制。l但操作不便，手续繁琐，处理量有限，限制了但操作不便，手续繁琐，处理量有限，限制了在工业生产上的大规模应用。在工业生产上的大规模应用。（1 1）碱性氧化铝碱性氧化铝：直接由氢氧化铝高温脱水而得，：直接由氢氧化铝高温脱水而得，柱层析时一般用柱层析时一般用100100150150目，一般水洗脱液得目，一般水洗脱液得pHpH为为9 91010，经活化即可使用。主要用于碳氢化合，

33、经活化即可使用。主要用于碳氢化合物的分离，如甾体化合物、醇、生物碱、中性色物的分离，如甾体化合物、醇、生物碱、中性色素等对碱性稳定的成分。素等对碱性稳定的成分。（2 2）中性氧化铝中性氧化铝：用碱性氧化铝加入蒸馏水，在：用碱性氧化铝加入蒸馏水，在不断搅拌下煮沸不断搅拌下煮沸10min10min，倾去上清液，反复处理，倾去上清液，反复处理至水洗液的至水洗液的pHpH为为7.57.5左右，滤干活化后即可使用。左右，滤干活化后即可使用。中性氧化铝应用最广，常用于分离脂溶性生物碱、中性氧化铝应用最广，常用于分离脂溶性生物碱、脂类、大分子有机酸及酸碱溶液中不稳定的化合脂类、大分子有机酸及酸碱溶液中不稳定

34、的化合物（如酯、内酯）。物（如酯、内酯）。（3 3）酸性氧化铝：氧化铝用水调成糊状，加入）酸性氧化铝：氧化铝用水调成糊状，加入2mol/L2mol/L盐酸，使混合物对刚果红呈酸性反应。盐酸，使混合物对刚果红呈酸性反应。倾去上清液，用热水洗至溶液对刚果红呈弱紫倾去上清液，用热水洗至溶液对刚果红呈弱紫色，滤干活化备用。酸性氧化铝适用于天然和色，滤干活化备用。酸性氧化铝适用于天然和合成的酸性色素、某些醛和酸、酸性氨基酸和合成的酸性色素、某些醛和酸、酸性氨基酸和多肽的分离。水洗液多肽的分离。水洗液pHpH为为4 44.54.5l氧化铝的吸附活性也与含水量关系很大，吸附氧化铝的吸附活性也与含水量关系很大

35、，吸附能力随含水量增多而降低。能力随含水量增多而降低。l氧化铝使用前也需在一定条件下（氧化铝使用前也需在一定条件下（150 2h150 2h）除去水分以使其除去水分以使其活化活化。四、羟基磷灰石四、羟基磷灰石l又名羟基磷酸钙又名羟基磷酸钙CaCa5 5(PO(PO4 4) )3 3OHOH，简称，简称HAHA。l在无机吸附剂中，羟基磷灰石是在无机吸附剂中，羟基磷灰石是唯一唯一适用于生适用于生物活性高分子物质分离的吸附剂。物活性高分子物质分离的吸附剂。l一般认为羟基磷灰石对蛋白质的吸附作用主要一般认为羟基磷灰石对蛋白质的吸附作用主要是其中的是其中的CaCa2+2+与蛋白质负电基团结合，其次是与蛋

36、白质负电基团结合，其次是羟基磷灰石的羟基磷灰石的POPO4 43 3与蛋白质表面的正电基团与蛋白质表面的正电基团相互反应。相互反应。l羟基磷灰石羟基磷灰石吸附容量高吸附容量高，稳定性好（在温，稳定性好（在温度小度小于于8585，pHpH为为5.55.510.010.0均可使用）。均可使用）。l羟基磷灰石制备步骤比较繁琐，但操作方便，羟基磷灰石制备步骤比较繁琐，但操作方便，原料容易获得，是蛋白质纯化的有效方法之一。原料容易获得，是蛋白质纯化的有效方法之一。羟基磷灰石的预处理和再生羟基磷灰石的预处理和再生l预处理：羟基磷灰石为干粉时，要先在蒸馏水中浸泡，使其膨胀度达到23ml/g后，再按1：6体积

37、加入缓冲液悬浮，以除去细小颗粒。l再生：用过的羟基磷灰石柱再生时，要先挖去顶部的一层羟基磷灰石，然后用1倍床体积的1mol/L NaCl溶液洗涤，接着用4倍床体积的平衡液洗涤平衡。羟基磷灰石的使用注意事项羟基磷灰石的使用注意事项l羟基磷灰石悬浮液需用旋涡振荡器混合需用旋涡振荡器混合，若用磁棒或玻璃棒搅拌时，羟基磷灰石的晶体结构会被破坏。l忌用柠檬酸缓冲溶液和pH小于5.5的缓冲溶液。五、聚酰胺粉五、聚酰胺粉l聚酰胺是一类化学纤维原料，又称尼龙或锦纶。聚酰胺是一类化学纤维原料，又称尼龙或锦纶。由己二酸与己二胺聚合而成的叫锦纶由己二酸与己二胺聚合而成的叫锦纶6666，由己，由己内酰胺聚合而成的叫锦

38、纶内酰胺聚合而成的叫锦纶6 6，因都含有大量的，因都含有大量的酰胺基团酰胺基团，故统称聚酰胺。，故统称聚酰胺。l适用分离含酚羟基、醌基的成分，如黄酮、酚适用分离含酚羟基、醌基的成分，如黄酮、酚类、鞣质、蒽醌类和芳香族酸类等。类、鞣质、蒽醌类和芳香族酸类等。l聚酰胺通过与被分离物质形成聚酰胺通过与被分离物质形成氢键氢键而产生吸附作用。而产生吸附作用。各种物质由于与聚酰胺形成氢键的能力不同，吸附各种物质由于与聚酰胺形成氢键的能力不同，吸附力也不同。力也不同。l一般说，形成氢键的基团（如酚羟基）多，吸附力一般说，形成氢键的基团（如酚羟基）多，吸附力大，难洗脱；具有对、间位取代基团和化合物比具大，难洗

39、脱；具有对、间位取代基团和化合物比具有邻位取代基团的化合物吸附力大；芳核及共轭双有邻位取代基团的化合物吸附力大；芳核及共轭双键多者吸附大；形成分子内氢键者吸附力小。键多者吸附大；形成分子内氢键者吸附力小。l通常在通常在碱性溶液碱性溶液中聚酰胺和其他化合物形成氢键的中聚酰胺和其他化合物形成氢键的能力最弱，有机溶剂中其次，在能力最弱，有机溶剂中其次，在水中最强水中最强。第四节影响吸附过程的因素第四节影响吸附过程的因素一、吸附剂的性质一、吸附剂的性质l吸附剂的结构决定其理化性质，理化性质决定其吸附效吸附剂的结构决定其理化性质，理化性质决定其吸附效果。果。l一般要求吸附剂的吸剂容量大，吸附速度快，机械

40、强度一般要求吸附剂的吸剂容量大，吸附速度快，机械强度好，容易解吸。好，容易解吸。l吸附容量与比表面有关，比表面积大，空隙度越高，吸吸附容量与比表面有关，比表面积大，空隙度越高，吸附容量就越大。附容量就越大。l吸附速度：颗粒度越小，吸附速度快。吸附速度：颗粒度越小，吸附速度快。l孔径分布适当，有利于吸附物向空隙中扩散，所以吸附孔径分布适当，有利于吸附物向空隙中扩散，所以吸附分子量大的物质时，应选择孔径大的吸附剂。分子量大的物质时，应选择孔径大的吸附剂。二、吸附物的性质二、吸附物的性质l（1 1）溶质分子结构：一般芳香族化合物较脂肪族化）溶质分子结构：一般芳香族化合物较脂肪族化合物易吸附，不饱和链

41、化合物较饱和链化合物易吸附；合物易吸附，不饱和链化合物较饱和链化合物易吸附；同系物中，大分子有机物较小分子易吸附。同系物中，大分子有机物较小分子易吸附。l（2 2）溶质在溶液中的溶解度：溶解度愈小愈易吸附。）溶质在溶液中的溶解度：溶解度愈小愈易吸附。l（3 3）离解情况：吸附物若在介质中发生离解，其吸）离解情况：吸附物若在介质中发生离解，其吸附量下降。如两性化合物，在非极性或低极性介质中，附量下降。如两性化合物，在非极性或低极性介质中，离解甚微离解甚微l（4 4）形成氢键情况：吸附物若能与溶剂形成氢键，）形成氢键情况：吸附物若能与溶剂形成氢键，则吸附物极易溶于溶剂中，不易被吸附剂吸附。若能则吸

42、附物极易溶于溶剂中，不易被吸附剂吸附。若能与吸附剂形成氢键，则可提高吸附量。与吸附剂形成氢键，则可提高吸附量。三、三、溶剂溶剂的影响的影响l一般吸附物溶解在单溶剂中易被吸附，而溶解在混合溶剂中不易被吸一般吸附物溶解在单溶剂中易被吸附，而溶解在混合溶剂中不易被吸附。附。四、溶液四、溶液pHpH值的影响值的影响lpHpH值可控制化合物的解离度，使化合物呈分子状态，有利于吸附。值可控制化合物的解离度，使化合物呈分子状态，有利于吸附。五、溶液五、溶液温度温度的影响的影响l吸附热越大，温度对吸附的影响越大。吸附热越大，温度对吸附的影响越大。l吸附物的溶解度随温度的升高而增大，不利于吸附。吸附物的溶解度随

43、温度的升高而增大，不利于吸附。l在低温下，吸附过程往往在短时间内达不到平衡，而升温会使吸附速在低温下，吸附过程往往在短时间内达不到平衡，而升温会使吸附速度加快，出现吸附量增加。度加快，出现吸附量增加。l对蛋白质或酶类，被吸附的分子处于伸展状态，此时吸附是一个吸热对蛋白质或酶类，被吸附的分子处于伸展状态，此时吸附是一个吸热过程，在这种情况下，温度升高，会增加吸附量。过程，在这种情况下，温度升高，会增加吸附量。六、其他组分的影响六、其他组分的影响l当溶液中存在两种以上溶质（如盐类）时，或互相促进，或干扰或互当溶液中存在两种以上溶质（如盐类）时，或互相促进，或干扰或互不干扰等。不干扰等。第五节大孔网

44、状聚合物吸附剂第五节大孔网状聚合物吸附剂 l又称又称大孔吸附树脂大孔吸附树脂，与大孔网状离子交换树脂，与大孔网状离子交换树脂具相同的大网格骨架（聚合时加入了致孔剂，具相同的大网格骨架（聚合时加入了致孔剂，聚合结束后又将其除去，留下了永久性孔隙），聚合结束后又将其除去，留下了永久性孔隙），一般为白色球形颗粒。一般为白色球形颗粒。l与大孔网状离子交换树脂不同的是在其骨架上与大孔网状离子交换树脂不同的是在其骨架上未引入可进行交换的活性基团，借助于范德华未引入可进行交换的活性基团，借助于范德华力从溶液中吸附各种物质。力从溶液中吸附各种物质。l选择性好、解吸容易、理化性质稳定、机械强选择性好、解吸容易、

45、理化性质稳定、机械强度好、可反复使用和流体吸力较小。度好、可反复使用和流体吸力较小。l其孔隙大小、骨架结构和极性，可按照需要，其孔隙大小、骨架结构和极性，可按照需要，选择不同的原料和合成条件而改变，适合吸附选择不同的原料和合成条件而改变，适合吸附各种有机物。各种有机物。l与大孔网状离子交换树脂不同，无机盐对大孔与大孔网状离子交换树脂不同，无机盐对大孔吸附树脂的吸附没有影响，反而可增大其吸附吸附树脂的吸附没有影响，反而可增大其吸附量，故使用时量，故使用时不需考虑盐类不需考虑盐类的存在。的存在。l但价格昂贵，吸附效果易受流速以及溶质浓度但价格昂贵，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响。等因素的

46、影响。大孔网状聚合物吸附剂的类型和结构大孔网状聚合物吸附剂的类型和结构 l按骨架极性的强弱分类：按骨架极性的强弱分类：l非极性吸附树脂：苯乙烯交联而成，交联剂为二乙非极性吸附树脂：苯乙烯交联而成，交联剂为二乙烯苯，又称芳香族吸附剂。烯苯，又称芳香族吸附剂。l中等极性吸附树脂：甲基丙烯酸酯交联而成，交联中等极性吸附树脂：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。剂亦为甲基丙烯酸酯，故又称脂肪族吸附剂。l极性吸附剂：丙烯酰胺或亚砜经聚合而成，通常含极性吸附剂：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。有硫氧、酰胺、氮氧等基团。大孔网状聚合物吸附剂吸附机制大孔

47、网状聚合物吸附剂吸附机制 l非离子型共聚物，借助于范德华力从溶液中吸非离子型共聚物，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、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。通常物理性能以及与溶质、溶剂的性质有关。通常遵循以下规律：遵循以下规律：l非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质；非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质；l极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质；极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质；l中等极性吸附剂兼有以上两种能力中等极性吸附剂兼有以上两种能力吸附剂的选择依据吸附剂的选择依据l除吸附分子的除吸附分子的极性极性外，

48、吸附分子的外，吸附分子的大小大小是选择大是选择大孔吸附树脂的因素之一，分子较大的吸附物，应孔吸附树脂的因素之一，分子较大的吸附物，应选用大孔径的吸附树脂，但孔径增大，吸附表面选用大孔径的吸附树脂，但孔径增大，吸附表面积就要减少。经验表明，孔径等于吸附物分子直积就要减少。经验表明，孔径等于吸附物分子直径的径的6 6倍比较合适。倍比较合适。l吸附酚等分子较小的物质，宜选用孔径小、表面吸附酚等分子较小的物质，宜选用孔径小、表面积大的积大的XADXAD4 4，而吸附烷基苯磺酸钠，则宜用孔，而吸附烷基苯磺酸钠，则宜用孔径较大，表面积较小的径较大，表面积较小的XADXAD2 2吸附剂。吸附剂。吸附剂的预处理吸附剂的预处理l大孔吸附树脂在使用前要预处理，特别是新购大孔吸附树脂在使用前要预处理，特别是新购买的，含有许多脂溶性杂质，要用丙酮在索氏买的，含有许多脂溶性杂质，要用丙酮在索氏提取器中加热洗脱提取器中加热洗脱3 34d4d才能除尽，否则影响才能除尽，否则影响其吸附性能。其吸附性能。l一般情况下，用水洗去树脂的表面浮渣，用乙一般情况下，用水洗去树脂的表面浮渣，用乙醇溶胀醇溶胀24h24h后，湿法装入柱内，继续用乙醇清后，湿法装入柱内，继续用乙醇清洗至流出液与水洗至流出液与水1:51:5混合不呈乳白色，然后大混合不呈乳白色，然后