【精选】树脂吸附分离技术
第三章(一)大孔树脂吸附分离技术
六、大孔树脂的结构、组成、原理、类型与规格
1. 结构 大孔吸附树脂是近20余年发展起来的，它是一种新型非 离子型高分子聚合物吸附剂，一般为白色球形颗粒，粒 度为20～60目。 大孔树脂的宏观小球系由许多彼此间存在孔穴的微观小 球组成。如果把一个宏观小球比做远看的一簇葡萄，那 么每一个微观小球就相当于近看的一颗小葡萄，小葡萄 间存在孔穴的总体积与一簇葡萄体积之比，称为孔度， 小葡萄之间的距离称孔径。所有小葡萄的面积之和就是 一簇葡萄的表面积，亦即树脂的表面积。如果以单位质 量计算，将此表面积除以一簇葡萄的质量，即得比表面 积(m2／g)。
(2)使用说明书
说明书内容包括：①所用树脂性能简介、主要添加 剂种类与名称；②未聚合单体、交联剂、主要添加 剂种类与名称；③树脂安全性动物实验资料，包括 树脂及其粉碎物(XX目)、预处理前后洗脱溶剂浓缩 液等样品的规范化急性、长期毒性试验结果，或其 他能证明其安全性的资料；④使用注意事项，根据 树脂的物理化学性能及其影响吸附的因素，明确指 出新树脂的预处理、上柱吸附、洗脱、再生、贮存 等正确操作方法，及可能出现异常情况的处理方法， 以保障树脂的正常使用；⑤树脂有效使用期的参考 值；⑥生产厂家及生产许可证合法证件。
（2）固定床吸附装置
该装置实际上是一种常规的离子交换柱，常用的为 几百升至几百立方米的不锈钢或搪瓷柱，下部或上、 下部装有80目的滤网（实验室则常用玻璃柱）。 这种吸附树脂是固定的，溶液是流动的，因而被称 为动态吸附。固定床因装填的不均匀性、气泡、壁 效应或沟流的存在，吸附饱和层面的下移常是不整 齐的，即存在所谓“偏流”现象。并且当吸附过程 临近结束，部分吸附质从柱子随溶剂漏出时，柱子 底部的树脂层尚未达到吸附平衡，因而柱式吸附时 树脂的负载量可能会有些变化。
树脂吸附法
树脂吸附法树脂吸附法是一种常见的分离和纯化技术，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
本文将介绍树脂吸附法的原理、应用以及未来的发展方向。
一、树脂吸附法的原理树脂吸附法是利用树脂材料对目标物质的选择性吸附，通过控制吸附条件实现目标物质的分离和纯化。
树脂是一种具有高度交联结构的高分子材料，具有较大的比表面积和一定的孔隙结构，可以与溶液中的目标物质发生物理或化学吸附作用。
树脂吸附法通常包括以下几个步骤：1. 预处理：将树脂材料进行处理，如去除杂质、活化等，以增加吸附效果。
2. 吸附：将待处理溶液与树脂接触，并通过搅拌或静态接触等方式使目标物质与树脂发生吸附作用。
3. 分离：通过物理或化学手段将树脂与溶液中的其他成分分离，得到富集的目标物质。
4. 再生：将吸附后的树脂进行再生，去除吸附的目标物质，使树脂恢复到可重复使用的状态。
树脂吸附法在许多领域都有广泛应用。
以下将介绍几个典型的应用案例。
1. 生物制药领域：树脂吸附法被广泛用于蛋白质的纯化过程中。
通过选择性吸附，可以将目标蛋白质从复杂的混合物中分离出来，并去除其他杂质。
同时，树脂吸附法还可用于寡核苷酸、病毒等生物大分子的纯化。
2. 环境领域：树脂吸附法可用于水处理过程中的有机物去除。
树脂材料对有机物具有较高的亲合性，可将水中的有机污染物吸附到树脂表面，从而净化水质。
此外，树脂吸附法还可用于废气处理、固体废物处理等环境问题的解决。
3. 化学合成领域：树脂吸附法常用于合成反应中的产物纯化。
通过选择性吸附，可以将目标产物从反应混合物中分离出来，并去除催化剂、副产物等杂质。
树脂吸附法在有机合成、药物合成等领域有着重要的应用价值。
三、树脂吸附法的发展方向随着科学技术的不断进步，树脂吸附法也在不断发展。
以下将介绍几个树脂吸附法的发展方向。
1. 新型树脂材料的研发：目前已有许多不同类型的树脂材料可供选择，但仍有一些目标物质无法通过现有树脂实现有效吸附。
因此，研发新型树脂材料，以提高吸附效果和选择性，是树脂吸附法发展的重要方向。
大孔吸附树脂分离技术
比表面积
➢比表面积=表面积/质量
单位m2/g
➢树脂颗粒的外表面积很小，一般在0.1 m2/g左右，但
内部孔洞的表面积很大，可达500-1000 m2/g ，这是树
脂良好吸附的基础。
二、吸附原理
快写 笔记
➢大孔吸附树脂是吸附性和分子筛性原理相结合 的分离材料。
➢它的吸附性是由于范德华引力或产生氢键的结 果。分子筛性是由于其本身多孔性结构所决定的。
恒流泵
A 前面
B 上面
装置的连接
操作流程 药液 水
洗脱剂 再生剂
分段收集 检测器/过程控制器
树脂→预处理→上样→吸附→洗脱→收集洗脱液→回收、浓 缩→干燥→成品
操作步骤①——树脂的预处理
➢预处理的目的：为了保证制剂最后用药安全，提高树 脂洁净度。树脂中含有残留的未聚合单体，致孔剂， 分散剂和防腐剂对人体有害。 ➢主要步骤 ①用水除去水溶性杂质 ②用有机溶剂除去脂溶性杂质 ③再用吸附介质除去残留的其它溶剂，以免影响树脂 的吸附量
同者合并。
极性MR：极性较强的溶剂洗脱能力强
酸性化合物：碱解吸
流速：流速过快，载样量少；分离碱效性化果合差物；：酸速解度吸慢，载样
量大，分离效果好，实验周期长。一般1.5BV/h为佳。
操作步骤⑤——再生
• 再生的目的：除去洗脱后残留的强吸附性杂质，以免 影响下一次使用过程中对于分离成分的吸附。
• 简单再生的方法：一般是用无水乙醇或95%乙醇洗脱 至无色后，树脂柱即已再生。然后用大量水洗去醇， 可用于相同植物成分的分离。
将柱中水放至接近柱床平面，将样品液以一定的流速 加到柱的上端进行吸附，一边从柱中放出原有溶剂。 注意控制流速。
操作步骤④——解吸（洗脱）
大孔吸附树脂吸附分离技术
H－107
D－ l D－ 2 南开大学 化工厂 D－ 3 D－ 4 D－ 5 D－ 6 D－ 8
苯乙烯 非极性 1000-1300
苯乙烯 非极性 乙基 非极性 苯乙烯 乙基 非极性 苯乙烯 乙基 非极性 苯乙烯 乙基 非极性 苯乙烯 乙基 非极性 苯乙烯 乙基 非极性 苯乙烯 466 712 7.3 6.6 382 13.3 55-59 65-70 43-48 74-78 62-66 1.20-1.24 2.10-2.15 0.73-0.77 2.88-2.92 1.25-1.29
沉降密度：干树脂重量（W）与水 中沉降后的体积（V）的比值。是树脂 体积与重量的换算参数，可用于准确评 价大孔吸附树脂吸附、洗脱效果。
比上柱量：达吸附终点时，单位质量干树 脂吸附夹带成分的总和。用于评价树脂吸附、 承载能力。比上柱量越大，承载能力越强，是 确定树脂用量的关键参数。计算公式为： S＝（M上－M残）／W 其中M上为上柱溶液中指标成分的质量（上 柱溶液体积×指标成分浓度）；或以上柱溶液 相当于药材质量表示，则为上柱溶液体积与单 位体积浸出液相当于药材质量的乘积。M残为 过柱流出液中指标成分的质量（过柱流出液体 积×指标成分浓度）。W为干树脂重量。
树脂吸附法分离蛋清溶菌酶的原理
树脂吸附法分离蛋清溶菌酶的原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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树脂吸附技术方案
树脂吸附技术方案引言树脂吸附技术是一种常见且广泛应用于化工领域的技术，通过树脂对溶液中目标物质的吸附作用，实现了分离和纯化的目的。
本文将介绍树脂吸附技术的原理、应用领域以及技术方案的设计与优化。
原理树脂吸附技术的核心原理是利用树脂材料对溶液中的目标物质进行选择性吸附。
树脂是一种高分子化合物，其具有多孔结构和较大的比表面积，能够与目标物质之间产生吸附作用。
树脂的吸附作用是通过树脂表面上的活性位点与目标物质之间的相互作用实现的。
树脂通过静电相互作用、氢键作用、范德华力等方式与目标物质进行吸附，较为常见的树脂类型包括离子交换树脂、吸附树脂和分子筛等。
应用领域树脂吸附技术在各个领域都有广泛的应用，特别是在以下几个方面：1.生物制药：树脂吸附技术在生物制药工艺中起到了关键作用。
通过选择性吸附，可以将目标物质与杂质分离，实现纯化过程。
同时，树脂吸附技术还可以用于蛋白质的富集和分离。
2.环保治理：树脂吸附技术在环境工程领域中也有广泛应用。
例如，可将树脂应用于废水处理过程中，对有害物质进行吸附，达到净化水质的目的。
此外，树脂吸附技术还可以用于大气污染控制、土壤修复等方面。
3.食品工业：树脂吸附技术在食品工业中用于提取和纯化天然色素、香料等物质。
通过选择性吸附，可以使得目标物质与非目标物质分离，提高产品的纯度和质量。
4.药物分析：树脂吸附技术在药物分析中起到了重要作用。
通过将样品与树脂接触，可以提高样品的纯度，去除杂质。
同时，树脂吸附技术还可以用于药物测定、鉴别和质量控制等方面。
技术方案的设计与优化树脂吸附技术的技术方案设计与优化需要考虑以下几个方面：1.树脂选择：根据目标物质的性质和吸附需求，选择合适的树脂材料。
不同的树脂具有不同的吸附性能和选择性，因此需要根据具体需求进行选择。
2.树脂填充：树脂填充是技术方案中一个重要的环节。
树脂的填充方式和填充量会对吸附性能产生影响。
合理的填充方式和填充量可以提高吸附效率和纯化效果。
树脂吸附_??????
树脂吸附
树脂吸附是一种常用的分离和净化技术，通过将含有目标化合物的溶液通过树脂床，使目标化合物在树脂上吸附，而非目标化合物在溶液中保持溶解态，从而实现目标化合物的分离和富集。
树脂作为吸附剂具有一定的选择性，可以根据不同的分离目标选择不同类型的树脂。
树脂的吸附性质和选择性可以通过调节树脂的化学结构、物理性质和表面性质来实现。
在树脂吸附过程中，通常先将树脂材料与目标溶液接触，并采用适当的操作条件（如温度、pH值、流速等），使目标化合物在树脂上发生吸附。
随后，通过改变操作条件（如温度、pH值等），使目标化合物从树脂上解吸或洗脱下来，得到纯化的目标化合物。
最后，树脂可以经过再生处理，使其恢复吸附性能。
树脂吸附广泛应用于医药、食品、化工、环境等领域，用
于分离和提纯各种有机和无机物质，如蛋白质、抗生素、
核酸、有机分子等。
同时，树脂吸附也具有操作简便、高
效率、适用范围广等优点，因此受到了广泛的关注和应用。
树脂分离技术
树脂分离技术树脂分离技术是一种常用的化学分离技术，广泛应用于各个领域。
本文将从树脂分离技术的基本原理、应用领域以及未来发展趋势等方面进行介绍。
一、树脂分离技术的基本原理树脂分离技术是利用树脂材料对溶液中的目标物质进行吸附、吸附、交换或选择性渗透的分离方法。
树脂通常是由高分子材料制成，具有一定的孔隙结构和吸附性能。
树脂的选择通常基于目标物质的特性和分离要求。
树脂分离技术通常包括固定床吸附、批量吸附和渗透分离等。
1. 生物制药领域：树脂分离技术在生物制药领域中被广泛应用于蛋白质纯化、多肽合成和基因工程制药等方面。
通过调节树脂材料的性质和操作参数，可以实现对不同目标物质的高效分离纯化。
2. 食品加工领域：树脂分离技术在食品加工领域中常用于色素、香料、抗氧化剂等物质的提取和纯化。
例如，利用树脂吸附技术可以有效地分离提取植物中的天然色素，用于食品着色剂的生产。
3. 环境保护领域：树脂分离技术在环境保护领域中被广泛应用于废水处理、废气净化和固体废物处理等方面。
通过树脂分离技术可以有效地去除废水中的重金属离子、有机物和其他污染物，达到净化水质的目的。
4. 化学工业领域：树脂分离技术在化学工业中被广泛用于有机合成和分离纯化过程中。
例如，利用树脂吸附技术可以实现对有机废物的回收利用，减少环境污染。
三、树脂分离技术的发展趋势1. 新型树脂材料的开发：随着科学技术的不断进步，新型树脂材料的开发将成为树脂分离技术发展的重要方向。
新型树脂材料具有更高的吸附容量、更好的选择性和更快的吸附速度，可以提高分离效率和降低成本。
2. 多功能树脂的应用：多功能树脂是一种具有多种吸附性能的树脂材料，可以同时吸附、分离多种目标物质。
多功能树脂的应用将进一步提高分离纯化的效率和选择性。
3. 连续流动分离技术的发展：传统的树脂分离技术通常采用固定床吸附或批量吸附的方式，存在操作复杂、效率低下的问题。
连续流动分离技术的发展将实现对树脂分离过程的自动化和连续化，提高分离效率和降低成本。
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1.2 离子交换树脂
阳离子交换反应： RSO3-H+ + Na+→ RSO3-Na+ + H+
阴离子交换反应：
RN(CH3)3+OH- + Cl- → RN(CH3)3+ Cl- + OH-
表 1 主要离子交换基团及其结构
强酸性 0-99
弱酸性 100-199 强碱性 200-299
RN(CH3)3OH柱
树脂一般采用强酸型阳离子交换树脂如001×7和强碱 型阴离子交换树脂如201×7 ； 由于交换容量不同，实验中通常采用一根阳离子交换 柱和二根阴离子交换柱。混合柱也应按等交换容量比例 混合； 混合柱的作用：由于离子交换是可逆反应，经过阳离 子交换柱和阴离子交换柱处理的去离子水，还存在着微 量未交换的离子。若让它再通过混合柱，由于两种交换 过程同时进行，离子交换后生成的H+和OH-结合成水而 除去，进一步提高了水的质量。实验室精制去离子水可 采用 5cm×100cm混合柱处理一次去离子水。
吸附分离技术和理论
1 吸附分离介质
1.1 吸附剂（adsorbent）
● 活性炭：憎水性，脱色、脱臭、废气处理。 ●多孔树脂：聚苯乙烯，聚丙烯酸树脂。 ●硅胶、氧化铝等吸附剂。
●分子筛：筛分作用，除水，混合物分离。
生物大分子层析专用：纤维素凝胶，琼脂糖凝
胶，葡聚糖凝胶，聚丙烯酰胺凝胶和羟基磷灰石。
名 烯 酸 系系 吡 系 烯
称系性
啶 系
系
离子交换剂性能的评价
交换容量：mmol/g干树脂，或mmol/ml湿
树脂，3.6-4.5mmol/g干树脂。
交联度：与孔隙、机械强度有关。 溶胀度：一般，强酸性阳离子交换树脂由
Na转变成H型，强碱性阴离子交换树脂由Cl 型转变成OH型，其体积均增加约5%，近70 ％弱丙烯酸系。
弱碱性 300-399
磺酸基
—SO3-
羧甲基
—COO-
三甲氨基 （季铵盐）
—N+(CH)3
二乙氨基乙基 （DEAE)
（伯、仲、叔胺）
吸附与离子交换树脂
D001 D152 201×4 307 X-5 AB-8 SP207 Amberlite IR 120 Na Amberlite IRA 958C1
离子交换树脂的命名
D001×7
交换剂的百分含量 连接号 顺序号 骨架名称 酸碱性 大孔型 D指大孔型树脂，没有D指凝胶型树脂。
离子交换树脂的命名
序号 0 1 2 3 4 5 6
酸 强 弱 强弱 螯 两 氧
碱 酸 酸 碱碱 合 性 化
性 性 性 性性 性
还
原
性
骨 苯 丙 酚环 乙 尿 氯
架 乙 烯 醛氧 烯 醛 乙
Байду номын сангаас
树脂再生
阳离子交换柱和阴离子交换柱分别逆流 通过5%HCl和5%NaOH； 混合柱应先“比重1.2盐水浮选”分离， 然后在分别再生。
固定床吸附特点
效率较高，无返混； 再生周期长； 压降大，粒子阻塞。
5 搅拌釜吸附
搅拌釜（Stiired tank）： 单级、多级（逆流、错流）、间歇式、
连续搅拌式，如高粘度糖浆用粉状 活性炭吸附。
1.0 0.9
c/co
0.05
穿透点 VE 体积 VB 饱和点
QB=COVB — COVε QE=QB+1/2(COVE-COVB)
影响柱交换容量的因素
填料的特性：交换容量、比表面大小 装填情况： 操作条件：流速
去离子水的制备
自来水
过滤
R-SO3H柱
RN(CH3)3OH柱
去离子水
混合柱
离子交换树脂的预处理
• 1、水浸泡4-6 h，清洗 • 2、酸浸泡（4%HCl），清洗 • 3、碱浸泡（4%NaOH），清洗 • 4、转型
2 吸附平衡理论
2.1 吸附等温线
• 低浓度：亨利Henry：q＝mc • 浓度较高时： Langmuir方程：q＝qmc/(kd+c) Freudlich方程：q＝kcβ 0.1＜β＜1
活性炭是工业上普遍使用的吸
附剂，常用于脱色和除臭。
吸附树脂
+
苯乙烯 骨架
二乙烯苯
聚苯乙烯
交联剂
聚苯乙烯树脂
吸附树脂特性
吸附树脂与活性炭相比：吸附选择性高，易于 解吸。 适用于从水溶液中分离低极性或非极性化合物。
吸附树脂预处理
1、水浸泡4-6 h，清洗 2、乙醇浸泡，清洗 3、酸浸泡（4%HCl），清洗 4、碱浸泡（4%NaOH），清洗
q/(mg/g)
C0=1mg/mL 5mg/mL 10mg/mL 50mg/mL 100mg/mL c/(mg/mL)
3 常用操作方式
1) 分批操作法： 静态操作法
2) 固定床操作法： 动态操作法
4 固定床吸附操作
1.0
c/co
0.05
图6.14 固定床吸附操作
穿透点 体积
图6.15 穿透曲线