制药分离工程吸附培训课件

ຫໍສະໝຸດ 制药分离工程吸附21
9.1.3 吸附平衡
工业上常用沸石有3A、10X、13X和ZSM5型。
用于石油馏分的分离、各种气体和液体的干燥 ，如分离二甲苯，空气中分离氧气。
M m /2 [m2 O A 3•n l S 2]• ilO H 2 O
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分子筛结构图
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吸附树脂
5）吸附树脂 具有网状结构的高分子聚合物， 常用的有聚苯乙烯树脂和聚丙烯酸树脂。吸附树 脂有强极性、弱极性、非极性、中极性4大类。
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吸附法特点
1）从稀溶液中分离出溶质，由于受固体吸附剂 的限制，处理能力较小；
2）操作条件温和，对溶质的作用较小，适用于 热敏性物质的分离，如蛋白质分离；
3）吸附是自发过程，吸附时放出热量。
4) 溶质和吸附剂间的吸附平衡关系通常是非线 性关系。
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2．吸附的分类
1）物理吸附（范德华吸附）： 吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附。 物理吸附分离在原理上有四种类型： 选择性吸附 、分子筛效应 、微孔的扩散和微 孔中的凝聚 。
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活性炭
活性炭对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合
物，对大分子化合物的吸附力大于小分子化合物。 利用吸附性的差别，可将水溶性芳香族物质与脂 肪族物质分开，单糖与多糖分开，氨基酸与多肽 分开。
回收气体中的有机气体，脱除废水中的有机物，脱 除水溶液中的色素。
一般用稀盐酸、乙醇、水洗净，在80℃干燥后即可 用。
3）气体中痕量物质的吸附分离，如纯氮、纯氧的制取。
4）分离某些精馏难以分离的物系，如烷烃、烯烃、芳香 烃馏分的分离。
5）废气和废水的处理。
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4.吸附应用
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9.1.2吸附剂及其特性
1.工业吸附剂满足要求
1）具有较大的比表面 吸附容量大；
150～1500 m2/g
2）选择性高 吸附剂对不同的吸附质具有不 同的吸附能力（吸附量或吸附速率），其差异愈显 著，分离效果愈好；
用于废水中的有机物处理、天然产物和生物 化学品的分离与精制和溶液脱色。
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树 脂 结 构
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大
孔
树
脂
吸
A
D
附
S-
银
15 树
杏
脂
叶
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3．吸附剂的性能
1）密度
填充密度B（体积密度） 是指单位填充体积的
吸附剂质量。通常将烘干的吸附剂装入量筒中， 摇实至体积不变，此时吸附剂的质量与其所占的 体积比称为填充密度。
2）化学吸附：吸附质和吸附剂分子间的化学
键作用力所引起的吸附。其结合力大，放热量与
化学反应热数量级相当，过程往往不可逆。化学
吸附在催化中起重要作用，分离过程中较少使用
。
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物理吸附与化学吸附的比较
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3．三类吸附过程
1）变温吸附。吸附通常在室温下进行，而解吸在 直接或间接加热吸附剂的条件下完成，利用温度 的变化实现吸附和解吸再生循环操作。
3）具有一定的机械强度, 抗磨损；
4）有良好的物理及化学稳定性 耐热和耐腐蚀 ；
5）容易再生；6）制易药分得离工，程吸价附 廉。
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2．工业用吸附剂
• 天然的吸附剂 如硅藻土、白土、天然沸石等。
• 人工制作的吸附剂 活性炭、活性氧化铝、硅胶、分子筛、有机树脂
吸附剂等。
1）活性炭 -非极性吸附剂。具有很高的比表面 积，活性炭表面上的官能团较少，对烃类及衍生物 的吸附能力强。化学稳定性好，抗酸耐碱，热稳性 高，再生容易。活性炭的作为吸附剂，在水溶液中 最强，在有机溶剂中则较低弱。故水的洗脱能力最 弱，而有机溶剂则较强。
对于分离生物碱类的分离较为理想。但碱性氧
化铝不宜用于醛、酮、酯、内酯等类型的化合物分 离。不宜用于酸性成分分离
用于气体的干燥和液体的脱水，如芳烃等化工
产品的脱水；空气、氢气、氯气、氯化氢和二氧化
硫等气体的干燥。
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分子筛
4）分子筛 沸石分子筛-沸石，强极性的吸附剂 。它是一种硅铝酸金属盐的晶体，对极性分子有 很大的亲和能力，比表面积可达750 m2/g，具有 很强的选择性。
3）吸附容量 ：单位质量的吸附剂所能吸附吸附质 的质量，它反映吸附剂吸附能力的大小。
吸附量有平衡吸附量和动吸附量。
吸附量可以通过吸附前后吸附质质量的变化确定 。
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常见吸附剂性能
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9.1.3 吸附平衡
平衡吸附量q：当温度、压强一定时，吸附剂与流体 长时间接触，吸附的量不再增加，吸附相与流体达到 平衡时的吸附量。
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硅胶
2）硅胶 SiO2·nH2O、亲水性的酸性极性吸附 剂，由H2SiO3溶液经过缩合、除盐、脱水等处理 制得。比表面积达800 m2/g。
硅胶有球型、无定形、加工成型和粉末状四种 。
硅胶的吸附力随吸着的水分增加而降低。若含 水量超过17％，吸附力极弱不能用作为吸附剂。 对不饱和烃、甲醇、水分等有明显的选择性。
硅胶的活化，当硅胶加热至100～110℃时，硅 胶表面因氢键所吸附的水分即能被除去。
主要用于气体和液制体药分的离工干程吸燥附 、溶液的脱水。 11
活性氧化铝
活3性）氧活化性铝氧表化面铝上A具l2有O3官·n能H2团O、，碱这性些极官性能吸团附为极剂性。 分子的吸附提供了活性中心。比表面积约为200～ 500 m2/g ， 对 水 分 有 很 强 的 吸 附 能 力 ， 可 脱 至 <1*10-6。
2）变压吸附。在较高压力下选择性吸附气体混合 物中的某些组分，然后降低压力使吸附剂解吸， 利用压力的变化完成循环操作。
3）变浓度吸附。液体混合物中的某些组分在环境 条件下选择性的吸附，然后用少量强吸附性液体 解吸再生。
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4.吸附应用
1）气体或液体的脱水及深度干燥。
2）气体或溶液的脱臭、脱色及有机溶剂蒸气的回收。
所表具观有密的度质量P（。颗粒密度） 单位体积吸附剂颗粒
积真吸实附密剂度的质t 量是。指扣除颗粒内细孔体积后单位体
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3．吸附剂的性能
2）比表面积 ：单位质量的吸附剂所具有的吸附表 面积，㎡／g。吸附剂孔隙的孔径大小直接影响吸附 剂的比表面积。吸附剂的比表面积以微孔提供的表面 积为主，常采用气相吸附法测定。