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1 吸附分离技术和理论.

1 吸附分离技术和理论
4 吸附概述吸附法(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。

5 典型的吸附过程包括四个步骤:
6 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
7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 8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 9吸附的基本原理
10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。

12吸附作用力:定向力,诱导力,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.
13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。

14 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(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:吸有效成分负吸附:吸杂质 15物理吸附与化学吸附的特点
16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.
17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,吸附量越多比表面积:每克吸附剂所具有的表面积粉碎、粉末吸附剂人工集合
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)
18 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 19 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
20 4.吸附物浓度与吸附剂用量吸附物浓度: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% 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小-成本增高-选择性下降综合各因素,实验确定 21常见吸附剂及其生产应用 22 大网格树脂的网络骨架
23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
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。

27操作过程
28三、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:甲醇洗涤再生:一种溶剂或多种溶剂清洗,甲醇、丙酮、乙酸乙酯
29 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:pH<pK 弱碱物质:pH>pK (呈分子状态)中性物质:pH无影响(不会电离)。

30 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):β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、肽类、博莱霉素类、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
33SIP-1300大孔吸附剂分离纯化超氧化物歧化酶
34 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。

35 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 36 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 36 吸附物分子结构对吸附性能影响:1)对极性基团多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
37辅酶A制备
38 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离,也适用于较小的核酸,如转移RNA的分离。

39胰岛素纯化
40 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。

41 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。

42 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。

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