树脂吸附分离技术教学课件PPT.ppt

吸附分离技术和理论吸附分离技术和理论●● 活性炭活性炭：：憎水性，脱色、脱臭、废气处理憎水性，脱色、脱臭、废气处理  ●●多孔树脂多孔树脂：：聚苯乙烯，聚丙烯酸树脂聚苯乙烯，聚丙烯酸树脂 ● ●硅胶、氧化铝硅胶、氧化铝等吸附剂等吸附剂  ● ●分子筛分子筛：：筛分作用，除水，混合物分离筛分作用，除水，混合物分离     生物大分子层析专用生物大分子层析专用：纤维素凝胶，琼脂糖凝：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胶，葡聚糖凝胶，聚丙烯酰胺凝胶和羟基磷灰石 1 1 吸附分离介质吸附分离介质1.1 吸附剂（吸附剂（adsorbent））活性炭活性炭是工业上普遍使用的吸是工业上普遍使用的吸附剂，常用于脱色和除臭附剂，常用于脱色和除臭吸附树脂吸附树脂苯乙烯苯乙烯聚苯乙烯树脂聚苯乙烯树脂聚苯乙烯聚苯乙烯二乙烯苯二乙烯苯骨架骨架交联剂交联剂+吸附树脂特性吸附树脂特性吸附树脂与活性炭相比：吸附选择性高，易于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。

适用于从水溶液中分离低极性或非极性化合物吸附树脂预处理吸附树脂预处理1、水浸泡、水浸泡4-6 h，清洗，清洗2、乙醇浸泡，清洗、乙醇浸泡，清洗3、酸浸泡（、酸浸泡（4%HCl），清洗），清洗4、碱浸泡（、碱浸泡（4%NaOH），清洗），清洗阳离子交换反应：阳离子交换反应：     RSO3-H+ + Na+→ RSO3-Na+ + H+阴离子交换反应：阴离子交换反应：RN(CH3)3+OH- + Cl- → RN(CH3)3+ Cl- + OH-1.2 离子交换树脂离子交换树脂表表 1 1 主要离子交换基团及其结构主要离子交换基团及其结构 强酸性强酸性0-99弱酸性弱酸性100-199强碱性强碱性200-299弱碱性弱碱性300-399磺酸基磺酸基羧甲基羧甲基三甲氨基三甲氨基（季铵盐）（季铵盐）二乙氨基乙基二乙氨基乙基    （（DEAE)（伯、仲、叔胺）（伯、仲、叔胺）—SO3-—COO-—N+(CH)3吸附与离子交换树脂吸附与离子交换树脂 D001  D152201×4 307 X-5AB-8 SP207Amberlite IR 120 NaAmberlite IRA 958C1离子交换树脂的命名离子交换树脂的命名D 0 0 1 × 7交换剂的百分含量交换剂的百分含量连接号连接号顺序号顺序号骨架名称骨架名称酸碱性酸碱性大孔型大孔型D指大孔型树脂，没有指大孔型树脂，没有D指凝胶型树脂。

指凝胶型树脂序号序号0 01 12 23 34 45 56 6酸酸碱碱性性强强酸酸性性弱弱酸酸性性强强碱碱性性弱弱碱碱性性螯螯合合性性两两性性氧氧化化还还原原性性骨骨架架名名称称苯苯乙乙烯烯系系丙丙烯烯酸酸性性酚酚醛醛系系环环氧氧系系乙乙烯烯吡吡啶啶系系尿尿醛醛系系氯氯乙乙烯烯系系离子交换树脂的命名离子交换树脂的命名离子交换剂性能的评价离子交换剂性能的评价Œ交换容量：交换容量：mmol/g干树脂，或干树脂，或mmol/ml湿湿 树脂，树脂，3.6-4.5mmol/g干树脂交联度：与孔隙、机械强度有关交联度：与孔隙、机械强度有关Ž溶胀度：一般，强酸性阳离子交换树脂由溶胀度：一般，强酸性阳离子交换树脂由Na转变成转变成H型，强碱性阴离子交换树脂由型，强碱性阴离子交换树脂由Cl型转变成型转变成OH型，其体积均增加约型，其体积均增加约5%，近，近70％弱丙烯酸系％弱丙烯酸系离子交换树脂的预处理离子交换树脂的预处理•1、水浸泡、水浸泡4-6 h，清洗，清洗•2、酸浸泡（、酸浸泡（4%HCl），清洗），清洗•3、碱浸泡（、碱浸泡（4%NaOH），清洗），清洗•4、转型、转型2 2 吸附平衡理论吸附平衡理论 •低浓度：亨利低浓度：亨利Henry：：q＝＝mc•浓度较高时：浓度较高时：ØLangmuir方程：方程：q＝＝qmc/(kd+c) ØFreudlich方程：方程：q＝＝kcβ    0.1＜＜β＜＜12.1  吸附等温线吸附等温线q/(mg/g)c/(mg/mL)C0=1mg/mL 5mg/mL10mg/mL50mg/mL 100mg/mL3 3 常用操作方式常用操作方式 2) 固定床操作法：固定床操作法：        动态操作法动态操作法1)  分批操作法：分批操作法：     静态操作法静态操作法4 4 固定床吸附操作固定床吸附操作图图6.14 固定床吸附操作固定床吸附操作图图6.15 穿透曲线穿透曲线1.0c/co0.05体积体积穿透点穿透点1.0c/co0.05体积体积穿透点穿透点VBQB=COVB— COVεQE=QB+1/2(COVE-COVB)0.9VE饱和点饱和点Ø 填料的特性：交换容量、比表面大小填料的特性：交换容量、比表面大小Ø 装填情况：装填情况：Ø 操作条件：流速操作条件：流速影响柱交换容量的因素影响柱交换容量的因素去离子水的制备去离子水的制备自来水自来水R-SO3H柱柱去离子水去离子水RN(CH3)3OH柱柱RN(CH3)3OH柱柱过滤过滤混合柱混合柱Ø树树脂脂一一般般采采用用强强酸酸型型阳阳离离子子交交换换树树脂脂如如001×7和和强强碱碱型型阴离子交换树脂如阴离子交换树脂如201×7 ；；Ø 由由于于交交换换容容量量不不同同，，实实验验中中通通常常采采用用一一根根阳阳离离子子交交换换柱柱和和二二根根阴阴离离子子交交换换柱柱。

混混合合柱柱也也应应按按等等交交换换容容量量比比例例混合；混合；Ø 混混合合柱柱的的作作用用：：由由于于离离子子交交换换是是可可逆逆反反应应，，经经过过阳阳离离子子交交换换柱柱和和阴阴离离子子交交换换柱柱处处理理的的去去离离子子水水，，还还存存在在着着微微量量未未交交换换的的离离子子若若让让它它再再通通过过混混合合柱柱，，由由于于两两种种交交换换过过程程同同时时进进行行，，离离子子交交换换后后生生成成的的H+和和OH‑结结合合成成水水而而除除去去，，进进一一步步提提高高了了水水的的质质量量实实验验室室精精制制去去离离子子水水可可采用采用  5cm×100cm混合柱处理一次去离子水混合柱处理一次去离子水Ø阳阳离离子子交交换换柱柱和和阴阴离离子子交交换换柱柱分分别别逆逆流流通过通过5%HCl和和5%NaOH；；Ø混混合合柱柱应应先先“比比重重1.2盐盐水水浮浮选选”分分离离，，然后在分别再生然后在分别再生树脂再生树脂再生固定床吸附特点固定床吸附特点Ø 效率较高，无返混；效率较高，无返混；Ø再生周期长；再生周期长；Ø压降大，粒子阻塞压降大，粒子阻塞5 5 搅拌釜搅拌釜吸附吸附搅拌釜搅拌釜（（Stiired tank）：）：单级、多级（逆流、错流）、间歇式、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连续搅拌式，如高粘度糖浆用粉状活性炭吸附。