生物分离工程吸附分离省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

吸附操作是一个古老技术，早在两千多年前西汉古墓中就用木炭吸湿防潮，说明当初已了解到木炭有很强吸湿作用。20世纪50年代前，因吸附剂种类少，惯用只有酸性白土、硅藻土和活性炭等几个，选择吸附能力低，只限于脱色、脱臭、吸湿、干燥等小型操作过程。20世纪60年代以来，伴随性能优良吸附剂不停开发(如合成沸石、活性氧化铝、分子筛等)以及各行各业分离要求不停提升，使吸附分离技术得到了快速发展，成为完整单元操作过程。当前，吸附分离技术已经在轻工、炼油、化工、食品、环境保护等许多领域得到了广泛应用。吸附现象一、基本概念吸附过程通常包含：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。
吸附剂——能够吸附其它物质多孔性固体。
吸附质——在吸附过程中，被吸附物质。
惯用于从稀溶液中将溶质分离出来，因为受固体吸附剂限制，处理能力较小；
对溶质作用较小，这一点在蛋白质分离中尤其主要；
可直接从发酵液中分离所需产物，成为发酵与分离耦合过程，从而可消除一些产物对微生物抑制作用；
溶质和吸附剂之间相互作用及吸附平衡关系通常是非线性关系，故设计比较复杂，试验工作量较大。
吸附机理吸附类型与特征物理、化学吸附比较
多孔型：活性炭、硅胶、硅藻土；大网格吸附剂：有机高分子材料，如聚苯乙烯，聚酯。

凝胶型：纤维素凝胶，琼脂糖凝胶，匍聚糖凝胶等。

吸附剂通常应具备以下特征：
（1）较高选择性以到达一定分离要求；
（2）较大吸附容量以减小用量；
（3）很好动力学及传递性质以实现快速吸附；
（4）较高化学及热稳定性，不溶或极难溶于待处理流体以确保吸附剂数量和性质；
（5）较高硬度及机械强度以减小磨损和侵蚀；
（6）很好流动性方便于装卸；
（7）较高抗污染能力以延长使用寿命；
（8）很好惰性以防止发生不期望化学反应；
（9）易再生；
（10）价格廉价。硅藻土活性炭种类活性炭纤维是用炭素纤维活化而制得一个纤维状吸附剂，可做成毛毡状、纸片状、布料状、蜂巢状等。活性纤维外表面积比颗粒活性炭大，吸附和解吸速度比颗粒状活性炭大，且阻力小，轻易使气体或液体透过，近年来作为活性炭新品种正在推广应用。

球形炭化树脂是采取球形大孔吸附树脂为原料，经炭化、高温裂解及活化制成吸附剂。与其它形状活性炭相比，球形炭化树脂不易掉屑而污染被处理物系，且可与被处理气体或液体均匀接触，气体和液体经过球形吸附剂床层时阻力小。经过控制聚合条件，改变原料配比等伎俩可得到不一样孔结构和不一样性能炭化树脂。

炭分子筛（CMS）较活性炭含有更小孔径（2～10Å）和更窄孔径分布，可用于分离更小气体分子，如从空气中分离N2。活性炭对物质吸附规律活性碳净水处理
是氢氧化铝胶体经加热脱水后制成一个多孔大表面吸附剂。
经过控制氢氧化铝晶粒尺寸和堆积配位数能够控制氧化铝孔容、孔径和表面积。
由铝土矿加热脱水可制整天然活性氧化铝。氧化铝按品型可分为α、γ、θ、δ、η、χ、κ、和ρ共8种。通常所说“活性氧化铝”是指γ-Al2O3或是γ、χ和η氧化铝混和物。
活性氧化铝含有相当大比表面积（200～400m2/g），且机械强度高，物化稳定性高，耐高温，抗腐蚀，但不宜在强酸、强碱条件下使用。
活性氧化铝表面活性中心是羟基和路易斯酸中心，极性强，对水有很强亲和作用。
活性氧化铝广泛应用于脱除气体中水，也惯用作催化剂和色谱柱填充材料。硅胶是一个坚硬、多孔固体颗粒，用硫酸处理硅酸钠水玻璃便生成硅胶，其主要成份为SiO2•nH2O。
硅胶是SiO2微粒堆积物，所以，经过控制胶团尺寸和堆积
配位数能够控制硅胶孔容、孔径和表面积。
硅胶表面保留着大约5wt％羟基，是硅胶吸附活性中心。
在200℃以上羟基会脱去，所以硅胶活化温度应低于200℃
极性化合物如水、醇、醚、酮、酚、胺、吡啶等能与硅胶表
面羟基生成氢键，吸附力很强。对极性高分子如芳香烃
不饱和烃等吸附能力次之。对饱和烃、环烷烃等只有色散
力作用，吸附力最弱。
硅胶常作为干燥剂用于气体或液体干燥脱水，也可用于分离
烷烃与烯烃、烷烃与芳烃，同时硅胶也是惯用色谱柱填充
材料。由硅藻类植物死亡后硅酸盐遗骸形成，本质是含水无定形SiO2，并含有少许Fe2O3、MgO、Al2O3及有机杂质，外观普通呈浅黄色或浅灰色，优质呈白色，质软，多孔而轻。在80~100℃下，将天然白土用浓度为20~40%硫酸处理后，即得活性白土。
活性白土化学组成随所用粘土原料和活化条件不一样而有很大差异，但普通认为其吸附能力与化学组成无关。市售活性白土有粉末状和颗粒状两种规格。
硅藻土多孔结构使它成为一个良好吸附剂，在食品、化工生产中惯用来作助滤剂及脱色剂。（5）羟基磷灰石（磷酸钙）00当前所使用分子筛品种达100各种,工业上最惯用分子筛有A型、X型、Y型、L型、丝光沸石和ZSM系列沸石。