第7章、吸附、离子交换法、膜分离法、泡沫浮选分离法-2.ppt

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第七章第七章吸附、离子交换法、膜分吸附、离子交换法、膜分离法、泡沫浮选分离法离法、泡沫浮选分离法吸附分离法；离子交换法。

吸附分离法；离子交换法。

膜分离法简介；合成膜的结构、性质和应用；液膜的结膜分离法简介；合成膜的结构、性质和应用；液膜的结构性质和应用；化学键和物质分配过程中的作用力。

构性质和应用；化学键和物质分配过程中的作用力。

泡沫浮选分离法分类和原理；泡沫浮选法；浮选在分析化泡沫浮选分离法分类和原理；泡沫浮选法；浮选在分析化学中的应用；影响泡沫分离效率的各种因素。

学中的应用；影响泡沫分离效率的各种因素。

重点：

吸附分离法、离子交换法、膜分离法和泡沫浮选分重点：

吸附分离法、离子交换法、膜分离法和泡沫浮选分离法。

离法。

o第一节第一节吸附和离子交换法吸附和离子交换法1.吸附分离法吸附分离法o利用适当的吸附剂，在一定的利用适当的吸附剂，在一定的pH条件下，使欲分离物条件下，使欲分离物被吸附剂吸附，然后再用适当的洗脱剂将吸附物解脱被吸附剂吸附，然后再用适当的洗脱剂将吸附物解脱下来，达到分离纯化的目的，这种提取方法称为吸附下来，达到分离纯化的目的，这种提取方法称为吸附分离法。

分离法。

o吸附分离法中所用的吸附剂可以分为有机吸附剂和无吸附分离法中所用的吸附剂可以分为有机吸附剂和无机吸附剂。

机吸附剂。

n常用的有机吸附剂有活性炭、球形碳化树脂、聚酰胺、纤维常用的有机吸附剂有活性炭、球形碳化树脂、聚酰胺、纤维素、大孔树脂等；素、大孔树脂等；n常用的无机吸附剂有白土、氧化铝、硅酸、硅藻土等。

常用的无机吸附剂有白土、氧化铝、硅酸、硅藻土等。

o几种吸附剂的性能：

几种吸附剂的性能：

1、活性炭、活性炭o活性炭是非极性吸附剂，在水溶液中吸附力最强，在有机溶剂中活性炭是非极性吸附剂，在水溶液中吸附力最强，在有机溶剂中吸附力较弱。

它表面积大，吸附力强，分离效果好，来源容易，吸附力较弱。

它表面积大，吸附力强，分离效果好，来源容易，价格便宜，但是由于生产原料和制备方法的不同，其吸附力也不价格便宜，但是由于生产原料和制备方法的不同，其吸附力也不同，另外其色黑质轻，易造成环境污染。

同，另外其色黑质轻，易造成环境污染。

o活性炭主要有粉末活性炭、颗粒状活性炭和锦纶一活性炭。

活性炭主要有粉末活性炭、颗粒状活性炭和锦纶一活性炭。

n粉末活性炭表面积最大，吸附力量强：

粉末活性炭表面积最大，吸附力量强：

n锦纶一活性炭是以锦纶为粘合剂。

将粉末状活性炭制成颗粒。

其锦纶一活性炭是以锦纶为粘合剂。

将粉末状活性炭制成颗粒。

其表面积界于粉末活性炭和颗粒活性炭之间，其吸附能力比粉末活表面积界于粉末活性炭和颗粒活性炭之间，其吸附能力比粉末活性炭和颗粒活性炭弱，但在使用锦纶活性炭分离酸性氨基酸和碱性炭和颗粒活性炭弱，但在使用锦纶活性炭分离酸性氨基酸和碱性氨基酸时效果良好。

性氨基酸时效果良好。

o活性炭作为吸附剂有以下几个特点：

活性炭作为吸附剂有以下几个特点：

n

（1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化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。

如活性炭对酸性和碱性氨基酸的吸附力大于中性氨合物。

如活性炭对酸性和碱性氨基酸的吸附力大于中性氨基酸，对羟基脯氨酸的暇附力大于脯氨酸；基酸，对羟基脯氨酸的暇附力大于脯氨酸；n

（2）对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化台物；对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化台物；n（3）对分子量大的化合物的吸附力大于分子量小的化合物。

对分子量大的化合物的吸附力大于分子量小的化合物。

如对多糖的吸附力大于对单糖的吸附力，对肽的吸附力大如对多糖的吸附力大于对单糖的吸附力，对肽的吸附力大于对氨基酸的吸附力：

于对氨基酸的吸附力：

n（4）其吸附力受其吸附力受pH的影响，如碱性抗生素在中性情况下吸的影响，如碱性抗生素在中性情况下吸附，而在酸性条件下解吸；附，而在酸性条件下解吸；n（5）吸附溶质的量在未达到平衡前，一般随温度的升高而吸附溶质的量在未达到平衡前，一般随温度的升高而增加。

增加。

2、疏基棉纤维、疏基棉纤维o疏基棉纤维是将巯基联结在棉花的大分子链上而制成疏基棉纤维是将巯基联结在棉花的大分子链上而制成的，其制备方法有液相法和气相法两种，的，其制备方法有液相法和气相法两种，n液相法就是将棉花纤维浸泡在巯基酸液相法就是将棉花纤维浸泡在巯基酸（硫代乙醇酸硫代乙醇酸）溶液中，溶液中，避光加热反应即可生成巯基棉；避光加热反应即可生成巯基棉；n气相法是将疏基酸的蒸汽与棉花纤维接触反应而生成疏基气相法是将疏基酸的蒸汽与棉花纤维接触反应而生成疏基棉。

棉。

o疏基棉纤维是一种固体吸附剂，吸附性能取决于棉花疏基棉纤维是一种固体吸附剂，吸附性能取决于棉花纤维比表面上的疏基数量。

疏基棉纤维素主要用于纤维比表面上的疏基数量。

疏基棉纤维素主要用于无机阳离子的富集，对于金属离子的吸附能力与吸无机阳离子的富集，对于金属离子的吸附能力与吸附酸度、金属离子溶液通过疏基棉纤维的速度、元附酸度、金属离子溶液通过疏基棉纤维的速度、元素的性质等有关。

素的性质等有关。

3、大孔网状聚合物吸附剂、大孔网状聚合物吸附剂o聚苯乙烯、聚丙烯酸醣、聚亚砜、聚丙烯酰胺均属于聚苯乙烯、聚丙烯酸醣、聚亚砜、聚丙烯酰胺均属于大孔网状聚合物吸附剂，它们已在微生物制药生产大孔网状聚合物吸附剂，它们已在微生物制药生产上得到广泛应用，如四环索、土霉索、红霉紊、赤上得到广泛应用，如四环索、土霉索、红霉紊、赤霉索、维生索霉索、维生索B12等的提取和精制。

等的提取和精制。

4、氨基纤维素、氨基纤维素o氨基纤维素主要用于无机阴离子的富集。

氨基纤维素主要用于无机阴离子的富集。

5、聚丙烯酰胺污一羧酸螯合纤维素、聚丙烯酰胺污一羧酸螯合纤维素（黄原脂棉黄原脂棉）o聚丙烯酰胺污一羧酸螯舍纤维索是富集聚丙烯酰胺污一羧酸螯舍纤维索是富集ppt级痕量元级痕量元素的好方法。

素的好方法。

2.离子交换法（离子交换树脂法）离子交换法（离子交换树脂法）o用离子交换树脂作吸附剂，将溶液中的欲测用离子交换树脂作吸附剂，将溶液中的欲测物靠厍仑力吸附在树脂上，然后用适当的洗物靠厍仑力吸附在树脂上，然后用适当的洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离纯化富集的目的。

纯化富集的目的。

o第二节第二节膜分离法膜分离法o1.简介：

简介：

o膜法分离是近三十年发展起来的一种新型分离纯化技术。

膜法分离是近三十年发展起来的一种新型分离纯化技术。

o目前膜法已是一种分离多种物质的高效经济的工具。

目前膜法已是一种分离多种物质的高效经济的工具。

o用膜法可以不破坏化合物的组分和化学性质。

在化工、食用膜法可以不破坏化合物的组分和化学性质。

在化工、食品、冶金、环保、原子能、生物学、医学、和医药工业中，品、冶金、环保、原子能、生物学、医学、和医药工业中，用于热学上和化学上不稳定的化学品的制备用于热学上和化学上不稳定的化学品的制备o用膜法生产饮用水。

费用较低。

用膜法生产饮用水。

费用较低。

o在工业污水处理、有价值的产品的回收等方面。

膜法都具在工业污水处理、有价值的产品的回收等方面。

膜法都具有许多优点。

有许多优点。

o膜法分离纯化技术包括：

膜法分离纯化技术包括：

n微孔滤膜微孔滤膜n超滤膜超滤膜n反渗透膜反渗透膜n离子交换膜离子交换膜n液态膜液态膜n生物膜生物膜n其它膜分离方法。

其它膜分离方法。

o膜分离方法与常用的分离技术例如蒸馏、结晶、溶剂膜分离方法与常用的分离技术例如蒸馏、结晶、溶剂萃取等方法相比，具有以下的优点：

萃取等方法相比，具有以下的优点：

n不发生相的变化不发生相的变化n耗能量低耗能量低n操作方便操作方便n设备简单设备简单n效率较高效率较高n比较经济比较经济n可在常温下进行可在常温下进行o因此适用于对温度敏感的溶液。

因此适用于对温度敏感的溶液。

o通常使用的分离方法及其最适应用范围列于表通常使用的分离方法及其最适应用范围列于表1。

表表1各种分离方法的适用范围各种分离方法的适用范围o从表从表1可看出：

可看出：

n能分离离子范围的方法有反渗透、渗析、电渗析、离子交换、压能分离离子范围的方法有反渗透、渗析、电渗析、离子交换、压渗析、蒸馏、结晶、吸附、萃取等方法。

渗析、蒸馏、结晶、吸附、萃取等方法。

n能分离大分子范围的方法有超滤、凝胶色层谱、电泳、超离心机能分离大分子范围的方法有超滤、凝胶色层谱、电泳、超离心机等方法。

等方法。

n一般过滤、微滤、超滤、反渗透都是过滤，它们适合的分子大小一般过滤、微滤、超滤、反渗透都是过滤，它们适合的分子大小范围范围（孔径范围孔径范围）是不同的。

实际上微滤、超滤和反渗透三种是膜是不同的。

实际上微滤、超滤和反渗透三种是膜分离中常用的技术。

分离中常用的技术。

o在选择方法时。

主要考虑以下几个因素，混合物中组分的性质，在选择方法时。

主要考虑以下几个因素，混合物中组分的性质，被处理溶液的体积，要求的分离程度。

特别在大规模的工业应用被处理溶液的体积，要求的分离程度。

特别在大规模的工业应用中，还应考虑作业的费用。

中，还应考虑作业的费用。

o在大多数情况下，膜分离比其它分离技术更有利。

在大多数情况下，膜分离比其它分离技术更有利。

o膜又分为合成膜和液膜。

合成膜也称固态膜。

膜又分为合成膜和液膜。

合成膜也称固态膜。

o固态膜经过：

固态膜经过：

n

（1）五十年代初期的阴、阳离子交换膜；五十年代初期的阴、阳离子交换膜；n

（2）六十年代初期的一、二价阴、阳子交换膜；六十年代初期的一、二价阴、阳子交换膜；n（3）六十年代中、末期的反渗透膜和超滤醋酸纤维膜，特别六十年代中、末期的反渗透膜和超滤醋酸纤维膜，特别是是1965年世界上第一张具有实用价值的反渗透膜出现之年世界上第一张具有实用价值的反渗透膜出现之后。

膜技术受到了很多技术领域的热切关注，得到迅速的后。

膜技术受到了很多技术领域的热切关注，得到迅速的发展，很快就形成了膜科学。

发展，很快就形成了膜科学。

o固态膜中除了深层过滤介质的多孔陶瓷、石墨、金属固态膜中除了深层过滤介质的多孔陶瓷、石墨、金属等外，都为高分子膜。

等外，都为高分子膜。

2.合成膜的结构、性质和应用：

合成膜的结构、性质和应用：

o膜是物质分离过程中最核心的部分。

根据膜的结构。

半透膜可以膜是物质分离过程中最核心的部分。

根据膜的结构。

半透膜可以分为三种基本类型：

微孔膜、均相膜和电荷结构膜。

最近高分子分为三种基本类型：

微孔膜、均相膜和电荷结构膜。

最近高分子富集膜和中空纤维膜发展迅速。

富集膜和中空纤维膜发展迅速。

1。

微孔膜。

微孔膜o微孔膜是一种具有一定孔径微孔膜是一种具有一定孔径（10毫微米毫微米50微米微米）的多孔固体膜。

的多孔固体膜。

微孔膜可由多种材料制成，如金属氧化物、石墨、金属和各种聚微孔膜可由多种材料制成，如金属氧化物、石墨、金属和各种聚合物等。

最简单的膜是由二氧化硅或氧化铝烧结制成的多孔陶瓷。

合物等。

最简单的膜是由二氧化硅或氧化铝烧结制成的多孔陶瓷。

最广泛的商品微孔膜是由纤维素聚合物通过相转换过程制备的。

最广泛的商品微孔膜是由纤维素聚合物通过相转换过程制备的。

此外，还有对局部结晶的均相聚合物薄膜进行处理和拉伸法和径此外，还有对局部结晶的均相聚合物薄膜进行处理和拉伸法和径迹迹蚀刻法。

微孔膜主要用于微过滤蚀刻法。

微孔膜主要用于微过滤（微滤微滤）。

o聚四氟乙烯与聚偏氟乙烯制成的微过滤膜，在美国、聚四氟乙烯与聚偏氟乙烯制成的微过滤膜，在美国、德国和日本等国均巳有商品生产。

美国德国和日本等国均巳有商品生产。

美国Millipore公公司的司的Fluoropore系列与系列与Mitmitex系列。

系列。

Fluoropore系列的膜是由聚四氟乙烯制成。

粘合系列的膜是由聚四氟乙烯制成。

粘合于高密度的聚乙烯上。

能耐所有的有机溶剂、光刻于高密度的聚乙烯上。

能耐所有的有机溶剂、光刻胶、酸、碱或其它化学物质。

胶、酸、碱或其它化学物质。

o不适用于不适用于80以上的芳烃，可经受蒸气灭菌。

这种以上的芳烃，可经受蒸气灭菌。

这种膜能滤去大于其孔径的游离小颗粒。

膜能滤去大于其孔径的游离小颗粒。

o因聚四氟乙烯是疏水性的，不能直接应用于水溶液。

因聚四氟乙烯是疏水性的，不能直接应用于水溶液。

因此。

在过滤前需先用