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1、第六章第六章离子交换与离子交换与层析设备层析设备6.1 6.1 吸附及离子交换设备吸附及离子交换设备 吸附及离子交换概述；吸附及离子交换设备吸附及离子交换概述；吸附及离子交换设备的结构；吸附及离子交换设备的设计的结构；吸附及离子交换设备的设计6.2 6.2 层析设备层析设备固定床吸附操作固定床吸附操作F固定床吸附设备固定床吸附设备固定床吸附操作固定床吸附操作F穿透曲线穿透曲线(breakthrough curve)(breakthrough curve)固定床吸附操作固定床吸附操作特点：特点：优点：近似平推流，反混小，柱效率高优点：近似平推流，反混小，柱效率高缺点：无法处理含固体的料液，会堵塞
2、床层，缺点：无法处理含固体的料液，会堵塞床层，造成压力降增大，最终操作无法进行。造成压力降增大，最终操作无法进行。因此，原料需预处理因此，原料需预处理膨胀床吸附操作膨胀床吸附操作 膨胀床吸附操作膨胀床吸附操作l膨胀床和流化床的区别在于：膨胀床和流化床的区别在于：1.流化床的吸附剂粒子和液体在床层内混流化床的吸附剂粒子和液体在床层内混合程度高，吸附效率低；合程度高，吸附效率低；2.膨胀床的吸附剂粒子基本悬浮于固定的膨胀床的吸附剂粒子基本悬浮于固定的位置，液体的流动与固定床相似，接近位置，液体的流动与固定床相似，接近平推流，吸附效率高。平推流，吸附效率高。膨胀床吸附操作膨胀床吸附操作l床层的稳定膨
3、胀和介质的平衡床层的稳定膨胀和介质的平衡 流速流速100100300cm/h300cm/h，床层膨胀到固定床的，床层膨胀到固定床的2 23 3倍倍l进料吸附：进料吸附：泵加料，保持恒定膨胀度，对流出液泵加料，保持恒定膨胀度，对流出液中目标产物进行检测和分析，确定吸附终点中目标产物进行检测和分析，确定吸附终点l洗涤洗涤:缓冲液，洗去细胞及碎片，弱吸附杂质缓冲液，洗去细胞及碎片，弱吸附杂质l洗脱：洗脱：洗脱剂上入下出，分段收集，检测目标产洗脱剂上入下出，分段收集，检测目标产物活性峰位置及最大活性峰浓度。物活性峰位置及最大活性峰浓度。l再生和洗涤：再生和洗涤：5 5倍左右的清洗液，倍左右的清洗液，3
4、h3h。膨胀床吸附操作膨胀床吸附操作l可形成稳定膨胀床的吸附剂主要有两类可形成稳定膨胀床的吸附剂主要有两类 一类是磁性粒子一类是磁性粒子 另一类是具有一定粒径或密度分布的吸另一类是具有一定粒径或密度分布的吸附剂，如：多孔玻璃和附剂，如：多孔玻璃和 STREAMLINE STREAMLINE 产产品品流化床吸附操作流化床吸附操作l流化床流化床(Fluidized(Fluidized bed)bed)内吸附剂粒子内吸附剂粒子呈流化状态呈流化状态 l吸附过程可间歇或吸附过程可间歇或连续操作连续操作 流化床吸附操作流化床吸附操作l流化床的主要优点是压降小，可处理高粘度或流化床的主要优点是压降小，可处理
5、高粘度或含固体微粒的粗料液。不需特殊的吸附剂，操含固体微粒的粗料液。不需特殊的吸附剂，操作简便。较容易进行连续化操作；作简便。较容易进行连续化操作；l流化床的缺点是床内固相和液相的返混剧烈，流化床的缺点是床内固相和液相的返混剧烈，特别是高径比较小的流化床，利用效率远低于特别是高径比较小的流化床，利用效率远低于固定床和膨胀床。固定床和膨胀床。二、离子交换设备的结构二、离子交换设备的结构外形：外形：带有椭圆形封头（顶和底）的圆筒形设备带有椭圆形封头（顶和底）的圆筒形设备高径比（高径比（H/D）：）：一般为一般为24，也有高至，也有高至5的的树脂层高度：树脂层高度：约占圆筒高度的约占圆筒高度的507
6、0%，留有空间，留有空间 ，已备，已备反冲时树脂层的扩胀。反冲时树脂层的扩胀。溶液分布装置：溶液分布装置：在交换罐的上部，以使含有被交换离子的在交换罐的上部，以使含有被交换离子的溶液、解吸液或再生剂能在整个罐截面上均匀地通过树溶液、解吸液或再生剂能在整个罐截面上均匀地通过树脂层。脂层。底部装有多孔板、筛网及滤布以支持树脂层，或者用块石底部装有多孔板、筛网及滤布以支持树脂层，或者用块石英石或卵石直接铺于罐底以支持树脂层英石或卵石直接铺于罐底以支持树脂层 6.1 离子交换设备离子交换设备具具有有多多孔孔支支持持板板的的离离子子交交换换罐罐1-视镜视镜 2-进料口进料口 3-手口手口4-液体分布器液
7、体分布器5-树脂层树脂层6-多孔板多孔板 7-尼龙层尼龙层 8-出液口出液口具具有有块块石石支支持持层层的的离离子子交交换换罐罐1-进料口进料口 2-视镜视镜 3-液位计液位计4-树脂层树脂层 5-卵石层卵石层 6-出液口出液口罐体：罐体：钢板钢板内壁衬：内壁衬：橡胶。橡胶。附属管道：附属管道：硬聚硬聚氯乙烯管氯乙烯管阀门阀门:聚氯乙烯、聚氯乙烯、不锈钢或橡皮膜不锈钢或橡皮膜阀门。阀门。被被交换溶液进口交换溶液进口淋洗水、解吸液及再生剂进口淋洗水、解吸液及再生剂进口废液出口废液出口分布器分布器分布器分布器淋洗水、解吸液及再生剂出口，反洗水进口淋洗水、解吸液及再生剂出口，反洗水进口反反吸吸附附离
8、离子子交交换换罐罐离子交换设备的计算 罐体积罐体积罐体积Vt：罐高径比罐高径比一般取一般取Hi/D=23。交换设备的放大1.根据交换罐负荷相同的原则放大；根据交换罐负荷相同的原则放大；2.根据交换罐中溶液空塔流速相同的原则放大；根据交换罐中溶液空塔流速相同的原则放大；3.溶液通过床层的压力降溶液通过床层的压力降层析设备 罐体积1柱层析装置柱层析装置进样系统（一般为恒压泵）进样系统（一般为恒压泵）层析柱层析柱收集器收集器检测系统检测系统层析设备 罐体积柱的两端均密闭，柱两端的形柱的两端均密闭，柱两端的形式是一样的。滤板用式是一样的。滤板用400目的尼目的尼龙布或聚四氟乙烯布，样品和龙布或聚四氟乙烯布，样品和洗脱液均用微量泵传送，达样洗脱液均用微量泵传送，达样可使底部的死体积减少到最小值。可使底部的死体积减少到最小值。