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1、离子交换别离原理及设备 离子交换树脂及其别离原理 离子交换树脂的分类及合成 离子交换树脂的理化性能 离子交换机理及选择性 离子交换装置及再生 离子交换设备及计算 离子交换设备的结构 离子交换设备的计算离子交换树脂的分类 按树脂骨架的主要成分分为聚苯乙烯型树脂、聚丙烯酸型树脂、酚-醛型树脂等；按聚合的化学反响分为共聚型树脂和缩聚型树脂；按树脂骨架的物理结构分为凝胶型树脂微孔树脂、大网络树脂大孔树脂及均孔树脂；按树脂的酸碱性分为强酸性、弱酸性阳离子交换树脂和强碱性、弱碱性阴离子交换树脂。几类树脂性能的比较 类型性能阳离子交换树脂 阴离子交换树脂强酸性 弱酸性 强酸性 弱酸性活性基团 磺酸 羧酸 季
2、胺 伯胺、仲胺pH的影响无 酸性交换力小 无 碱性交换力小盐的稳定性 稳定 洗涤时水解 稳定 洗涤时水解再生剂用量35倍 1.52倍 35倍 1.22倍交换速率 快 慢 快 慢离子交换树脂的理化性能 颗粒度：大多数为球形，直径0.21.2mm；交换容量：表示方法有质量交换容量mmol/g树脂和体积交换容量mmol/mL树脂；此外还有工作交换容量和再生交换容量；机械强度 膨胀度 含水量及密度：含水量一般是0.30.7g/g干树脂；湿堆积密度和湿真密度一般为600850kg/m2和11001400kg/m2；孔结构离子交换机理及选择性 离子交换机理B+A+薄膜离子交换过程包括5步：1.A+自溶液扩
3、散到树脂外表；2.A+从树脂外表扩散到树脂内部的活性中心；3.A+在活性中心发生交换反响；4.解吸离子B+自树脂内部的活性中心扩散到树脂外表；5.B+从树脂外表扩散到溶液；Sampleapplicationand washElution Equilibration Regeneration-+-离子交换机理及选择性 离子交换机理离子交换机理及选择性 离子交换过程的选择性 离子的水化半径 离子的化合价 溶液的酸碱度 交联度、膨胀度和分子筛 树脂与交换离子之间的辅助力 有机溶剂的影响离子交换装置及再生料液处理液 单床式料液处理液 多床式料液处理液 复床式料液处理液 混合床式离子交换装置离子交换装置
4、及再生再生方式料液再生液处理液 废液顺流再生料液再生液 处理液废液逆流再生离子交换装置及再生再生方式废液再生液料液再生液处理液对流逆流再生废液再生液料液再生液处理液对流再生离子交换装置及再生再生操作交换 反洗 再生 水洗 交换料液处理液废水反洗水再生水再生废液正洗水废水料液处理液动画演示离子交换装置及再生再生操作混合床再生的操作过程具有多孔支持板的离子交换罐 圆筒体的高径比一般为23，树脂层高度约为圆筒高度的50 70。1-视镜 2-进料口 3-手口4-液体分布器 5-树脂层6-多孔板 7-尼龙层 8-出液口具有块石支持层的离子交换罐1-进料口 2-视镜 3-液位计4-树脂层 5-卵石层 6-
5、出液口被交换溶液进口淋洗水、解吸液及再生剂进口废液出口分布器分布器淋洗水、解吸液及再生剂出口，反洗水进口反吸附离子交换罐扩口式离子交换器混合床交换罐制备无机盐的流程筛板式连续离子交换设备漩涡式连续离子交换设备离子交换设备的计算 罐体积罐体积Vt：罐高径比一般取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；2.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离子交换的应用及特点 应用 1.氨基酸 2.有机酸 3.抗生素 4.生物酶 特点 1.树脂无毒且可反复使用 2.少用或不用有机溶剂 3.成本低 4.设备简单 5.操作方便吸附别离原理及设备 吸附别离机理 吸附
6、法是利用适宜的吸附剂，在一定的操作条件下，使发酵液中的产物被吸附在固定吸附剂的内外外表上，再以适当的解吸剂将产物从吸附剂上解吸下来，从而到达别离浓缩的目的。吸附别离原理及设备 吸附剂的选择 吸附剂按其化学结构可分为两大类：一类是有机吸附剂，如活性炭、球形炭化树脂、聚酰胺、纤维素、大孔树脂等；另一类是无机吸附剂，如白土、氧化铝、硅胶、硅藻土等。吸附操作及设备1.搅拌罐内的吸附操作2.固定床吸附色谱别离原理及设备 色谱别离原理 色谱别离操作条件 色谱别离设备Column Chromatography实验室规模空柱装柱示范录像 Gel Filtration-size Resin has fixed
7、size pores which allow molecules smaller than a given size to enter Small molecules will take longer to pass down the column than large ones because they travel further Can estimate molecular weight by parison with a standardIon Exchange-charge a)Mixture of proteins is applied to the negatively char
8、ged column resin balanced by Na+ions red b)-ve and neutral proteins pass in the void volume,+ve proteins stickc)Excess of Na+ions is addedd)+ve proteins are elutedCould have used change in pH to elute the proteinsCATION EXCHANGE CATION EXCHANGEAffinity Chromatography Uses specific binding property to attach protein to column Increase concentration of ligand to elute the protein Examples:antibody columns-monoclonal antibody attached to column glutathione column binds glutathione-S-transferase on target工业规模的色谱别离流程色谱别离设备玻璃色谱别离柱色谱别离设备带热夹套别离柱反转式别离柱KTAexplorerKTApurifierKTAFPLC色谱别离设备色谱别离设备