第六章 吸附和離子交換

吸附與離子交換主講：楊麗芬吸附現(xiàn)象吸附現(xiàn)象很常見，吸附技術(shù)用在別離科學中是近100多年的事。什么是吸附？利用吸附劑對液體或氣體中某一組分具有選擇性吸附能力，除去有害成分或提取目標產(chǎn)物，使其富集在吸附劑外表的過程，即溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相過程。吸附劑及吸附質(zhì)吸附過程中用的的固體材料。一般為多孔微粒，比外表積大。被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。吸附的過程

料液與吸附劑混合吸附質(zhì)被吸附料液流出吸附質(zhì)解吸附Step1Step2Step3Step4吸附劑吸附質(zhì)吸附過程脫附過程吸附的分類根據(jù)溶質(zhì)和吸附劑之間吸附作用力的不同把吸附分為物理吸附、化學吸附、離子交換吸附〔簡稱離子交換〕。物理吸附溶質(zhì)與吸附劑之間的作用力為分子間力即范德華力；溶質(zhì)吸附與否及吸附量的多少，取決于溶質(zhì)與吸附劑間極性的相似性及溶劑的極性；物理吸附不穩(wěn)定，很容易脫附，通過調(diào)節(jié)溫度、pH、鹽濃度等物理條件進行脫附，對于氣體來說降低壓力使其釋放?；瘜W吸附吸附過程中吸附劑的外表活性點與吸附質(zhì)之間發(fā)生了化學結(jié)合，產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移、原子重排或者生成新的化學鍵；吸附穩(wěn)定，不易脫附，脫附要用破壞化學鍵結(jié)合的化學試劑即洗脫劑。吸附均是放熱的過程。物理吸附中低溫有利于吸附，升高溫度脫附；化學吸附需活化能較大，升高溫度有利于吸附；對于同一種物質(zhì)低溫下發(fā)生物理吸附，高溫下發(fā)生化學吸附，也就是說物理吸附在化學吸附前發(fā)生，當吸附劑具備足夠的活化能時才發(fā)生化學吸附。也可能兩種吸附方式同時發(fā)生。不可逆〔釋放的物質(zhì)有化學變化〕可逆，不改變原溶質(zhì)的形狀可逆性溫度升高，吸附速度增加放熱過程，低溫有利于吸附溫度慢，需要一定的活化能，到達平衡的時間很長快，幾乎不需要活化能，瞬間到達吸附平衡吸附速度83.7～418.7kJ/mol≤4.19kJ/mol吸附熱只要單分子吸附層單分子層或多分子層形成吸附層高一般沒有〔低〕選擇性化學鍵合力分子引力即范德華力作用力化學吸附物理吸附吸附類型吸附性能兩類吸附特征的比較吸附劑性能的要求？孔徑和比外表積孔徑和比外表積是評價吸附劑性能的兩個重要參數(shù)。一般來說孔徑越大比外表積越小，但是，孔徑太小不利于溶質(zhì)分子在其中的擴散，適當?shù)目讖接欣谌苜|(zhì)在孔隙中擴散，滿足吸附容量和提高吸附操作速度。比外表積要大：吸附只發(fā)生在固體外表幾個分子直徑的厚度區(qū)域〔外表吸附〕，如果單位質(zhì)量的固體吸附劑具有的外表積越大，溶質(zhì)的吸附容量就越大。所以，很多吸附劑有大量微孔結(jié)構(gòu)。具有一定的吸附別離能力。有較高的機械強度和耐磨性吸附工藝過程中要反復(fù)沖刷，溫差、壓力頻繁變化。吸附劑破碎、粉化不僅降低別離效率，還會堵塞管道。顆粒大小均勻可使流體通過床層時分布均勻，保證組分分子在所有顆粒的粒內(nèi)擴散時間相同，防止產(chǎn)生返混現(xiàn)象，提高別離效果。工業(yè)上吸附劑使用量大，且連續(xù)使用。具有一定的商業(yè)規(guī)模及合理的價格。性質(zhì)要穩(wěn)定、容易再生。衡量吸附劑性能常用的指標？外觀：我們的樹脂一般以聚苯乙烯做骨架結(jié)構(gòu)。普通的聚苯乙烯是均勻緊密的體系，對自然光是各向同性，透明度很高。多孔吸附樹脂及帶功能基團的離子交換樹脂外觀一般乳白色，不透明；這是因為，內(nèi)部有孔隙，光線不能連續(xù)通過，入射光線在孔內(nèi)雜亂折射，肉眼觀呈乳白色。由大孔過度到凝膠型〔凝膠型的孔徑要小〕，顏色由乳白變?yōu)榘肴榘?、半透明。。樹脂由透明向乳白過度，是孔隙增多、孔徑增大的標志。真密度〔固體密度〕：以樹脂為例，指樹脂骨架的密度，不包括球粒內(nèi)部孔隙。假密度〔表觀密度或者顆粒密度〕：單位體積的樹脂。包括球粒的內(nèi)部孔隙在內(nèi)。孔度：指吸附劑內(nèi)部孔隙的總?cè)莘e與吸附劑本身的表觀容積之比?？讖剑嚎字睆降拇笮?，一般來說是個半定量的平均值?？兹荩褐该靠藰渲瑑?nèi)部孔隙的毫升數(shù)?？讖椒植浚罕韧獗矸e：每克樹脂所具有的外表積。吸附劑性能的測試方法？比外表積的測定——B.E.T(Brunauer-Emmett-Teller)法。氮氣吸附法：液氮在-196℃的溫度下，在吸附劑外表形成單分子層吸附，通過測定氮氣的體積計算比外表積。

a為比外表積，N為阿弗加德羅常數(shù)，s為N2分子的截面積。K=4.35×104cm-1?？讖椒植康臏y定——壓汞法，用汞孔度計測量。壓力升高時，水銀可進入到細孔中，壓力P與孔徑d的關(guān)系為：σ表示水銀的外表張力，θ表示水銀與細孔壁的接觸角。孔徑分布常用孔徑與孔容之間的關(guān)系表示幾種吸附劑的孔徑分布曲線常用的吸附劑吸附劑按其化學結(jié)構(gòu)可分為有機吸附劑和無機吸附劑.常用的有機吸附劑有活性炭、球性炭化樹脂、聚酰胺、纖維素、大孔樹脂等；常用的無機吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、硅藻土、分子篩等?；钚蕴炕钚蕴渴且活愄假|(zhì)吸附劑的總稱，品種很多。幾乎所有的有機物都可以作制造活性炭的原料活性炭是利用木炭、竹炭、果皮和優(yōu)質(zhì)煤作原料，通過物理及化學的方法進行破碎、過篩、催化劑活化，漂洗、烘干、篩選等一系列工序加工而成，是很細小的炭粒?；钚蕴渴且环N非極性吸附劑。原料碳化破碎、造?；罨礈炜菰锖Y分粉狀炭產(chǎn)品粒狀炭產(chǎn)品捏合、成形碳化活性炭生產(chǎn)工藝活性炭的分類按外觀形狀可分為粉狀活性炭、顆?；钚蕴俊㈠\綸活性炭、球形炭、纖維狀炭、織物狀炭等。⑴粉末活性炭粉狀活性炭顆粒極細，呈粉末狀，粒度小于0.175mm。其外表積、吸附能力和吸附量都非常大，是活性炭中吸附力最強的一類。但因其顆粒太細，給后續(xù)過濾操作帶來困難。⑵顆?；钚蕴苛６却笥?.175mm。顆粒粒徑較粉末狀活性炭大，外表積相應(yīng)減小，吸附力與吸附量次于粉末狀活性炭，但過濾較前者容易。⑶錦綸活性炭錦綸-活性炭是以錦綸〔聚酰胺〕為粘合劑，將粉末狀活性炭制成顆粒。其外表積較純顆粒狀活性炭大，較粉末狀活性炭小，但吸附能力較兩者都弱。錦綸不僅起粘合作用，也起著脫活性作用，因此可用于別離前兩種活性炭吸附太強而不易解吸的物質(zhì)，如別離酸性氨基酸或堿性氨基酸，效果良好?；钚蕴慨a(chǎn)品錦綸活性炭小較小大吸附量易小小大錦綸活性炭難較小較大較小顆粒活性炭難大大小粉末活性炭洗脫吸附力外表積顆粒大小活性炭種類三種活性炭性能的比較⑷活性炭纖維是用炭素纖維活化而制得的一種纖維狀吸附劑，常做成毛氈狀、紙片狀、布料狀、蜂巢狀等?；钚岳w維的外外表積比顆?；钚蕴看?，吸附和解吸速度比顆粒狀活性炭大，阻力小，容易使氣體或液體透過，近年來作為活性炭新品種正在推廣應(yīng)用。⑸球形炭球形炭化樹脂是采用球形大孔吸附樹脂為原料，經(jīng)炭化、高溫裂解及活化制成的吸附劑。與其他形狀活性炭相比，球形炭化樹脂不易掉屑而污染被處理物系，且可與被處理氣體或液體均勻接觸，氣體和液體通過球形吸附劑床層時的阻力小。通過控制聚合條件，改變原料配比等手段可得到不同孔結(jié)構(gòu)和不同性能的炭化樹脂。⑹炭分子篩炭分子篩〔CMS〕較活性炭具有更小的孔徑〔2～10?接近分子大小的超微孔〕和更窄的孔徑分布，主要用于別離更小的氣體分子，如從空氣中別離N2活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)？碳化后以微晶體存在，碳原子以六角晶格排列成片狀結(jié)構(gòu)，片狀結(jié)構(gòu)堆積形成微晶體；活化后晶格間生成的孔隙形成各種形狀和大小的細孔?；钚蕴康耐獗砘瘜W性質(zhì)？活性炭本身非極性，在制造過程中處于微晶體邊緣的碳原子由于共價鍵不飽和易與其他元素結(jié)合，如氫、氧等，形成羥基、羧基、羰基等，使活性炭具有微弱的極性。該極性能影響活性炭的吸附能力?；钚蕴康奈揭?guī)律？活性炭是非極性吸附劑，在水中吸附能力大于有機溶劑中的吸附能力。對極性基團多的化合物的吸附力大于極性基團少的化合物。對芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物。對相對分子量大的化合物的吸附力大于相對分子量小的化合物。pH值的影響堿性中性吸附酸性洗脫；酸性中性吸附堿性洗脫。溫度未平衡前隨溫度升高而增加?；钚匝趸X活性氧化鋁的制造、分類活性氧化鋁〔Al2O3·nH2O〕是氧化鋁的水合物。由氫氧化鋁膠體經(jīng)加熱脫水后制成，是一種具多孔結(jié)構(gòu)、大比外表的吸附劑。天然活性氧化鋁由鋁土礦加熱脫水制成。通過控制氫氧化鋁晶粒尺寸和堆積配位數(shù)可以控制氧化鋁的孔容、孔徑和外表積。氧化鋁按品型可分為α、γ、θ、δ、η、χ、κ、和ρ共8種。通常所說的“活性氧化鋁〞是指γ-Al2O3或是γ、χ和η三種氧化鋁的混和物。

活性氧化鋁的特點活性氧化鋁具有相當大的比外表積〔200～400m2/g〕，且機械強度高，物化性質(zhì)很穩(wěn)定，耐高溫，抗腐蝕，但不宜在強酸、強堿條件下使用。活性氧化鋁外表的活性中心富含羥基和路易斯酸，極性強，對水有很強的親和作用?；钚匝趸X廣泛應(yīng)用于脫除氣體中的水，也常用作色譜柱填料。路易斯酸：能夠提供質(zhì)子,或者能夠接受電子的全都是路易斯酸。3.硅膠和硅藻土⑴硅膠〔SiO2·nH2O〕硅膠是一種具有堅硬無定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒，是一種親水性的極性吸附劑，是SiO2的水合物。Na2SiO3與無機酸反響生成H2SiO3，其水合物在適宜的條件下聚合、縮合而成為硅氧四面體的多聚物，即硅溶膠，硅溶膠經(jīng)凝膠化、洗鹽和脫水成為硅膠。因此，通過控制膠團的尺寸和堆積配位數(shù)可以控制硅膠的孔容、孔徑和外表積。硅膠的吸附活性中心是外表保存著大約5wt.％的羥基部位。在200℃以上羥基會脫去，所以硅膠的活化溫度應(yīng)低于200℃。對一些能與硅膠外表的羥基生成氫鍵極性化合物的吸附力很強，并且隨極性的增強而增強，如水、醇、醚、酮、酚、胺、吡啶等能。對于芳香烴、不飽和烴等的吸附能力次之。對飽和烴、環(huán)烷烴等只有色散力的作用，吸附力最弱，并且隨著烷基鏈的加長而減弱。硅膠常作為枯燥劑用于氣體或液體的枯燥脫水，也可用于別離烷烴與烯烴、烷烴與芳烴，同時硅膠也是常用的色譜柱填料，在層析技術(shù)中廣泛應(yīng)用。⑵硅藻土是硅藻類植物死亡后的遺骸形成的，成分主要是硅酸鹽，本質(zhì)是含水的無定形SiO2，并含有少量Fe2O3、C2O、MgO、Al2O3及有機雜質(zhì)，外觀一般呈淺黃色或淺灰色，優(yōu)質(zhì)的呈白色，質(zhì)軟，多孔而輕。硅藻土的多孔結(jié)構(gòu)使它成為一種良好吸附劑。在食品、化工生產(chǎn)中常用來作助濾劑及脫色劑。沸石分子篩沸石分子篩是鋁硅四面體形成的三維硅鋁酸鹽金屬結(jié)構(gòu)的晶體。其化學通式為：Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。M代表陽離子，主要指Na+、K+、Ca+等；m表示其原子價態(tài)數(shù)，z表示結(jié)晶水的摩爾數(shù)，x和y是化學式中原子的配平數(shù)。沸石分子篩活化后，水分子被除去，余下的原子形成籠形結(jié)構(gòu)，孔徑為3～10?。通過引入不同的陽離子可以改變晶體結(jié)構(gòu)中的微孔結(jié)構(gòu)。分子篩晶體中有許多一定大小的空穴，空穴之間有許多同直徑的孔〔也稱“窗口〞〕相連。由于分子篩能將比其孔徑小的分子吸附到空穴內(nèi)部，而把比孔徑大的分子排斥在其空穴外，起到篩分分子的作用，故得名分子篩。

〔a〕A型〔b〕X型兩種常用沸石分子篩的晶體結(jié)構(gòu)沸石分子篩的吸附作用特點〔1〕外表上具極性很強的路易斯中心；〔2〕沸石中的籠或通道的尺寸很小，使得其中的引力場很強。因此，其對吸附質(zhì)分子的吸附能力遠超過其他類型的吸附劑。即使吸附質(zhì)的分壓〔或濃度〕很低，吸附量仍很可觀。沸石分子篩的吸附別離效果不僅與吸附質(zhì)分子的尺寸和形狀有關(guān)，而且還與其極性有關(guān)，因此，沸石分子篩也可用于尺寸相近極性不同的物質(zhì)的別離。5.吸附樹脂常說的吸附樹脂指人工合成的高分子聚合物。常用的有聚苯乙烯樹脂和聚丙烯酸酯樹脂等。吸附樹脂品種很多，單體及單體上官能團的變化可賦予樹脂以各種特性。大孔吸附樹脂的分類？非極性吸附樹脂：不帶任何功能基團。如：苯乙烯與二乙烯苯的共聚體。單體為苯乙烯，交聯(lián)劑為二乙烯苯，又稱芳香族吸附劑。中等極性吸附樹脂：帶酯基的化合物。如：甲基丙烯酸酯交聯(lián)而成，交聯(lián)劑亦為甲基丙烯酸酯，故又稱脂肪族吸附劑。極性吸附樹脂：丙烯酰胺或亞砜經(jīng)聚合而成，通常含有硫氧、酰胺、氮氧等基團。大孔吸附樹脂特點？特點：脫色去臭效果理想；對有機物具有良好的選擇性；物化性質(zhì)穩(wěn)定；機械強度好；吸附速度快；解吸、再生容易。但價格昂貴，吸附效果易受流速以及溶質(zhì)濃度等因素的影響。大孔吸附樹脂的應(yīng)用？吸附樹脂可用于除去廢水中的有機物，糖液脫色，天然產(chǎn)物和生化制品的別離與精制等。如皂甙、黃酮、內(nèi)脂、生物堿等大分子化合物的提取別離。對人參皂甙、絞股蘭皂甙、薯蕷皂甙、甜菊皂甙、甘草甜素、銀杏黃酮內(nèi)脂，山楂黃酮、大豆異黃酮、茶多酚、洋地黃強心甙、麻黃精粉、毛冬青黃酮甙、紅豆杉生物堿、多種天然色素、中藥復(fù)方藥物提取等以及生物化學制品的凈化、別離、回收都有良好的效果。并在抗生素、維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)提純方面也有很廣泛的應(yīng)用。大孔吸附樹脂的吸附規(guī)律？非離子型共聚物，借助于范德華力從溶液中吸附各種有機物，其吸附能力與樹脂的化學結(jié)構(gòu)、物理性能以及與溶質(zhì)、溶劑的性質(zhì)有關(guān)。通常遵循以下規(guī)律：非極性吸附劑可從極性溶劑中吸附非極性溶質(zhì)極性吸附劑可從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)；中等極性吸附劑兼有以上兩種能力常用的解吸方法低級醇、酮解吸使大孔樹脂溶脹，減弱溶質(zhì)與吸附劑間的相互作用力堿解吸附針對弱酸性溶質(zhì)，用堿溶液可使溶質(zhì)轉(zhuǎn)化成鹽類而將其解吸下來。酸解吸附針對弱堿性溶質(zhì)，用稀酸可將溶質(zhì)轉(zhuǎn)化稱鹽而解吸。水解吸附降低體系中的離子強度，使溶質(zhì)在水中溶解度增大，降低溶質(zhì)的吸附量得到解吸。常用的吸附操作？目前已經(jīng)開發(fā)出的吸附過程流程主要有三類：(1)變溫吸附吸附通常在環(huán)境溫度進行，而解吸在直接或間接加熱吸附劑的條件下完成，利用溫度的變化實現(xiàn)吸附和解吸再生循環(huán)操作。該類吸附過程常用于從氣體或液體中別離少量雜質(zhì)。(2)變壓吸附在較高組分分壓的條件下選擇性吸附氣體混合物中的某些組分，然后降低壓力或抽真空使吸附劑解吸，利用壓力的變化完成循環(huán)操作。變壓吸附一般用于氣體混合物的主體別離。.(3)變濃度吸附液體混合物中的某些組分在環(huán)境條件下選擇性地吸附，然后用強吸附性液體解吸再生。該過程用于液體混合物的主體別離。吸附平衡？一定條件下，流體〔氣體或液體〕與吸附劑接觸，流體中的吸附質(zhì)被吸附劑吸附，經(jīng)足夠長時間后，吸附質(zhì)在兩相中的含量不再改變，即吸附質(zhì)在流體和吸附劑上的分配到達一種動態(tài)平衡，稱為吸附平衡。當流體中吸附質(zhì)的濃度高于平衡濃度時，吸附質(zhì)將被吸附；反之，流體中吸附質(zhì)濃度低于平衡濃度時，吸附劑上已吸附的吸附質(zhì)將解吸進入流體相，直到到達新的吸附平衡。吸附平衡關(guān)系決定著吸附過程的方向和極限，是吸附過程的根本依據(jù)。吸附平衡的常用表示方法？吸附質(zhì)在流體中的濃度〔液體〕或分壓〔氣體〕；吸附劑上吸附的吸附質(zhì)的量，克〔或摩爾〕吸附質(zhì)／克〔或外表積〕吸附劑。吸附等溫線？

目前尚沒有成熟的理論來估計流體－固體之間的吸附平衡關(guān)系。因此，需要對特定的物系實驗測定一定溫度下的吸附平衡數(shù)據(jù)，并繪制成吸附劑上吸附質(zhì)的吸附量與流體中吸附質(zhì)濃度或分壓的關(guān)系曲線，這種曲線稱為吸附等溫線。另外，在等壓情況下，表示吸附量和溫度的關(guān)系曲線稱為吸附等壓線；在等吸附容量情況下，表示溫度和壓力的關(guān)系曲線稱為吸附等容線。這里只介紹應(yīng)用最廣的幾種吸附等溫線。

㈠亨利〔Henry〕型吸附平衡當溶質(zhì)濃度較低時，吸附劑的平衡吸附質(zhì)濃度〔q〕與液相游離溶質(zhì)濃度〔c〕成線性關(guān)系。m為分配系數(shù)。q=mcFrundlich吸附等溫方程

溶質(zhì)濃度比較高時，吸附劑中平衡吸附質(zhì)濃度與液相或氣相中游離的溶質(zhì)濃度之間呈非線性關(guān)系。Freundlich方程是用于描述平衡數(shù)據(jù)的最早的經(jīng)驗關(guān)系式之一，其表達式為：Freundlich方程不但適用于氣體吸附，也適用于液體吸附。對氣體，壓力范圍不能太寬，通常適于描述窄范圍的吸附數(shù)據(jù)。大范圍的數(shù)據(jù)也可分段關(guān)聯(lián)。q為吸附到達平衡時，吸附劑上吸附質(zhì)的濃度；P表示吸附質(zhì)的壓力〔氣體〕或者濃度〔液體〕。K、n均為特征常數(shù)，與溫度有關(guān)；一般1﹤n﹤10Langmuir吸附等溫方程Langmuir基于單分子層吸附理論對氣體推導(dǎo)出簡單和廣泛應(yīng)用的近似表達式：假設(shè)外表處處均一(所有吸附位點在能量上完全相同，只能吸附一個分子)單分子層吸附(沒有多層吸附)被吸附到吸附劑上的分子之間沒有相互作用。在很多條件下可解釋溶質(zhì)的吸附現(xiàn)象。pQ

盡管與Langmuir方程完全吻合的物系相當少，但有大量的物系近似符合。該模型在低濃度范圍就簡化為亨利定律。Langmuir模型被公認為定性或半定量研究變壓吸附系統(tǒng)的根底。

單分子層最大吸附量Kb是Langmuir結(jié)合常數(shù)，是解離常數(shù)的倒數(shù)，與溫度有關(guān)Kd代表解離常數(shù)

溶質(zhì)濃度非常低時為Henry型；溶質(zhì)濃度較高時用Freundlich經(jīng)驗曲線1<n<10；單分子層吸附為Langmuir型。當吸附劑對溶質(zhì)的吸附作用非常大時〔n>10〕，解離常數(shù)非常的小，近似不可逆。吸附別離設(shè)備根據(jù)待別離物系中各組分的性質(zhì)和過程的別離要求(如純度、回收率、能耗等)，在選擇適當?shù)奈絼┖徒馕鼊└咨?，采用相?yīng)的工藝過程和設(shè)備。常用的吸附別離設(shè)備有：吸附攪拌槽固定床吸附器移動床流化床⑴固定床吸附操作多采用吸附塔，料液連續(xù)輸入吸附塔中，溶質(zhì)被吸附劑吸收，從下端流出，流體的流動接近平推流。特點：吸附效率高，不易實現(xiàn)連續(xù)操作，多床串聯(lián)可實現(xiàn)半連續(xù)。固定床吸附操作料液液泵分析儀吸附塔穿透點：出口處溶質(zhì)濃度開始上升的點。

習慣上將出口濃度到達入口濃度的5%～10%時間稱為穿透時間。吸附操作達穿透點時，繼續(xù)進料不僅對吸附量的增加效果不大，且出口溶質(zhì)濃度急劇增大造成目標產(chǎn)物的損失，故應(yīng)停止吸附，轉(zhuǎn)入洗脫和吸附劑再生階段。⑵膨脹床吸附劑粒子根本懸浮于固定的位置，流體的流動于固定床相似，但需要特殊的吸附劑和設(shè)備結(jié)構(gòu)。吸附劑主要有兩類：一類是磁性粒子通過外部磁場使磁性粒子呈穩(wěn)定的膨脹狀態(tài)；二類是具有一定粒徑或者說密度分部，利用密度不同穩(wěn)定分部。如：交聯(lián)瓊脂糖凝膠內(nèi)包埋晶體石英，以提高吸附劑的密度。

⑶流化床吸附操作

流化床操作吸附劑顆粒呈流化狀態(tài)，料液以很高的速度循環(huán)輸入，使固相產(chǎn)生流化，料液中的溶質(zhì)在固相上發(fā)生吸附或離子交換。吸附劑粒子從上方輸入。流化床的特點優(yōu)點：壓降下，可處理高粘度或含固體微粒的粗料液。流化床的連續(xù)操作容易。缺點：床內(nèi)固相和液相的返混劇烈，吸附劑的利用效率遠低于固定床和膨脹床。離子交換概念？利用離子交換樹脂作為吸附劑，將溶液中的待別離組分，依據(jù)其電荷差異，依靠庫侖力吸附在樹脂上，然后利用適宜的洗脫劑將吸附質(zhì)從樹脂上洗脫下來，到達別離的目的。離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)具有三維空間立體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架聯(lián)接在骨架上的活性基團活性基團所帶的相反電荷的活性離子〔可交換離子〕樹脂的網(wǎng)絡(luò)骨架離子交換劑的分類按活性基團性質(zhì)分類，可分為陽離子交換樹脂〔含酸性基團〕和陰離子交換樹脂〔含堿性基團〕。根據(jù)交換基團酸堿性的強弱，具體又可以分為：強酸性的陽離子交換樹脂、弱酸性的陽離子交換樹脂。強堿性的陰離子交換樹脂、弱堿性的陰離子交換樹脂。按孔型分類：凝膠型的樹脂——孔徑極小，一般在300nm一下。大孔型的樹脂——因參加惰性致孔劑，形成大量的毛細孔道，孔徑較大一般為幾百到幾十萬納米。離子交換的一般過程常用的離子交換樹脂強酸性陽離子交換樹脂：活性基團是-SO3H〔磺酸基〕和-CH2SO3H〔次甲基磺酸基〕；弱酸性陽離子交換樹脂：活性基團有-COOH,-OCH2COOH,C6H5OH等弱酸性基團；強堿性陰離子交換樹脂：活性基團為季銨基團，如三甲胺基或二甲基-?-羥基乙基胺基；弱堿性陰離子交換樹脂：活性基團為伯胺或仲胺，堿性較弱；大孔離子交換樹脂大孔離子交換樹脂具有和大孔吸附劑相同的骨架結(jié)構(gòu)，在大孔吸附劑合成后〔參加致孔劑〕，再引入化學功能基團，便可得到大孔離子交換樹脂大孔離子交換樹脂的優(yōu)點？通過在合成時參加惰性致孔劑，很穩(wěn)定，克服了普通凝膠樹脂由于溶脹現(xiàn)象，產(chǎn)生的“暫時孔〞現(xiàn)象，從而強化了離子交換的功能；減少了凝膠樹脂在離子交換過程中的“有機污染〞現(xiàn)象〔大分子不易洗脫〕；可以通過致孔劑的選擇調(diào)整孔徑大小、樹脂的比外表積，以適應(yīng)不同的別離要求。常用的致孔劑有：良溶劑〔能與單體互溶的〕甲苯、四氯化碳；不良溶劑長鏈醇〔碳4-10〕煤油；高分子聚合物聚苯乙烯、聚丙烯酸酯其它離子交換樹脂類型兩性樹脂：同時含有酸、堿兩種基團的脂；均孔型離子交換樹脂：主要是陰離子型凝膠離子交換樹脂，孔徑均勻，交換容量高、機械強度好；螯合樹脂：樹脂上含有具有螯合能力的基團，既可以形成離子鍵，又可以形成配位鍵；主要用于脫除金屬離子；多糖基離子交換樹脂：固相載體為多糖類物質(zhì)，親水性強、交換空間大、對生物大分子物致變性作用主要的多糖基離子交換樹脂離子交換纖維素 樹脂骨架為纖維素，根據(jù)活性基團的性質(zhì)可分為陽離子交換纖維素和陰離子交換纖維素兩類特點：骨架松散、親水性強、外表積大、交換容量大、吸附力弱、交換和洗脫條件溫和、分辨率高。常用的離子交換纖維素有：甲基磺酸纖維素、羧甲基纖維素、二乙基氨基乙基纖維素葡聚糖凝膠離子交換樹脂 骨架為葡聚糖凝膠，如sepharose〔瓊脂糖〕、sephadex〔葡聚糖〕，根據(jù)功能基團的不同，亦可分為陽離子交換和陰離子交換樹脂。特點：除了具有離子交換功能以外，兼有分子篩的功能，提高了別離的效率DEAEanionexchanger〔DEAE纖維素陰離子交換樹脂〕常用的葡聚糖凝膠離子交換樹脂CM-sephadexC-25、DEAE(二乙基氨基乙基-葡聚糖A-50)-sephadexA-25等CMCCationExchanger〔羧甲基纖維素陽離子交換樹脂〕離子交換樹脂的命名方法

樹脂的型號命名方法：分類代號〔功能基團〕+骨架代號〔苯乙烯系、環(huán)氧系〕+順序號〔區(qū)別交換基和交聯(lián)劑的差異〕

離子交換樹脂的制備加聚法和縮聚法〔依聚合方法分類〕加聚：指具有一個或一個以上雙鍵的單體為原料，在分散相中進行聚合縮聚法是基于縮合反響的聚合過程；共聚法和均聚法〔以單體分類〕共聚是指兩種或兩種以上的單體進行聚合均聚是指以一種單體進行聚合幾種主要的離子交換樹脂制備方法苯乙烯型離子交換樹脂單體：苯乙烯、二乙烯苯經(jīng)共聚〔加聚〕酸性樹脂引入磺酸基，堿性樹脂引入季銨，伯、叔胺酚醛樹脂單體：水揚酸、苯酚、甲醛經(jīng)縮聚而成。離子交換樹脂的理化性能外觀：球形、淺色為宜，粒度大小為16~60目>90%；機械強度：>90%；含水量：0.3~0.7g/g樹脂；交換容量穩(wěn)定性：化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性；膨脹度：交聯(lián)度、活性基團的性質(zhì)與數(shù)量、活性離子的性質(zhì)、介質(zhì)的性質(zhì)和濃度、骨架結(jié)構(gòu)；濕真密度：單位體積濕樹脂的重量；孔度、孔徑、比外表積離子交換機理