呼和浩特职业学院教案首页 课 题第五章吸附分离技术 授课时间 4.1,4.8 授课对象2013级生物技术及应用1、2班 授课学时 1. 了解吸附的基本原理及影响吸附的因素 教学目的2.熟悉常见吸附剂种类 3.吸附性能特点及应用 教学重点 静态吸附常见吸附剂种类及应用 教学难点 吸附剂及吸附条件的选择 教学方法 举例法，比较法，图示法，提问法，作业法，引导法等 (一)组织教学：点名、检查学生的出勤情况(5min) (二)临床案例：血液透析，导入新课：膜有哪些，各自 教学步骤 有什么特点(15min) 及 (三)开始讲解（概念，种类，特点，应用）(60min) 内容提要 (四)小结与思考题(8min) (五)结束本次，学生讨论(2min) 备注
呼和浩特职业学院教案首页 课 题 第五章 吸附分离技术 授课时间 4.1,4.8 授课对象 2013 级生物技术及应用 1、2 班 授课学时 4 教学目的 1．了解吸附的基本原理及影响吸附的因素 2．熟悉常见吸附剂种类 3．吸附性能特点及应用 教学重点 静态吸附常见吸附剂种类及应用 教学难点 吸附剂及吸附条件的选择 教学方法 举例法，比较法，图示法，提问法，作业法，引导法等 教学步骤 及 内容提要 （一）组织教学:点名、检查学生的出勤情况（5 min） （二）临床案例：血液透析，导入新课：膜有哪些，各自 有什么特点（15min） （三）开始讲解（概念，种类，特点，应用）（60min） （四）小结与思考题（8min） （五）结束本次，学生讨论（2min） 备注
演示实验：活性炭吸附色素 演示法 新课导入：静态吸附还有哪些实例，什么原理 实验法 第一节静态吸附分离技术 吸附是指流体（液体或气体）与固体多孔物质接触时，流体中的一种或 多种组分传递到多孔物质的外表面和微孔内表面并附着的过程。被吸附的流 体称为吸附质，多孔的固体物质称为吸附剂。吸附分离技术是利用适当的吸 附剂，将生物样品中某些组分选择性吸附，再用适当的洗脱剂将被吸附的物 质从吸附剂上解吸下来，从而达到浓缩和提纯的分离方法。 一、吸附的原理 (一)产生吸附原因 因此界面分子的力场是不饱和的具有较高的吸附势能。 (二)吸附的类型 副板书 1.物理吸附吸附剂和吸附质之间作用力是通过分子间引力（范德华力） 产生的吸附称为物理吸附。 2.化学吸附吸附剂和吸附质之间作用力是通过发生电子的转移产生化学键 (库仑力)的吸附称为化学吸附。 副板书 3静电吸附靠吸附质离子与吸附剂表面带电点上的静电引力聚集在吸附剂 表面，同时放出等当量的同号离子。 分子间力 物理吸附 图示法 化学键力 化学吸附 静电引力 交换吸附
2 演示实验：活性炭吸附色素 新课导入：静态吸附还有哪些实例，什么原理？ 第一节 静态吸附分离技术 吸附是指流体（液体或气体）与固体多孔物质接触时，流体中的一种或 多种组分传递到多孔物质的外表面和微孔内表面并附着的过程。被吸附的流 体称为吸附质，多孔的固体物质称为吸附剂。吸附分离技术是利用适当的吸 附剂，将生物样品中某些组分选择性吸附，再用适当的洗脱剂将被吸附的物 质从吸附剂上解吸下来，从而达到浓缩和提纯的分离方法。 一、吸附的原理 （一）产生吸附原因 因此界面分子的力场是不饱和的具有较高的吸附势能。 （二）吸附的类型 1．物理吸附 吸附剂和吸附质之间作用力是通过分子间引力（范德华力） 产生的吸附称为物理吸附。 2.化学吸附 吸附剂和吸附质之间作用力是通过发生电子的转移产生化学键 （库仑力）的吸附称为化学吸附。 3.静电吸附 靠吸附质离子与吸附剂表面带电点上的静电引力聚集在吸附剂 表面，同时放出等当量的同号离子。 演示法 实验法 副板书 副板书 图示法
2.吸附质的性质 (1)溶质分子的结构(2)溶质在溶液中的溶解度 (3)解离情况 (4)形成氢键情况 (5)溶剂的影响 3.吸附条件 (1)温度 (2)pH值 (3)吸附质的浓度与吸附剂的量(4)盐的浓度 总之，在生产中吸附条件的选择主要应靠实践来确定。 (四)溶剂与洗脱 通常把溶解样品的液体介质叫做溶剂，把洗脱吸附剂上附着的溶质的浴 你 液叫做洗脱剂。二者常是同一物质，不过用途不同而己。溶剂和洗脱剂应符 副板书 合以下条件： 1纯度合格，因为杂质常会影响洗脱及吸附能力： 2.与样品或吸附剂不发生化学变化： 3.能溶解样品中的各成分： 4.溶剂被吸附剂吸附得愈少愈好： 难点 5.粘度小，易流动，不致使洗脱太慢： 6.容易与目的物成分分开。 常用的洗脱剂按其极性的增大可排列如下顺序：石油酵、环己烷、四氯化碳 三氯乙烷、甲苯、苯、二氯甲烷、乙醚、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、正丙醇、 乙醇、甲醇、水、吡啶、乙酸等。 二、常见的吸附剂 (一)活性炭 1.活性炭的类型 副板书 (1)粉末状活性炭(2)颗粒活性炭(3)锦纶活性炭 2.活性炭的吸附特点 难点 (1)在水溶液中吸附力最强，在有机溶剂中吸附力较弱。 (2)对极性基团(-COOH、NH、-OH等)多的化合物的吸附力大于极 性基团少的化合物，。 (3)对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物 (4)对分子量大的化合物的吸附力大于分子量小的化合物。 (5)发酵液的pH与活性炭的吸附效率有关，一般碱性物质在中性下吸附， 酸性下解吸：酸性物质在中性下吸附，碱性解吸。 (6)活性炭吸附溶质的量在未达到平衡前一般随温度升高而增加：但在升 副板书 高温度时应考虑到溶质对热的稳定性
3 2.吸附质的性质 （1）溶质分子的结构 （2）溶质在溶液中的溶解度 （3）解离情况 （4）形成氢键情况 （5）溶剂的影响 3.吸附条件 （1）温度 （2）pH 值 （3）吸附质的浓度与吸附剂的量 （4）盐的浓度 总之，在生产中吸附条件的选择主要应靠实践来确定。 （四）溶剂与洗脱 通常把溶解样品的液体介质叫做溶剂，把洗脱吸附剂上附着的溶质的溶 液叫做洗脱剂。二者常是同一物质，不过用途不同而已。溶剂和洗脱剂应符 合以下条件： 1.纯度合格，因为杂质常会影响洗脱及吸附能力； 2.与样品或吸附剂不发生化学变化； 3.能溶解样品中的各成分； 4.溶剂被吸附剂吸附得愈少愈好； 5.粘度小，易流动，不致使洗脱太慢； 6.容易与目的物成分分开。 常用的洗脱剂按其极性的增大可排列如下顺序：石油醚、环己烷、四氯化碳、 三氯乙烷、甲苯、苯、二氯甲烷、乙醚、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、正丙醇、 乙醇、甲醇、水、吡啶、乙酸等。 二、常见的吸附剂 （一）活性炭 1.活性炭的类型 （1）粉末状活性炭 （2）颗粒活性炭（3）锦纶活性炭 2.活性炭的吸附特点 （1）在水溶液中吸附力最强，在有机溶剂中吸附力较弱。 （2）对极性基团（-COOH、-NH2、-OH 等）多的化合物的吸附力大于极 性基团少的化合物，。 （3）对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物。 （4）对分子量大的化合物的吸附力大于分子量小的化合物。 （5）发酵液的 pH 与活性炭的吸附效率有关，一般碱性物质在中性下吸附， 酸性下解吸；酸性物质在中性下吸附，碱性解吸。 （6）活性炭吸附溶质的量在未达到平衡前一般随温度升高而增加；但在升 高温度时应考虑到溶质对热的稳定性。 你 副板书 难点 副板书 难点 副板书
(二)白陶土（白土、陶土、高岭土） 口可分为天然白陶土和酸性白陶土两种。天然白陶土的主要成分是含水 的硅酸铝。酸性白陶土其化学成分与天然白陶土想似，其原料是某些 斑土，经浓盐酸加热处理后烘干即得，但具有较好的吸附能力，其脱 色效率比天然白陶士高许多倍。 本节课的 口在生物制药工艺中常作为某些活性物质的纯化分离吸附剂，也可作为重点 助滤剂与去除热原质的吸附剂。 ◇ (六)硅胶 口硅胶是应用最广泛的一种极性吸附剂，具有多孔性网状结构，分子式 中氧化硅是无定形的Si02。 口硅胶易于吸附极性物质，硅胶表面带有大量的羟基，能吸附气体中的 水分达硅胶本身重量50%之多，难于吸附非极性物质，故硅胶多用于 气体或液体的干燥及作为催化剂的载体使用
4 （二）白陶土（白土、陶土、高岭土） 可分为天然白陶土和酸性白陶土两种。天然白陶土的主要成分是含水 的硅酸铝。酸性白陶土其化学成分与天然白陶土想似，其原料是某些 斑土，经浓盐酸加热处理后烘干即得，但具有较好的吸附能力，其脱 色效率比天然白陶土高许多倍。 在生物制药工艺中常作为某些活性物质的纯化分离吸附剂，也可作为 助滤剂与去除热原质的吸附剂。 （六）硅胶 硅胶是应用最广泛的一种极性吸附剂，具有多孔性网状结构，分子式 中氧化硅是无定形的 SiO2。 硅胶易于吸附极性物质，硅胶表面带有大量的羟基，能吸附气体中的 水分达硅胶本身重量 50％之多，难于吸附非极性物质，故硅胶多用于 气体或液体的干燥及作为催化剂的载体使用。 本节课的 重点
五)氧化铝 口为无定形的多孔结构物质，一般由氧化铝的三水化合物加热、脱水利 活化而得，孔径2~5nm,比表面典型值为200~500m2/g。 口活性氧化铝对水具有很强的吸附能力，主要用于液体与气体的干燥 适用于亲脂性成分的分离，广泛应用在醇、酚、生物碱、染料等物质 的分离。 口氧化铝价廉、再生容易，活性容易控制，但操作不变，手续繁琐，处 理量有限，因此在工业生产上不易大规模应用。 口按照制备方法的不同：可分为碱性氧化铝，中性氧化铝，酸性氧化铝 三种。 氧化铝活性随含水量的增多而降低，使用前也需活化。 (十)羟基磷灰石（又名羟基磷酸钙） 口是唯一使用于生物活性高分子物质（如蛋白质、核酸）分离的吸附剂。 口吸附容量高，稳定性好，因此在制备及纯化蛋白质、酶、核酸、病毒 等生命物质方面得到了广泛的应用。 口预处理和再生 (十一)聚酰胺粉 口是一类化学纤维的原料，国外称尼龙，国内称锦纶。使用于分离含羟 基、醒基的成分。 口通过与被分离物质形成氢键而产生吸附作用。 (十二)大网格聚合物吸附剂 口最早合成于上世纪60年代末，于0年代末用于中草药有效成分的分 离 口我国直到80年代后才开始有工业规模的生产和应用。 ▣大孔吸附树脂目前多用于 ■工业废水处理 ■食品添加剂的分离精制 ■中草药有效成分、维生素和抗菌素等的分离提纯 化学制品的脱色、血液的净化等
5 五）氧化铝 为无定形的多孔结构物质，一般由氧化铝的三水化合物加热、脱水和 活化而得，孔径 2～5nm，比表面典型值为 200～500m2/g。 活性氧化铝对水具有很强的吸附能力，主要用于液体与气体的干燥 ， 适用于亲脂性成分的分离，广泛应用在醇、酚、生物碱、染料等物质 的分离。 氧化铝价廉、再生容易，活性容易控制，但操作不变，手续繁琐，处 理量有限，因此在工业生产上不易大规模应用。 按照制备方法的不同：可分为碱性氧化铝，中性氧化铝，酸性氧化铝 三种。 氧化铝活性随含水量的增多而降低，使用前也需活化。 （十）羟基磷灰石（又名羟基磷酸钙） 是唯一使用于生物活性高分子物质（如蛋白质、核酸）分离的吸附剂。 吸附容量高，稳定性好，因此在制备及纯化蛋白质、酶、核酸、病毒 等生命物质方面得到了广泛的应用。 预处理和再生 （十一）聚酰胺粉 是一类化学纤维的原料，国外称尼龙，国内称锦纶。使用于分离含羟 基、醌基的成分。 通过与被分离物质形成氢键而产生吸附作用。 （十二）大网格聚合物吸附剂 最早合成于上世纪 60 年代末，于 70 年代末用于中草药有效成分的分 离 我国直到 80 年代后才开始有工业规模的生产和应用。 大孔吸附树脂目前多用于 ◼ 工业废水处理 ◼ 食品添加剂的分离精制 ◼ 中草药有效成分、维生素和抗菌素等的分离提纯 化学制品的脱色、血液的净化等