吸附离子交换法膜分离法泡沫浮选分离法课件

《吸附离子交换法膜分离法泡沫浮选分离法课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吸附离子交换法膜分离法泡沫浮选分离法课件（128页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第七章 吸附、离子交换法、膜分离法、泡沫浮选分离法,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离法。,第一节 吸附和离子交换法 1. 吸附分离法 利用适当的吸附剂，在一定的pH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下来，达到分离纯化的目的，这种提取方法称为吸附分离法。 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。 常用的有机吸附剂有活性炭

2、、球形碳化树脂、聚酰胺、纤维素、大孔树脂等； 常用的无机吸附剂有白土、氧化铝、硅酸、硅藻土等。,几种吸附剂的性能： 1、活性炭 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，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。 活性炭主要有粉末活性炭、颗粒状活性炭和锦纶一活性炭。 粉末活性炭表面积最大，吸附力量强： 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

3、时效果良好。,活性炭作为吸附剂有以下几个特点： (1) 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基酸，对羟基脯氨酸的暇附力大于脯氨酸； (2) 对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化台物； (3) 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，对肽的吸附力大于对氨基酸的吸附力： (4) 其吸附力受pH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； (5) 吸附溶质的量在未达到平衡前，一般随温度的升高而增加。,2、疏基棉纤维 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

4、气相法两种， 液相法就是将棉花纤维浸泡在巯基酸(硫代乙醇酸)溶液中，避光加热反应即可生成巯基棉； 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。 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、元素的性质等有关。,3、大孔网状聚合物吸附剂 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上得到广泛应用，如四环索、土霉索、红霉紊、赤霉索、维生索B12等的提取和精制。 4、氨基纤维素 氨基纤维素主要用于无机阴离子的富集。

5、5、聚丙烯酰胺污一羧酸螯合纤维素(黄原脂棉) 聚丙烯酰胺污一羧酸螯舍纤维索是富集ppt级痕量元素的好方法。,2. 离子交换法（离子交换树脂法） 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。,第二节 膜分离法 1. 简介： 膜法分离是近三十年发展起来的一种新型分离纯化技术。 目前膜法已是一种分离多种物质的高效经济的工具。 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，用于热学上和化学上不稳定的化学品的制备 用膜法生产饮用水。费用较低。 在工业污水处理、有价

6、值的产品的回收等方面。膜法都具有许多优点。,膜法分离纯化技术包括： 微孔滤膜 超滤膜 反渗透膜 离子交换膜 液态膜 生物膜 其它膜分离方法。,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： 不发生相的变化 耗能量低 操作方便 设备简单 效率较高 比较经济 可在常温下进行 因此适用于对温度敏感的溶液。,通常使用的分离方法及其最适应用范围列于表1。,表1 各种分离方法的适用范围,从表1可看出： 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。 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。 一般过滤、微滤

7、、超滤、反渗透都是过滤，它们适合的分子大小范围(孔径范围)是不同的。实际上微滤、超滤和反渗透三种是膜分离中常用的技术。 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中，还应考虑作业的费用。 在大多数情况下，膜分离比其它分离技术更有利。,膜又分为合成膜和液膜。合成膜也称固态膜。 固态膜经过： (1)五十年代初期的阴、阳离子交换膜； (2)六十年代初期的一、二价阴、阳子交换膜； (3)六十年代中、末期的反渗透膜和超滤醋酸纤维膜，特别是1965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

8、的发展，很快就形成了膜科学。 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。,2. 合成膜的结构、性质和应用： 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。最近高分子富集膜和中空纤维膜发展迅速。 1。微孔膜 微孔膜是一种具有一定孔径(10毫微米50微米)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。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蚀刻法。微孔膜主要用于微过

9、滤(微滤)。,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Millipore公司的Fluoropore系列与Mitmitex系列。Fluoropore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、光刻胶、酸、碱或其它化学物质。 不适用于80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。 因聚四氟乙烯是疏水性的，不能直接应用于水溶液。因此。在过滤前需先用与水相溶的液体(如甲醇)润湿，然后才能进行水溶液的过滤。,Fluoropore有如下四种规格,Mitex系列膜则由纯聚四氟乙烯制成，几乎耐所有的有机溶剂、浓酸和浓碱、

10、火箭推进剂以及制冷剂。在温度高于260和低至100时仍可使用。并具有生物化学惰性。因其不用支撑材料，故耐温性能特优。孔径较Fluoropore膜为大。有如下两种规格：,另外，如德国的S.S公司，美国Whetman公司均有类似产品供应。Millipore公司还生产聚偏氟乙烯微过滤膜，牌号为Durapore。有两种孔径规格(0.45m与0.22m）。可用于灭菌过滤和电子工业过滤液体。能经受126消毒处理。 上述微过滤膜，在实际使用时一般均做成筒形或盘滤器。日本仓敷纺织公司生产商品牌号为Kutanfil的过滤器，其膜与外壳辅助件全部用氟塑料制成。半导体生产中所用液体化学品，经过滤后可使杂质降到ppb

11、级，而用金属过滤器部件，焊缝时则易带入杂质。,高分子膜,微过滤膜可以分离水中的微粒、细菌和病毒。它们已被用于电子工业用来生产超纯水。在集成电路的制作中。可用微孔过滤去除冲洗水中离子交换树脂的破裂物和微粒杂质。 医学研究、临床和微生物等实验室的药物和溶液，必须是无菌的，通过微孔过滤可以很容易达到消毒目的。当然，膜中任何大于细菌尺寸的“针孔”应当少到最低限度，以保证绝对消毒。 如今，膜过滤已被用于静脉注射液、组织培养液媒、维生素溶液，细菌肉汤培养基，眼科溶液、抗菌素、疫苗、血清、血浆、蛋白质、变态反应溶液等的消毒。 微孔过滤已大规模地用于啤酒、红白酒和软饮料的制造。用孔径小于0.5m的微孔滤膜可以

12、有效地去除酵母、霉菌和其它的腐败有机物。并可增加产品的透明度，微孔过滤比巴氏灭菌法或化学消毒法都经济。,均相膜与非均相膜 均相膜是指膜的各个部分都是均一的，致密的。溶液中各种组分的分离是与它们在膜相中的传递速率直接有关的，而传递速率是由它们在膜结构中的扩散和浓度所决定的。 非均相膜是指表面与内部结构存在差异的膜，表层比较致密，内部疏松。这种结构多为超滤和反渗透膜。疏松层的厚度为100到200m。表层厚度为0.12m。疏松层仅起支撑作用，并不影响分离特性或膜在压力作用下的透过率。 由于反渗透或超滤过程中的透过率与实际的屏碍层的厚度成反比。所以，非均相膜比相同厚度的均相膜的透过率高得多。在非均相膜

13、的制备方法中，有两种工艺巳有所发展。一种是利用了相转换过程。另一种是在多微孔结构上，铸一层非常薄的聚合物薄膜而形成一种复合结构。,此外，在成膜方法上近年来又发展了一种动力形成膜。它的出现有可能将反渗透及超滤膜的研究推向新的阶段。Zr(LV)一PAA动力形成膜巳成功地应用于苦咸水的淡化及污水的处理、回收，并已有效地用来从大豆中分离，浓缩大豆蛋白质，从菜籽饼中去毒及提取蛋白质。,2、超滤 超滤又叫超过滤法。它是以膜的形式，利用膜孔选择弹性筛分作用，在低的操作压力下，从水溶液中分离高分子量溶质或胶体的新技术。被分离的低分子溶质或溶剂（水等)，从膜的孔隙中透过。而大分子量溶质或胶体则不透过超滤膜。 超

14、滤法是两种：(1)以浓度差作驱动力。将大。小分子分离的渗透膜；(2)以压力作为驱动力。使固体与液体分离的过滤膜。 在所有的膜法中，超滤应用得最广泛。国外巳大规模应用于工业污水和作业水的处理，化学、食品和医药工业中大分子溶液的浓缩、提纯和分离，生物溶液和饮料的消毒、澄清和提纯，超纯水的生产。 从冲洗水中回收电泳漆是超滤法的一项很成功的应用。在此项应用中。大多数都用管式醋酸纤维素超滤膜，膜的平均使用寿命可超过两年。,超滤的另一重要应用是对油一水乳状液的分离。在金属切削的冲洗水中一般含有0.21%m的乳状油滴直径为0.1lm。它可很容易地被任何超滤膜截留住。从超滤过的冲洗水中可获得510的浓缩乳化油

15、。这种油可再直接用于金属机械作业，而滤过的水可再作为冲洗液用。超滤也可用于纺织业的有关过程中来回收聚合物，从羊毛漂洗水中回收羊毛酯，等等。 在各种食品的脱水中，用超滤法往往比用其它常用的技术，例如蒸发或冰冻干燥技术在费用上低得多，并且没有易挥发的味组分的损失。在制酪工业中。可用超滤浓缩牛奶和脱酯乳。可根据超滤膜对盐类和乳糖的渗透性，很方便地制备特殊规格的乳制品。从乳清中回收蛋白质不仅可以解决废水处理问题，而且浓缩出的蛋白质、乳糖和滤液中的乳糖酸可以回收利用。超滤还可用来浓缩鸡蛋白，产品质量比用其它方法好。,果胶溶液的浓缩通常是用化学沉淀法，然后再用萃取法来完成，相当复杂。用超滤法，可在果胶不发

16、生变化的情况下进行浓缩，很简便。 国外普遍用超滤法对饮料和酒进行消毒和澄清。发酵酿出的酒含有少量的蛋白质，多糖和其它胶体杂质。这些杂质通常是用化学沉淀法去除的。这种处理影响酒的质量，同时也产生相当数量的软泥。这些软泥的处理是一个很费钱的问题。酒的超滤能去除这些杂质并能对酒消毒。,在制药工业中。对于生物活性物质，如酶、病毒、核酸、特种蛋白质等用超滤进行分离、浓缩和纯化，是有利的。 在化学试剂制备工业中。超滤能对金属、非金属氧化物或盐类的浆料进行有效的浓缩，对聚合物微粒的浓缩，及分散染料、试剂的提纯。 在现代医学医药工作中，需要大规模地蒸馏血液以分离某些蛋白质，目前，已把常用的技术和超滤结合起来。以便降低费用和提高产品质量。用萃取法从植物或动物原料制取药物，例如生物碱、荷尔蒙、麻醉剂等时，往往被大分子或微粒杂质污染。在这些工作中采用超滤法可生产出高质量的产品。,3、反渗透 目前，反渗透法的装置分为：板式(板框式)；管(柱)式：螺旋卷式：中空纤维式。 反渗透除了用于海水、苦咸水