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
三、静态吸附分离法的应用 静态吸附分离是在带有搅拌的反应罐中，依次将吸附剂加入到生物分子 溶液中搅拌或振荡达到吸附平衡后，用沉降、过滤或离心的方法逐个分离 吸附分离具有处理量大、速度快的优点：一般吸附剂只一次就废弃，料液有 一些损失是不可避免的：另外，静态吸附分离即使对目的物一点也不吸附， 却可能对去除其他杂质是非常有用的，因此，即使纯化程度不大，但是在大 规模生产时，杂蛋白等严重的污染物却可被除去。采用静态吸附吸附工艺主 要有两方面的作用：一是吸附杂质，使杂质浓集于吸附剂界面：另一种是吸 附所需物质，使要提取的物质浓集。当吸附剂对杂质的吸附能力较强，而对 所提取的物质基本无影响时，可用吸附剂除去杂质。如果提取液中所需的物 副板书 质能被吸附剂大量吸附，再结合洗脱，即可达到分离纯化的目的。吸附杂质 常用活性炭：吸附目的物的常用磷酸钙凝胶离子交换剂（特别是磷酸纤维素） 亲和吸附剂、染料配位体吸附剂、疏水吸附剂和免疫吸附剂等。 第二节离子交换分离技术 一、离子交换的原理 (一)离子交换过程和离子交换速率 离子交反应换过程可用下面方程式表示（以阳离子交换反应为例）： RA+B一RB*+A 式中R表示阳离子交换剂的活性基团和载体。A+为平衡离子。B为交 换离子。离子交换反应同样符合质量作用定律。当正反应、逆反应速率相等 结合图来 时，溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状态，即称为离子交换平衡。 对学生进 离子交换过程包括外部扩散、内部扩散和离子交换反应。离子交换过程应包 行讲解 括下列五个步骤： ①A+从溶液中扩散到树脂表面 薄膜 离子交换机理示意图 6
6 三、静态吸附分离法的应用 静态吸附分离是在带有搅拌的反应罐中，依次将吸附剂加入到生物分子 溶液中搅拌或振荡达到吸附平衡后，用沉降、过滤或离心的方法逐个分离。 吸附分离具有处理量大、速度快的优点；一般吸附剂只一次就废弃，料液有 一些损失是不可避免的；另外，静态吸附分离即使对目的物一点也不吸附， 却可能对去除其他杂质是非常有用的，因此，即使纯化程度不大，但是在大 规模生产时，杂蛋白等严重的污染物却可被除去。采用静态吸附吸附工艺主 要有两方面的作用：一是吸附杂质，使杂质浓集于吸附剂界面；另一种是吸 附所需物质，使要提取的物质浓集。当吸附剂对杂质的吸附能力较强，而对 所提取的物质基本无影响时，可用吸附剂除去杂质。如果提取液中所需的物 质能被吸附剂大量吸附，再结合洗脱，即可达到分离纯化的目的。吸附杂质 常用活性炭；吸附目的物的常用磷酸钙凝胶离子交换剂（特别是磷酸纤维素）、 亲和吸附剂、染料配位体吸附剂、疏水吸附剂和免疫吸附剂等。 第二节 离子交换分离技术 一、离子交换的原理 （一）离子交换过程和离子交换速率 离子交反应换过程可用下面方程式表示（以阳离子交换反应为例）： R -A++B+ R -B ++A+ 式中 R -表示阳离子交换剂的活性基团和载体。A+为平衡离子。B +为交 换离子。离子交换反应同样符合质量作用定律。当正反应、逆反应速率相等 时，溶液中各种离子的浓度不再变化而达平衡状态，即称为离子交换平衡。 离子交换过程包括外部扩散、内部扩散和离子交换反应。离子交换过程应包 括下列五个步骤： ①A+从溶液中扩散到树脂表面； 副板书 结合图来 对学生进 行讲解 薄膜 树脂 B + A + 离子交换机理示意图
②A从树脂表面再扩散到树脂内部的交换中心： ③A+与RB在交换中心发生交换反应： ④解吸B从树脂内部的交换中心扩散到树脂表面： ⑤B*再从树脂表面扩散到溶液中 上述5个步骤中，①和⑤在树脂表面的液膜内进 行的互为可逆的过程，称为膜扩散或外部扩散过程：②和④发生在树脂颗料 重点 内部，互为可逆过程，称为粒扩散或内部扩散过程：③为离子交换反应过程。 难点 因此离子交换过程实际上只有3个步骤：外部扩散、内部扩散和离子交换反 应。 离子交换速率究竞取决于内部扩散速率还是外部扩散速率，要视具体情 况而定。一般情况下，离子交换反应的速率极快，不是速度控制步骤。离了 在颗粒内的扩散速率与树脂结构、颗粒大小、离子特性等因素有关；而外打 散速率与溶液的性质、浓度、流动状态等因素有关。 (二)影响离子交换的因素 1影响选择性的因素 2.影响交换速率的因素 (1)颗粒大小(2)交联度(3)温度(4)离子化合价(5)离子的大小 (6)搅拌速率或流速(7)离子浓度(8)被分离组分料液的性质溶液 黏度越大，交换速率越小。(9)树脂被污染 3.影响交换效率的因素 为了提高分离效率，应选择适宜的被交换离子的浓度。而对于弱电解 质进行交换可设法改变离子的电离度。如在阳离子交换树脂上洗脱弱电 解质时，应提高溶液的pH:而在阴离子交换中，应降低pH。另外，也可利 用有机溶剂来降低弱电解质的电离度的情况 二、离子交换树脂 离子交换树脂的单元结构由三部分构成：①惰性的不溶性的高分子固定 骨架，又称载体：②与载体以共价键联结的不能移动的活性基团，又称功能 基团：③与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子，亦称活性离子。如 聚苯乙烯磺酸型钠树脂，其骨架是聚苯乙烯高分子塑料，活性基团是磺酸基， 平衡离子为钠离子。 离子交换树脂的活性基团是决定其交换特点的主要物质基础。它决定了树脂 是酸性的阳离子交换剂还是碱性的阴离子交换剂，以及交换能力等诸多因素， 同时也是离子交换树脂分类的主要依据
7 ②A+从树脂表面再扩散到树脂内部的交换中心； ③A+与 R -B +在交换中心发生交换反应； ④解吸 B +从树脂内部的交换中心扩散到树脂表面； ⑤B +再从树脂表面扩散到溶液中 上述 5 个步骤中，①和⑤在树脂表面的液膜内进 行的互为可逆的过程，称为膜扩散或外部扩散过程；②和④发生在树脂颗粒 内部，互为可逆过程，称为粒扩散或内部扩散过程；③为离子交换反应过程。 因此离子交换过程实际上只有 3 个步骤：外部扩散、内部扩散和离子交换反 应。 离子交换速率究竟取决于内部扩散速率还是外部扩散速率，要视具体情 况而定。一般情况下，离子交换反应的速率极快，不是速度控制步骤。离子 在颗粒内的扩散速率与树脂结构、颗粒大小、离子特性等因素有关；而外扩 散速率与溶液的性质、浓度、流动状态等因素有关。 （二）影响离子交换的因素 1.影响选择性的因素 2.影响交换速率的因素 （1）颗粒大小 （2）交联度（3）温度 （4）离子化合价 （5）离子的大小 （6）搅拌速率或流速 （7）离子浓度 （8）被分离组分料液的性质溶液 黏度越大，交换速率越小。（9）树脂被污染 3.影响交换效率的因素 为了提高分离效率，应选择适宜的被交换离子的浓度。而对于弱电解 质进行交换可设法改变离子的电离度。如在阳离子交换树脂上洗脱弱电 解质时，应提高溶液的 pH；而在阴离子交换中，应降低 pH。另外，也可利 用有机溶剂来降低弱电解质的电离度的情况 二、离子交换树脂 离子交换树脂的单元结构由三部分构成：①惰性的不溶性的高分子固定 骨架，又称载体；②与载体以共价键联结的不能移动的活性基团，又称功能 基团；③与功能基团以离子键联结的可移动的平衡离子，亦称活性离子。如 聚苯乙烯磺酸型钠树脂，其骨架是聚苯乙烯高分子塑料，活性基团是磺酸基， 平衡离子为钠离子。 离子交换树脂的活性基团是决定其交换特点的主要物质基础。它决定了树脂 是酸性的阳离子交换剂还是碱性的阴离子交换剂，以及交换能力等诸多因素。 同时也是离子交换树脂分类的主要依据。 重点 难点
(一)离子交换树脂的分类 1.强酸性阳离子交换树脂 这类树脂活性基团为磺酸基团(-SO,H)和次甲基磺酸基团(-HSOH)。 副板书 它们都是强酸性基团，其电离程度大而不受溶液pH变化的影响，在pH~ 14范围内均能进行离子交换反应。其交换反应有中和反应、中性盐分解反 提问：常 应及复分解反应。由于强酸树脂与H结合力弱，因此再生成氢型时比较困 见的强酸 难，耗酸量较大。强酸性树脂常应用于水处理和氨基糖苷类抗生素提取中。 性阳离子 如纯化水的制备，链霉素、卡那霉素、庆大霉素、巴龙霉素、新莓素、青紫 交换树脂 霉素、去甲基万古霉素以及杆菌肽等抗生素制备中分离。 是什么？ 在强酸性和弱酸性阳离子交换树脂中间，有一种酸性介于强酸性树脂和弱酸 性树脂的酸度中间的中等酸性树脂，其活性基团为磷酸基团PO(OH),和次 磷酸基团-PHO(OH)。 2.弱酸性阳离子交换树脂 这类树脂活性基团为羧基-COOH、酚羟基C6HsOH、氧乙酸基 -OCH2COOH及B-双酮基COCH2COCH等。弱酸性树脂的电离程度受溶液 p州的变化影响很大，在酸性溶液中几乎不发生交换反应，其交换能力随溶液 pH的下降而减少，随pH值的升高而递增。羧酸型树脂必须在pH>7的溶液 中才有交换能力，而酚型树脂则应在pH>9的溶液中才能进行反应。弱酸性 提问：提 阳离子交换树脂仅能起中和反应和复分解反应。弱酸树脂与H结合力强，故 到弱酸性 或弱碱 易再生成氢型，耗酸量较少。 性，说明 3强碱性阴离子交换树脂 在应用日 这类树脂的活性基团是季铵基团，有三甲胺基RN(CH)OH(强碱 有什么特 I型)和二甲基-B-羟基乙基胺基RN(CH)2(CH5OH)OH(强碱Ⅱ型)。 点？ 其活性基团电离程度较强不受溶液pH变化的影响，在pH~14范围内均可使 用，其交换反应有中和反应、中性盐分解反应及复分解反应。这类树脂制成 氯型时较羟型稳定、耐热性亦较好，因此，商品大多以氯型出售。这类树脂 主要用于制备无盐水及抗生素生产常中，如用于中和卡那霉素、巴龙霉素、 新霉素的精制。 4.弱碱性阴离子交换树脂 这类树脂的活性基团有伯胺基NH2、仲胺NHR、叔胺-NR2、吡啶C6H6N 等基团。由于基团的电离程度弱、交换能力受溶液pH的变化影响很大，pH 越低，交换能力越高，反之则小，故在pH<7的溶液中使用。其交换反应有中 和及复分解反应。 8
8 （一）离子交换树脂的分类 1. 强酸性阳离子交换树脂 这类树脂活性基团为磺酸基团（-SO3 H）和次甲基磺酸基团（-H2SO3H）。 它们都是强酸性基团，其电离程度大而不受溶液 pH 变化的影响，在 pHl～ 14 范围内均能进行离子交换反应。其交换反应有中和反应、中性盐分解反 应及复分解反应。由于强酸树脂与 H+结合力弱，因此再生成氢型时比较困 难,耗酸量较大。强酸性树脂常应用于水处理和氨基糖苷类抗生素提取中。 如纯化水的制备，链霉素、卡那霉素、庆大霉素、巴龙霉素、新霉素、青紫 霉素、去甲基万古霉素以及杆菌肽等抗生素制备中分离。 在强酸性和弱酸性阳离子交换树脂中间，有一种酸性介于强酸性树脂和弱酸 性树脂的酸度中间的中等酸性树脂，其活性基团为磷酸基团-PO（OH）2 和次 磷酸基团-PHO（OH）。 2.弱酸性阳离子交换树脂 这 类树 脂 活 性基 团 为 羧 基-COOH 、酚羟基 C6H5OH、氧乙酸基 -OCH2COOH 及β-双酮基 COCH2COCH3 等。弱酸性树脂的电离程度受溶液 pH 的变化影响很大，在酸性溶液中几乎不发生交换反应，其交换能力随溶液 pH 的下降而减少，随 pH 值的升高而递增。羧酸型树脂必须在 pH＞7 的溶液 中才有交换能力，而酚型树脂则应在 pH＞9 的溶液中才能进行反应。弱酸性 阳离子交换树脂仅能起中和反应和复分解反应。弱酸树脂与 H+结合力强，故 易再生成氢型，耗酸量较少。 3. 强碱性阴离子交换树脂 这类树脂的活性基团是季铵基团，有三甲胺基 RN+（CH3）3OH-（强碱 I 型）和二甲基-β-羟基乙基胺基 RN+（CH3）2（C2H5OH）OH-（强碱Ⅱ型）。 其活性基团电离程度较强不受溶液 pH 变化的影响，在 pHl～14 范围内均可使 用，其交换反应有中和反应、中性盐分解反应及复分解反应。这类树脂制成 氯型时较羟型稳定、耐热性亦较好，因此，商品大多以氯型出售。这类树脂 主要用于制备无盐水及抗生素生产常中，如用于中和卡那霉素、巴龙霉素、 新霉素的精制。 4.弱碱性阴离子交换树脂 这类树脂的活性基团有伯胺基-NH2、仲胺-NHR、叔胺-NR2、吡啶 C6H6N 等基团。由于基团的电离程度弱、交换能力受溶液 pH 的变化影响很大，pH 越低，交换能力越高，反之则小，故在 pH<7 的溶液中使用。其交换反应有中 和及复分解反应。 副板书 提问：常 见的强酸 性阳离子 交换树脂 是什么？ 提问：提 到弱酸性 或弱碱 性，说明 在应用上 有什么特 点？
总结： 非极性吸附 从极性溶液中吸附非极 剂 性有机物 图示法 从非极性溶液中吸附极 极性吸附剂 性有机物 中等极性吸 非水介质中吸附极性物质 附剂 有一定的疏水性，能从极性 溶液中吸附非极性物质 练习题： 口1.依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不 同。树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有(A)。 口A、Fe3t>Ca2+>Nat B、Nat>Ca2+>Fe3 ▣C、Na+>Rb+>Cs+ D、Rb+>Cs+>NaH 口2.离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过(A)将溶 液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。 提问法 口A、静电作用B、疏水作用C、氢键作用D、范德华力 口3阴离子交换剂(C)。 口A、可交换的为阴、阳离子B、可交换的为蛋白质 口C、可交换的为阴离子 D、可交换的为阳离子 4.试述活性炭的吸附剂的吸附特点？ (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。 9
9 总结： 练习题： 1．依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不 同。树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有（ A ）。 A、Fe3+﹥Ca2+﹥Na+ B、Na+﹥Ca2+﹥Fe3+ C、Na+﹥Rb+﹥Cs+ D、Rb+﹥Cs+﹥Na+ 2．离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过（ A ）将溶 液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上。 A、静电作用 B、疏水作用 C、氢键作用 D、范德华力 3.阴离子交换剂（ C ）。 A、可交换的为阴、阳离子 B、可交换的为蛋白质 C、可交换的为阴离子 D、可交换的为阳离子 4．试述活性炭的吸附剂的吸附特点？ （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。 图示法 提问法