离子交换吸附设备.ppt

一般来说，对强碱性产物宜选用弱酸性树脂，用强酸性树脂固然也能吸附，但解吸较困难。对弱碱性产物宜选用强酸性树脂，若选用弱酸性树脂则因弱酸、弱碱所成的盐易水解故不易吸附。弱酸性产物宜用强碱性树脂；强酸性产物宜用弱碱性树脂。第23页，共55页，星期日，2025年，2月5日必须指出，用离子交换树脂吸附酶等蛋白质是有困难的，因为酶在吸附、解吸过程中会失活。将树脂骨架由憎水性改为亲水性，如经过加工的纤维素所制得的离子交换剂，现已被用于提取酶。俄罗斯开发了一种以三嗪为骨架的羧基树脂，可用来提取胞外酶。第24页，共55页，星期日，2025年，2月5日2、应注意选择合适的操作条件，最重要的操作条件是交换时溶液的pH值。合适的pH值须满足三个条件：（1）pH值应在产物的稳定范围内；（２）使产物能离子化；（３）使树脂能解离。第25页，共55页，星期日，2025年，2月5日二、离子交换设备目前已出现的离子交换设备：按结构型式分为罐式、塔式、槽式等。按操作方式分为间歇式、周期式与连续式；根据两相接触方式的不同，又可分为固定床、移动床、流化床等。第26页，共55页，星期日，2025年，2月5日固定床设备它是现今应用得最多的离子交换设备。优点：它具有设备结构简单、操作管理方便、树脂磨损少等优点，弊端：存在设备管线复杂、阀门多、树脂利用率相对较低等。第27页，共55页，星期日，2025年，2月5日（一）间歇式离子交换设备第28页，共55页，星期日，2025年，2月5日一般的离子交换罐为具有椭圆形封头的圆筒形设备，其圆筒体的长和筒径之比一般为2~3，也有高至5的。树脂层高度约占圆筒高度的50~70%，须留有充分的空间，已备反冲时树脂层的扩胀。在交换罐的上部有溶液分布装置，以使含有被交换离子的溶液、解吸液或再生剂能在整个罐截面上均匀地通过树脂层。第29页，共55页，星期日，2025年，2月5日圆筒体的底部与椭圆形底之间常装有多孔板、筛网及滤布以支持树脂层，或者用块石英石或卵石直接铺于罐底以支持树脂层。罐顶应有人孔或者手孔，大型交换罐的人孔也可以装在罐壁上，以便于装卸树脂。视镜孔和孔灯可以在罐顶也可以在罐壁上。罐顶部的被吸附溶液、解吸液、软水进口可合用一个进口管与罐顶相连，罐底的各种液体出口及反洗水进口和压缩空气进口也可合用一个总进出口。另外，罐顶上应有压强表、排空口及反洗水出口。交换罐一般用钢板制成，内壁衬橡胶。附属管道一般为硬聚氯乙烯管，阀门可用聚氯乙烯、不锈钢或橡皮膜阀门。常用的离子交换罐见图10-1及图10-2。第30页，共55页，星期日，2025年，2月5日1．反吸附离子交换罐第31页，共55页，星期日，2025年，2月5日在反吸附离子交换罐中，被交换的溶液由罐的下部导入，其流速和粘度以使树脂在罐内呈沸腾状态而不溢出罐外为宜，交换后的溶液则由罐顶的出口溢出。反吸附除可以省去菌丝过滤（如被交换的溶液为发酵液）这一工序外，还具有液固两相接触面大而且较均匀，操作时不产生短路、死角，以及流速大和生产周期短等优点，因此解吸后所得的产品质量较高。但反吸附时树脂的饱和度不及正吸附的高。此外罐内树脂高度要比正吸附时低一点，以免树脂外溢。第32页，共55页，星期日，2025年，2月5日2．固定床离子交换设备第33页，共55页，星期日，2025年，2月5日这种操作方式使用最广，设备结构较为简单，操作也很方便。离子交换树脂的下部要用多孔陶土板、粗粒无烟煤、石英砂等作为支撑体。被处理的溶液从树脂上方加入，经过分布管使液体均匀分布于整个树脂的横截面。加料可以是重力加料，也可以是压力加料，后者要求设备密封。料液与再生剂可以从树脂上方通过各自的管道和分布器分别进入交换器，树脂支撑下方的分布管则便于水的逆洗。柱式离子交换器可用不锈钢、硬塑料制作，常常用有衬里的碳钢制造，管道、阀门一般均用塑料制成。固定床离子交换器的再生方式分成顺流与逆流两种。逆流再生有较好的效果，再生剂用量可减少；但要发生树脂层的上浮。第34页，共55页，星期日，2025年，2月5日如将阳、阴两种树脂混合起来，则制成混合离子交换设备。将混合床用于抗生素等生物产品的精制，可避免采用单床时溶液变酸（通过阳离子柱时）及变碱（通过阴离子柱时）的现象，因而可减少目标产物的破坏。单床及混合床固定式离子交换装置见图10-4所示。第35页，共55页，星期日，2025年，2月5日另外，有一些离子交换器既可用于固定床的操作，也可用于流化床的操作。该装置的示意图见图10-5，第36页，共55页，星期日，2025年，2月5日第37页，共55页，星期日，2025年，2月5日（三）连续式离子交换设备1．一般连续式离子交换设备固定床的离子交换操作中