1、吸附分离法2 吸附法(adsorption method)：指利用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物和其它物质分离，达到浓缩和提纯目的的方法。 3例：从人尿中提取尿激酶4优点：(1)设备简单、操作简便、价廉、安全。(2)少用或不用有机溶剂，吸附过程中pH变化小，较少引起生物活性物质的变性失活。缺点：(1) 吸附选择性差，收率不高，难连续操作。(2)天然吸附剂（无机吸附剂）性能不稳定。 5第一节 吸附法基本原理一、吸附法基本概念： 吸附作用(adsorption)：物质从流体相（气体或液体）浓缩到固体表面从而达到分离的
2、过程称为吸附作用； 吸附剂（adsorbent）：在表面上能发生吸附作用的固体微粒称为吸附剂； 吸附物（adsorbate）：被吸附的物质称为吸附物。6 正吸附：吸附提取液中的有效成分称为正吸附，如从发酵液中提取抗生素，从人尿中提取尿激酶； 负附剂：吸附用于去除提取液中的杂质称为负吸附，如活性炭脱色； 物理吸附：吸附剂与吸附物之间作用力是通过分子间引力产生的吸附称为物理吸附； 化学吸附：吸附剂与吸附物之间有电子转移，发生化学反应而产生化学键，这种吸附称为化学吸附。 7二、吸附类型及特点项目项目物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附作用力作用力吸附热吸附热选择性选择性吸附速度吸附速度吸附分子层吸附分子
3、层范德华力范德华力较小较小,接近液化热接近液化热几乎没有几乎没有较快较快,需要的活化能很小需要的活化能很小单分子或多分子层单分子或多分子层化学键力化学键力较大较大,接近反应热接近反应热有选择性有选择性慢慢,需要一定的活化能需要一定的活化能单分子单分子8三、影响吸附的因素 （一）吸附剂特性（一）吸附剂特性 吸附容量：比表面积、种类、吸附容量：比表面积、种类、活化方法活化方法 吸附速度：颗粒度、孔径吸附速度：颗粒度、孔径 机械强度机械强度9（二）吸附物（二）吸附物 1.能使表面张力降低的物质，易吸附；能使表面张力降低的物质，易吸附； 2.溶质溶解度大，吸附较小；溶质溶解度大，吸附较小； 3.极性吸
4、附剂易吸附极性极性吸附剂易吸附极性物质；物质； 4.同系物吸附量变化有规律同系物吸附量变化有规律； 5.氢键氢键10吸附剂及被吸附物极性对吸附的影响 极性吸附剂易吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性极性吸附剂易吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性物质；物质； 极性吸附剂适宜从非极性溶剂中吸附极性物质；极性吸附剂适宜从非极性溶剂中吸附极性物质； 非极性吸附剂适宜从极性溶剂中吸附非极性物质。非极性吸附剂适宜从极性溶剂中吸附非极性物质。11同系物吸附量变化有规律 对于同系列物质的吸附，分子愈大，极性愈差，因而越对于同系列物质的吸附，分子愈大，极性愈差，因而越容易为非极性吸附剂所吸附，越难为极性吸
5、附剂所吸附。容易为非极性吸附剂所吸附，越难为极性吸附剂所吸附。12氢键 吸附物若能与溶剂形成氢键，则吸附物易溶于溶剂中，吸附物若能与溶剂形成氢键，则吸附物易溶于溶剂中，吸附物就不易被吸附剂所吸附。如果吸附物能与吸附剂形吸附物就不易被吸附剂所吸附。如果吸附物能与吸附剂形成氢键，则可提高吸附量。成氢键，则可提高吸附量。13（三）环境的影响（三）环境的影响1、溶剂：单溶剂易吸附，混合溶剂易解吸、溶剂：单溶剂易吸附，混合溶剂易解吸2、pH值：值：PI3、温度、温度4、盐的浓度：可能阻止、可能促进、盐的浓度：可能阻止、可能促进14（四）吸附物浓度和吸附剂用量1 1、吸附物浓度、吸附物浓度：一般吸附物浓度
6、大时，吸附量也大。但是由于杂：一般吸附物浓度大时，吸附量也大。但是由于杂质的存在，吸附物浓度增加后吸附杂质的量也增加了吸附选择质的存在，吸附物浓度增加后吸附杂质的量也增加了吸附选择性降低，因此一般将料液进行稀释以提高吸附选择性。如对蛋性降低，因此一般将料液进行稀释以提高吸附选择性。如对蛋白质或酶进行分离时白质或酶进行分离时要求浓度在要求浓度在1%以下。以下。2、吸附剂用量、吸附剂用量：综合考虑各种因素，通过实验来确定。：综合考虑各种因素，通过实验来确定。第二节 常用吸附剂1516无机吸附剂无机吸附剂：白陶土、氧化铝、硅胶、硅藻土等：白陶土、氧化铝、硅胶、硅藻土等有机吸附剂有机吸附剂：活性炭、纤
7、维素、大孔吸附树脂等：活性炭、纤维素、大孔吸附树脂等一、活性炭一、活性炭(activated carbon ) 粉末状，颗粒状，锦纶活性炭粉末状，颗粒状，锦纶活性炭 是吸附能力很强的非极性吸附剂是吸附能力很强的非极性吸附剂 溶剂中吸附力：溶剂中吸附力： 水水乙醇乙醇甲醇甲醇酯酯丙酮丙酮氯仿氯仿 去色素、热原，用量去色素、热原，用量0.021% 加热活化加热活化 pH影响影响 17辅酶A制备 活性炭除可活性炭除可以用于除杂以用于除杂外，也外，也 可以可以用于生化药用于生化药物的分离，物的分离，如：如：18活性炭提取放线酮 提取制霉菌素 菌菌丝丝 制制霉霉菌菌素素 板框过滤 吸附 解吸 发发酵酵液
8、液 滤滤液液炭炭饼饼 活性炭 用氯仿洗脱2次 减压浓缩 溶解 脱色 洗洗脱脱液液粗粗制制品品溶溶解解液液结结晶晶 (放放线线酮酮90%) 用醋酸丁酯溶解 活性炭 19二、人造沸石(zeolite )2022年6月16日5时04分人造沸石：是人工合成的一种无机阳离子交换剂。人造沸石：是人工合成的一种无机阳离子交换剂。分子式：分子式：Na2 Al2O4xSiO2yH2O，在溶液中呈：，在溶液中呈：Na2Al2O4=2Na+Al2O42-，以，以Na2Z代表沸石，以代表沸石，以M+表表示溶液中的阳离子，则示溶液中的阳离子，则2NaZM2MZNa2221 例如例如以人以人造沸造沸石提石提取细取细胞色胞
9、色素素C22三、磷酸钙凝胶 按制备方法不同，主要有：磷酸钙、磷酸氢钙、羟基磷按制备方法不同，主要有：磷酸钙、磷酸氢钙、羟基磷灰石。主要是其中的钙与蛋白质的负电基团结合，用于蛋灰石。主要是其中的钙与蛋白质的负电基团结合，用于蛋白质的分离、精制。例如：胰岛素的纯化白质的分离、精制。例如：胰岛素的纯化23胰岛素纯化 利用生成的磷酸钙凝胶吸附胰岛素2022年6月16日5时04分四、白陶土四、白陶土四、白陶土四、白陶土四、白陶土四、白陶土( ( (Kaolin )Kaolin )Kaolin )25 可分为天然白陶土和可分为天然白陶土和酸性白陶土两类，常作酸性白陶土两类，常作某些活性成分的吸附剂，某些活
10、性成分的吸附剂，也可作为助滤剂与去除也可作为助滤剂与去除热原的吸附剂热原的吸附剂2022年6月16日5时04分五、氢氧化铝凝胶五、氢氧化铝凝胶五、氢氧化铝凝胶五、氢氧化铝凝胶五、氢氧化铝凝胶五、氢氧化铝凝胶27 将氨水或将氨水或碱液加入铝碱液加入铝盐形成的无盐形成的无定形凝胶；定形凝胶；常用于蛋白常用于蛋白质和酶的制质和酶的制备中。备中。 吸附能力吸附能力和陈化程度和陈化程度有关。有关。2022年6月16日5时04分六、氧化铝六、氧化铝六、氧化铝六、氧化铝六、氧化铝六、氧化铝( ( (Aluminum oxideAluminum oxideAluminum oxide) ) )29适用于亲脂成
11、分的分离适用于亲脂成分的分离1、碱性氧化铝：、碱性氧化铝：2、中性氧化铝：、中性氧化铝：3、酸性氧化铝：、酸性氧化铝：30氧化铝吸附层析纯化维生素B12影响因素：影响因素： (1) Al2O3的颗粒度要均匀，流速控制要很慢；的颗粒度要均匀，流速控制要很慢； (2) 温度宜在温度宜在20以下层析，洗脱在室温中进行；以下层析，洗脱在室温中进行； (3) 利用利用B12在丙酮中不溶的特性，在冰冻条件在丙酮中不溶的特性，在冰冻条件下结晶下结晶3天，结晶析出。天，结晶析出。 层 析 洗 脱 冷冻结晶 维维生生素素 B12 吸吸附附柱柱层层析析 洗洗脱脱液液 维维生生素素 B12结结晶晶 的的浓浓缩缩液液
12、 Al2O3吸附,20以下 丙酮,水(80%) 丙酮56 倍 (4000u/ml) 2022年6月16日5时04分七、硅胶七、硅胶七、硅胶七、硅胶七、硅胶七、硅胶( ( (Silica gelSilica gelSilica gel) ) )32 SiO2nH2O 硅胶表面的硅羟基能吸附多量的水，称自由水，活性随自硅胶表面的硅羟基能吸附多量的水，称自由水，活性随自由水含量增加而下降。由水含量增加而下降。 能吸附非极性化合物和极性化合物能吸附非极性化合物和极性化合物33CoQ10制备 34洗脱剂的选择 极性溶质：极性大的溶剂洗脱能力就大；极性溶质：极性大的溶剂洗脱能力就大； 非极性溶质：极性小的
13、溶剂洗脱能力就大。非极性溶质：极性小的溶剂洗脱能力就大。 常用洗脱剂排序（极性增大）：常用洗脱剂排序（极性增大）： 石油醚石油醚甲苯甲苯 乙醚乙醚氯仿氯仿 乙酸乙酯乙酸乙酯 丙酮丙酮 乙醇乙醇甲醇甲醇 水水 乙酸乙酸 35氧化铝或硅胶为吸附剂 洗脱剂从极性低的开始逐渐增加极性。洗脱剂从极性低的开始逐渐增加极性。 次序：石油醚、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、次序：石油醚、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、 丙酮、乙醇、甲醇、水丙酮、乙醇、甲醇、水 、乙酸。、乙酸。 层 析 洗 脱 冷冻结晶 维维生生素素 B12 吸吸附附柱柱层层析析 洗洗脱脱液液 维维生生素素 B12结结晶晶 的的浓浓缩缩液液 Al2O3吸附,20
14、以下 丙酮,水(80%) 丙酮 56 倍 (4000u/ml) 36活性炭为吸附剂 洗脱剂从极性高的开始逐渐降低极性。洗脱剂从极性高的开始逐渐降低极性。 次序：水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、次序：水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿。氯仿。 提取制霉菌素 菌菌丝丝 制制霉霉菌菌素素 板框过滤 吸附 解吸 发发酵酵液液 滤滤液液炭炭饼饼 活性炭 用氯仿洗脱2次 减压浓缩 溶解 脱色 洗洗脱脱液液粗粗制制品品溶溶解解液液结结晶晶 (放放线线酮酮90%) 用醋酸丁酯溶解 活性炭 37第三节 大孔网状聚合物吸附剂 大网格吸附剂大网格吸附剂( (macroreticular adsorbent ) )
15、（大孔网状树脂，（大孔网状树脂，macroreticular resin macroreticular resin ） 在树脂聚合时加入惰性的在树脂聚合时加入惰性的致孔剂致孔剂，待网格骨架固，待网格骨架固化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或蒸馏水洗将致化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或蒸馏水洗将致孔剂去掉，形成不受外界环境条件影响的孔隙，其孔孔剂去掉，形成不受外界环境条件影响的孔隙，其孔径远大于径远大于2 24nm4nm，可达，可达100nm100nm，故称，故称“大孔大孔”。 吸附能力不同吸附能力不同 分子量大小分子量大小38特点1、选择性好选择性好、解吸容易解吸容易、理化性质稳定、机械、理化
16、性质稳定、机械强度好、可反复使用等优点。强度好、可反复使用等优点。2、其孔隙大小、骨架结构和极性，可按照需要，、其孔隙大小、骨架结构和极性，可按照需要，根据不同的原料和合成条件而改变，因此可根据不同的原料和合成条件而改变，因此可适适用于吸附各种有机化合物用于吸附各种有机化合物。3、适合、适合弱电解质及非离子型化合物弱电解质及非离子型化合物分离。分离。39一、大孔网状聚合物吸附剂的类型和结构 可分为可分为非极性、中等极性、极性和强极性吸附剂非极性、中等极性、极性和强极性吸附剂四类。四类。 美国罗姆美国罗姆-哈斯公司：哈斯公司：Amberlite系列；系列； 日本三菱化成公司：日本三菱化成公司：D
17、iaion系列。系列。40 Amberlite大网格吸附剂的物理性质 41Diaion大网格吸附剂的物理性质 42 比表面积比表面积：单位质量的树脂的表面积。：单位质量的树脂的表面积。 空隙度空隙度：系指吸附剂中空隙所占的体积百分率。：系指吸附剂中空隙所占的体积百分率。 孔容度孔容度：指每：指每1g1g吸附剂所含的空隙体积。吸附剂所含的空隙体积。 骨架密度骨架密度：系指吸附剂骨架的密度，即每：系指吸附剂骨架的密度，即每1ml1ml骨架骨架( (不包括空不包括空隙隙) )的重量的重量(g) (g) 。 湿真密度湿真密度：指空隙充满水时的密度，在实际使用时湿真密度：指空隙充满水时的密度，在实际使用
18、时湿真密度不能小于不能小于1 1，否则树脂上浮。，否则树脂上浮。 偶极矩偶极矩：表征极性的强弱，越大，极性越强。：表征极性的强弱，越大，极性越强。4344二、大孔网状聚合物吸附剂吸附机理 “类似物容易吸附类似物类似物容易吸附类似物”的原则：的原则： 一般非极性吸附剂适宜于从极性溶剂一般非极性吸附剂适宜于从极性溶剂(水水)中吸附非极性中吸附非极性物质。物质。 一般极性吸附剂适宜于从非极性溶剂一般极性吸附剂适宜于从非极性溶剂(有机溶剂有机溶剂)中吸附中吸附极性物质。极性物质。 而中等极性的吸附剂则对上述两种情况都具有吸附能力。而中等极性的吸附剂则对上述两种情况都具有吸附能力。 45三、大孔网状吸附
19、剂的应用特点 吸附吸附： 选择合适的孔径：孔径等于溶质分子直径之选择合适的孔径：孔径等于溶质分子直径之6 6倍比较合适。倍比较合适。 水溶液中，一般分子量越大，极性越弱，吸附量就越大。水溶液中，一般分子量越大，极性越弱，吸附量就越大。 无机盐会使吸附量增大无机盐会使吸附量增大 溶液的溶液的pHpH会影响弱电解质的解离程度，因此也影响其吸附量。会影响弱电解质的解离程度，因此也影响其吸附量。 46解吸解吸: 常用低级醇、酮或其水溶液解吸常用低级醇、酮或其水溶液解吸. . 解吸溶剂能使大孔网状聚合物吸附剂溶胀解吸溶剂能使大孔网状聚合物吸附剂溶胀; ;选用溶剂选用溶剂应容易溶解吸附物。应容易溶解吸附物
20、。 对弱酸性物质可用碱来解吸对弱酸性物质可用碱来解吸 ，弱碱性物质可用酸来，弱碱性物质可用酸来解吸解吸 吸附在高浓度盐类溶液中，用水洗能解吸下来。吸附在高浓度盐类溶液中，用水洗能解吸下来。 47四、大孔网状吸附剂的实验操作（一）大孔吸附树脂的选择（一）大孔吸附树脂的选择1、预处理、预处理 甲醇、乙醇、丙酮洗涤至洗出液加水不浑浊甲醇、乙醇、丙酮洗涤至洗出液加水不浑浊2、静态吸附、静态吸附 动态吸附动态吸附48（二）吸附条件选择（二）吸附条件选择 1、样品浓度、样品浓度 2、pH值、盐浓度值、盐浓度 3、流速（吸附时间）、流速（吸附时间）（三）洗涤（三）洗涤（四）洗脱（四）洗脱 1、流动相选择、流
21、动相选择 2、流速、流速49五、大孔网状聚合物吸附剂应用 应用广泛，如四环素、土霉素、竹桃霉素、红霉素、林应用广泛，如四环素、土霉素、竹桃霉素、红霉素、林可霉素、麦迪霉素、赤霉素、维生素可霉素、麦迪霉素、赤霉素、维生素B12及头孢菌素及头孢菌素C等等50红霉素的分离纯化51SIP-1300大孔吸附剂分离纯化超氧化物歧化酶 52头孢菌素C 吸附剂的活化吸附剂的活化：通过处理使其表面具有一定的吸附特性或增加表通过处理使其表面具有一定的吸附特性或增加表面积。吸附剂的特性由于制备方法和活化方法不同，可有很大面积。吸附剂的特性由于制备方法和活化方法不同，可有很大差别。如活性炭在差别。如活性炭在500活化后易吸附酸而不吸附碱，在活化后易吸附酸而不吸附碱，在800 活化者却易吸附碱而不吸附酸。活化者却易吸附碱而不吸附酸。2022年6月16日5时04分
