第七章 吸附分离法
（ Adsorption）
一、概述
1.定义,利用固体特有的吸附特性，从液体
中吸附目标物，再用适当的洗脱剂将其解
吸达到分离纯化的过程
2.特点,浓缩倍数高；有机溶剂用量少； pH
变化小；操作简便, 安全, 设备简单等
3.应用,广泛应用于生物, 制药, 食品, 化
工, 环保及电子等
二、吸附机理
1,固体的表面性质
固体表面分子（或原子）所处的状态与固体内部
分子（或原子）所处的状态不同
界面
吸附机理 —— 表面性质
三、吸附类型与特性
1,物理吸附
2,化学吸附
3,交换吸附
1,物理吸附 —— 分子间作用力的吸附
1）吸附区域为自由界面
2）吸附层数为多层
3）吸附可逆性 — 可逆
4）吸附选择性 — 差
2,化学吸附 — 化学键力的吸附
1）吸附区域为未饱和的原子
2）吸附层数为单层
3）吸附可逆性 — 不可逆
4）吸附选择性 — 很好
3,交换吸附 —— 静电力的吸附
1）吸附区域为极性分子或离子
2）吸附层数为单层或多层
3）吸附可逆性 — 可逆
4）吸附选择性 — 较好
四、吸附剂
1,吸附剂的要求
? 交换容量 —— 结构 （多孔、立体网状）
? 选择性 —— 组成
? 稳定性 —— 结构、组成
2,吸附剂的种类
1）无机：硅胶、氧化铝、磷酸钙凝胶、沸石等
2）有机：活性炭、（大孔）吸附树脂、纤维素等
3,硅胶
1）组成结构,SiO2,nH2O,多孔网状结构
O O
│ │
Si— O— Si— OH
│ │
O O
│ │
2）吸附性质：极性吸附剂
吸附活性与含水量有关
在非极性介质中，对极性物质具有较强的吸附4,氧化铝
1）组成结构,Al2O3,nH2O,多孔网状结构
2）种类：碱性氧化铝、中性氧化铝、酸性氧化铝
3）吸附性质：极性吸附剂；吸附活性与含水量有关
在非极性介质中，对极性物质具有较强的吸附
5,磷酸钙凝胶
1）组成结构,Ca3（ PO4） 2,多孔网状结构凝胶
2）种类：磷酸钙 — Ca3（ PO4） 2 ；磷酸氢钙 — CaHPO4, 2H2O；
羟基磷酸钙 — Ca5（ PO4） 3,OH
3）吸附性质：其中 Ca2+与蛋白质负电荷基团的静电吸附
作用
6,活性炭
1）组成结构：由木屑、兽骨、兽血或煤屑等原料高温
（ 800℃ ）碳化而成的多孔网状结构
2）种类：粉末活性炭、颗粒活性炭、锦纶活性炭
吸附能力为粉末活性炭＞颗粒活性炭＞锦纶活性炭
3）吸附特性：非极性吸附剂，在极性介质中，对非极性
物质具有较强的吸附
7、沸石
1）组成结构,Na2Al2O4·xSiO2H2O，多孔网状结构
2）种类：人工、天然沸石
3）吸附特性：阳离子交换吸附剂
Na2Al2O4·xSiO2H2O = 2 Na+ + Al2O42-·xSiO2H2O
7,大孔树脂吸附剂 （ 大网格聚合物吸附剂 ）
1）组成结构：有机高分子聚合物的多孔网状结构
2）特点：选择性好；解吸容易；机械强度好；流体
阻力较小；价格高
3）类型：
? 非极性吸附剂 —— 芳香族（苯乙烯等）
? 中等极性吸附剂 —— 脂肪族（甲基丙烯酸酯等）
? 极性吸附剂 —— 含硫氧、酰氨、氮氧等基团
4）吸附特性：
1,非极性吸附剂，在极性介质中，对非极性物
质具有较强的吸附
2,高极性吸附剂，在非极性介质中，对极性物
质具有较强的吸附
3,中等极性吸附剂，则对上述两种情况都具有
吸附能力
五、吸附等温线
1,兰缪尔 （ Langnuir） 公式
1） 二个假设：
? 吸附活性中心间各自独立
? 每一个吸附活性中心只吸附一个分子
2）推导,
吸附速度 =K1（ m∞ － m)C,解吸速度 =K2 m
当达到平衡时,K1（ m－ m)C =K2m
m∞ b C
m = ————
1 + b C
m∞ b C
m = ————
1 + b C
? 当溶液浓度很稀时,1+bC≈1, m= m∞ bC
? 当溶液浓度很高时,1+bC≈ bC, m= m∞
? 当溶液浓度适中时，
m = K C 1/n 其中 n ＞ 1
此为弗罗德利希（ Freundlich）公式
六、吸附过程的影响因素
1,吸附剂的特性 （组成结构、容量、稳定性 ）
2,吸附物的性质 （熔点、缔合、离解、氢键等）
3,溶剂 （单、混合）
4.吸附操作条件
1）温度
2） pH值
3）盐的浓度
七、吸附过程及其工艺计算
1,吸附分离法的一般过程
1）吸附
2）洗脱
3）再生
2,吸附过程的类型
1）间歇过程
2）连续过程
3,间歇过程的工艺计算
1）吸附等温公式
2）物料衡算式
4,连续过程的工艺计算
1）穿透曲线
2）柱效计算
Δt
η= 1－ ———
2tB
思考题
1,吸附作用机理是什么？
2,吸附法有几种？ 各自有何特点？
3,大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何
优缺点？
4,影响吸附过程的因素有那些？
5,已知 80g的活性炭最多能吸附 0.78 mol腺苷三磷
酸（ ATP），这种吸附过程符合兰缪尔等温线。
其中 b=1.9× 10E5 mol/L,请问在 1.2L的料液浓度
为多少时才能使活性炭吸附 能力达 90%?
（ Adsorption）
一、概述
1.定义,利用固体特有的吸附特性，从液体
中吸附目标物，再用适当的洗脱剂将其解
吸达到分离纯化的过程
2.特点,浓缩倍数高；有机溶剂用量少； pH
变化小；操作简便, 安全, 设备简单等
3.应用,广泛应用于生物, 制药, 食品, 化
工, 环保及电子等
二、吸附机理
1,固体的表面性质
固体表面分子（或原子）所处的状态与固体内部
分子（或原子）所处的状态不同
界面
吸附机理 —— 表面性质
三、吸附类型与特性
1,物理吸附
2,化学吸附
3,交换吸附
1,物理吸附 —— 分子间作用力的吸附
1）吸附区域为自由界面
2）吸附层数为多层
3）吸附可逆性 — 可逆
4）吸附选择性 — 差
2,化学吸附 — 化学键力的吸附
1）吸附区域为未饱和的原子
2）吸附层数为单层
3）吸附可逆性 — 不可逆
4）吸附选择性 — 很好
3,交换吸附 —— 静电力的吸附
1）吸附区域为极性分子或离子
2）吸附层数为单层或多层
3）吸附可逆性 — 可逆
4）吸附选择性 — 较好
四、吸附剂
1,吸附剂的要求
? 交换容量 —— 结构 （多孔、立体网状）
? 选择性 —— 组成
? 稳定性 —— 结构、组成
2,吸附剂的种类
1）无机：硅胶、氧化铝、磷酸钙凝胶、沸石等
2）有机：活性炭、（大孔）吸附树脂、纤维素等
3,硅胶
1）组成结构,SiO2,nH2O,多孔网状结构
O O
│ │
Si— O— Si— OH
│ │
O O
│ │
2）吸附性质：极性吸附剂
吸附活性与含水量有关
在非极性介质中，对极性物质具有较强的吸附4,氧化铝
1）组成结构,Al2O3,nH2O,多孔网状结构
2）种类：碱性氧化铝、中性氧化铝、酸性氧化铝
3）吸附性质：极性吸附剂；吸附活性与含水量有关
在非极性介质中，对极性物质具有较强的吸附
5,磷酸钙凝胶
1）组成结构,Ca3（ PO4） 2,多孔网状结构凝胶
2）种类：磷酸钙 — Ca3（ PO4） 2 ；磷酸氢钙 — CaHPO4, 2H2O；
羟基磷酸钙 — Ca5（ PO4） 3,OH
3）吸附性质：其中 Ca2+与蛋白质负电荷基团的静电吸附
作用
6,活性炭
1）组成结构：由木屑、兽骨、兽血或煤屑等原料高温
（ 800℃ ）碳化而成的多孔网状结构
2）种类：粉末活性炭、颗粒活性炭、锦纶活性炭
吸附能力为粉末活性炭＞颗粒活性炭＞锦纶活性炭
3）吸附特性：非极性吸附剂，在极性介质中，对非极性
物质具有较强的吸附
7、沸石
1）组成结构,Na2Al2O4·xSiO2H2O，多孔网状结构
2）种类：人工、天然沸石
3）吸附特性：阳离子交换吸附剂
Na2Al2O4·xSiO2H2O = 2 Na+ + Al2O42-·xSiO2H2O
7,大孔树脂吸附剂 （ 大网格聚合物吸附剂 ）
1）组成结构：有机高分子聚合物的多孔网状结构
2）特点：选择性好；解吸容易；机械强度好；流体
阻力较小；价格高
3）类型：
? 非极性吸附剂 —— 芳香族（苯乙烯等）
? 中等极性吸附剂 —— 脂肪族（甲基丙烯酸酯等）
? 极性吸附剂 —— 含硫氧、酰氨、氮氧等基团
4）吸附特性：
1,非极性吸附剂，在极性介质中，对非极性物
质具有较强的吸附
2,高极性吸附剂，在非极性介质中，对极性物
质具有较强的吸附
3,中等极性吸附剂，则对上述两种情况都具有
吸附能力
五、吸附等温线
1,兰缪尔 （ Langnuir） 公式
1） 二个假设：
? 吸附活性中心间各自独立
? 每一个吸附活性中心只吸附一个分子
2）推导,
吸附速度 =K1（ m∞ － m)C,解吸速度 =K2 m
当达到平衡时,K1（ m－ m)C =K2m
m∞ b C
m = ————
1 + b C
m∞ b C
m = ————
1 + b C
? 当溶液浓度很稀时,1+bC≈1, m= m∞ bC
? 当溶液浓度很高时,1+bC≈ bC, m= m∞
? 当溶液浓度适中时，
m = K C 1/n 其中 n ＞ 1
此为弗罗德利希（ Freundlich）公式
六、吸附过程的影响因素
1,吸附剂的特性 （组成结构、容量、稳定性 ）
2,吸附物的性质 （熔点、缔合、离解、氢键等）
3,溶剂 （单、混合）
4.吸附操作条件
1）温度
2） pH值
3）盐的浓度
七、吸附过程及其工艺计算
1,吸附分离法的一般过程
1）吸附
2）洗脱
3）再生
2,吸附过程的类型
1）间歇过程
2）连续过程
3,间歇过程的工艺计算
1）吸附等温公式
2）物料衡算式
4,连续过程的工艺计算
1）穿透曲线
2）柱效计算
Δt
η= 1－ ———
2tB
思考题
1,吸附作用机理是什么？
2,吸附法有几种？ 各自有何特点？
3,大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何
优缺点？
4,影响吸附过程的因素有那些？
5,已知 80g的活性炭最多能吸附 0.78 mol腺苷三磷
酸（ ATP），这种吸附过程符合兰缪尔等温线。
其中 b=1.9× 10E5 mol/L,请问在 1.2L的料液浓度
为多少时才能使活性炭吸附 能力达 90%?
