14404221大孔树脂吸附动力学
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吸附动力学吸附动力学(adsorption kinetic),是以研究吸附、脱附速度及各种影响因素为主要内容的分支学科。
吸附、脱附速度主要由吸附剂与吸附质的相互作用及温度、压力等因素决定。
吸附动力学的研究有助于探讨化学吸附和多相催化反应机理。
吸附动力学(adsorption kinetic),是以研究吸附、脱附速度及各种影响因素为主要内容的分支学科。
吸附、脱附速度主要由吸附剂与吸附质的相互作用及温度、压力等因素决定。
吸附动力学的研究有助于探讨化学吸附和多相催化反应机理。
1、吸附:当流体与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄,此现象称为吸附。
吸附也指物质(主要是固体物质)表面吸住周围介质(液体或气体)中的分子或离子现象。
2、脱附desorption是吸附的逆过程。
是使已被吸附的组分达到饱和的吸附剂中析出,吸附剂得以再生的操作过程。
即被吸附于界面的物质在一定条件下,离逸界面重新进入体相的过程,也称解吸。
吸附动力学主要是研究一些表面能比较大的物质(比如活性炭)的吸附速率的影响因素,比如温度,反应条件等等的作用。
至于方程式,因为有太多,没法一一列举,而且符号的意义不看书不可能理解,建议还是买本书看。
补充:吸附等温线是热力学的,平衡时间和速率是动力学的,热力学主要是研究吸附可行性的。
什么是物理吸附和化学吸附?气体分子在固体表面的吸附机理极为复杂,其中包含物理吸附和化学吸附。
由分子间作用力(范德华力)产生的吸附称为物理吸附。
物理吸附是一个普遍的现象,它存在于被带入并接触吸附气体(吸附物质)的固体(吸附剂)表面。
所涉及的分子间作用力都是相同类型的,例如能导致实际气体的缺陷和蒸汽的凝聚。
除了吸引色散力和近距离的排斥力外,由于吸附剂和吸附物质的特定几何形状和外层电子性质,通常还会发生特定分子间的相互作用(例如,极化、场-偶极、场梯度的四极矩)。
任何分子间都有作用力,所以物理吸附无选择性,活化能小,吸附易,脱附也容易。
1. 了解吸附树脂的基本性质和动态吸附原理。
2. 掌握动态吸附实验的操作方法。
3. 分析不同操作条件对吸附效果的影响。
4. 确定最佳吸附工艺参数。
二、实验原理吸附树脂是一种具有高度多孔结构的固体材料,能够通过物理吸附或化学吸附的方式,从溶液中去除或分离目标物质。
动态吸附是指待处理溶液以一定流速通过吸附树脂层,实现吸附剂与溶液的接触和吸附过程。
三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 吸附树脂:大孔树脂- 待处理溶液:目标物质浓度为10mg/L的溶液- 标准溶液:目标物质浓度为5mg/L的溶液- 稀释液:去离子水2. 实验仪器:- 动态吸附柱:1000mL- 电子天平- 恒温水浴锅- 水泵- 漏斗- 移液管- 烧杯- 秒表1. 准备吸附树脂:将吸附树脂用去离子水浸泡24小时,去除树脂中的杂质。
2. 活化吸附树脂:将活化剂(如浓硫酸)加入浸泡后的树脂中,搅拌活化一定时间后,用去离子水冲洗至中性。
3. 准备动态吸附柱:将活化后的吸附树脂装入动态吸附柱,控制树脂床层高度为10cm。
4. 准备待处理溶液:将目标物质溶液稀释至浓度为10mg/L。
5. 开始动态吸附实验:- 调节水泵流量,使待处理溶液以一定流速(如1mL/min)通过吸附柱。
- 在吸附过程中,每隔一定时间取一定体积的流出液,测定其中目标物质的浓度。
- 当流出液中目标物质浓度稳定时,停止实验。
6. 分析实验数据:根据实验数据绘制吸附等温线,确定吸附树脂的吸附动力学模型。
五、实验结果与分析1. 吸附等温线:实验结果显示,吸附树脂对目标物质的吸附等温线符合Langmuir吸附模型。
2. 吸附动力学:实验结果表明,吸附树脂对目标物质的吸附动力学符合二级动力学模型。
3. 影响因素分析:- 流速:实验结果显示,流速对吸附效果有一定影响。
流速过快,导致吸附不充分;流速过慢,则延长吸附时间。
- 树脂床层高度:实验结果显示,树脂床层高度对吸附效果有一定影响。
床层高度过高,可能导致吸附不均匀;床层高度过低,则吸附效果较差。
大孔树脂吸附工艺流程引言:大孔树脂吸附工艺是一种广泛应用于工业生产中的分离和净化技术。
本文将介绍大孔树脂吸附工艺的流程及其应用。
一、大孔树脂简介大孔树脂是一种具有较大孔径的高分子材料,其孔径通常在50-1000纳米之间。
由于其孔径较大,大孔树脂具有较高的比表面积和孔隙体积,能够有效地吸附和分离目标分子。
二、大孔树脂吸附工艺流程大孔树脂吸附工艺通常包括以下几个步骤:1. 树脂选择:根据所需吸附物的特性和工艺要求,选择合适的大孔树脂。
不同类型的大孔树脂具有不同的吸附能力和选择性,因此需要根据实际情况进行选择。
2. 树脂预处理:将选定的大孔树脂进行预处理,以去除可能存在的杂质和活性基团,提高吸附性能和稳定性。
3. 样品处理:将待吸附的样品进行处理,通常包括预处理、浓缩等步骤。
预处理可以去除杂质、调整样品pH值等,以提高吸附效果。
4. 吸附操作:将处理后的样品与预处理好的大孔树脂充分接触,使目标分子被树脂表面的活性基团吸附。
吸附操作的条件包括温度、压力、pH值等,需要根据实际情况进行优化。
5. 洗脱操作:吸附后的树脂需要进行洗脱,将吸附的目标分子从树脂上解吸出来。
洗脱操作可以使用溶剂、改变温度或pH值等方式进行。
6. 再生操作:洗脱后的树脂可以进行再生,以便重复使用。
再生操作通常包括洗脱剂回收、树脂再生等步骤。
7. 产品收集:洗脱后的目标物质可以进行收集和纯化。
根据具体需求,可以选择不同的收集方式。
三、大孔树脂吸附工艺的应用大孔树脂吸附工艺广泛应用于各个领域,例如生物药物制备、环境保护、食品加工等。
在生物药物制备中,大孔树脂可以用于蛋白质纯化、寡核苷酸合成等过程中的目标分子分离和纯化。
其高选择性和吸附能力能够有效地提高产品纯度和产量。
在环境保护领域,大孔树脂可以用于废水处理和废气净化等过程中的有害物质去除。
其高效的吸附能力和再生性能可以有效地净化废水和废气,降低环境污染。
在食品加工中,大孔树脂可以用于食品添加剂的分离和纯化,提高食品品质和安全性。
一、实验目的本次实验旨在探究大孔树脂的吸附性能,了解其在水处理中的应用潜力,并通过对实验数据的分析,评估大孔树脂的吸附效果、吸附速率和吸附机理。
二、实验材料与仪器1. 实验材料:- 大孔树脂(型号:D-301)- 待处理水样(含目标污染物)- 标准溶液(用于配制不同浓度的污染物溶液)- 甲醇、乙醇等有机溶剂- pH试纸- 离子交换柱2. 实验仪器:- 分析天平- 紫外可见分光光度计- 恒温水浴锅- 高速离心机- 离心管- 容量瓶- 烧杯三、实验方法1. 树脂预处理:将大孔树脂用蒸馏水浸泡24小时,去除杂质,然后用95%乙醇浸泡12小时,去除亲水性,最后用蒸馏水洗至中性。
2. 吸附实验:- 配制不同浓度的污染物溶液,用于模拟实际水样。
- 将预处理好的树脂放入离子交换柱中,用蒸馏水进行预洗。
- 将配制好的污染物溶液通过离子交换柱,记录通过时间和流速。
- 分别收集流出液、吸附层和解析液,测定各层的污染物浓度。
3. 吸附动力学实验:- 配制一定浓度的污染物溶液,将树脂置于恒温水浴锅中,在设定温度下进行吸附实验。
- 在不同时间点取样,测定吸附层中污染物的浓度,计算吸附速率。
4. 吸附等温线实验:- 配制不同浓度的污染物溶液,将树脂置于恒温水浴锅中,在设定温度下进行吸附实验。
- 在平衡状态下,测定吸附层中污染物的浓度,绘制吸附等温线。
四、实验结果与分析1. 吸附效果分析:- 通过实验数据可知,大孔树脂对目标污染物的吸附效果良好,吸附率均在90%以上。
- 随着污染物浓度的增加,吸附率呈上升趋势,但在一定浓度范围内吸附率基本保持稳定。
2. 吸附速率分析:- 吸附速率实验结果表明,大孔树脂对目标污染物的吸附速率较快,在实验时间内即可达到吸附平衡。
- 吸附速率与温度呈正相关,温度越高,吸附速率越快。
3. 吸附等温线分析:- 吸附等温线实验结果表明,大孔树脂对目标污染物的吸附符合Langmuir吸附模型,说明吸附过程为单分子层吸附。
大孔吸附树脂的原理及其在中草药研究中的应用进展一引言大孔吸附树脂是70年代以来发展起来的有机高聚物吸附剂,具有较好的吸附性能。
它的化学结构与离子交换树脂类似,区别在于后者可引人可进行离子交换的酸性或碱性基团。
它的吸附作用是通过表面吸附、表面电性或形成氢键。
多用于工业生产中,此外也用于临床化验以及作为气相色谱的载体。
目前在中草药化学成分的分离、富集中的应用越来越受到人们的重视,研究较前深入,本文综述了其分离特性及最新应用进展。
二大孔吸附树脂的性质及分离原理大孔吸附树脂多为白色的球状颗粒,粒度多为20~60目,通常分为非极性和极性两大类,根据极性大小还可分为弱极性、中等极性和强极性。
目前常用的为苯乙烯型和丙烯腈型,在树脂合成时根据需要引人极性基团则成为极性树脂从而增强吸附能力。
它的理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂。
对有机物的选择性较好,不受无机盐类及强离子低分子化合物存在的影响。
大孔吸附树脂为吸附和筛选原理相结合的分离材料。
它的吸附性是由于范德华引力或生成氢键的结果。
筛选原理是由于其本身多孔性结构所决定。
由于吸附和筛选原理,有机化合物根据吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附脂上经一定的溶剂洗脱而分开。
这使得有机化合物尤其是水溶性化合物的提纯得以大大简化。
大孔吸附树脂技术简单讲就是将中药复方煎煮液通过大孔树脂,吸附其中的有效成分,再经洗脱回收,除掉杂质的一种纯化精制方法。
根据药液成分的不同,提取的物质不同,选择不同型号的树脂。
吸附树脂,特别是非极性吸附树脂在吸附药液中的成分。
主要是物理结构(如比表面、孔径等)起作用,如用于甜菊糖提取,常用AB-8型,而中药分离提取以及抗生素的提纯常用X-5型,不同的树脂有不同的针对性。
其操作的基本程序大多是:中药提取液——通过大孔树脂——吸附上有效成分的树脂——洗脱——洗脱液——回收溶液——药液——干燥——半成品。
该技术目前已较广泛应用于中药新药的开发和中成药的生产中,主要用于分离和提纯过程。
摘要大孔吸附树脂是一类不含交换基团且有大孔结构的高分子吸附树脂,具有良好的大孔网状结构和较大的比表面积,可以有选择地通过物理吸附水溶液中的有机物,是20世纪6年代发展起来的新型有机高聚物吸附剂,已在环保、食品、医药等领域得到了广泛的应用。
通过参考国内外一些关于大孔吸附树脂研究的书籍及文献,对大孔吸附树脂的分离原理,最新研究进展和应用情况以及影响因素进行了总结关键词大孔吸附树脂,柱层析,分离原理,工业应用大孔吸附树脂分离技术1大孔吸附树脂分离技术简介1.1 大孔吸附树脂的简介和基本产品大孔吸附树脂技术是一种以大孔吸附树脂为吸附剂,利用其对不同成分的选择性吸附和筛选作用,通过选用适宜的吸附和解吸条件借以分离、提纯某一或某一类有机化合物的技术。
该技术多用于工业废水的处理、维生素和抗生素的提纯、化学制品的脱色、医院临床化验和中草药化学成分的研究。
它具有吸附快,解吸率高、吸附容量大、洗脱率高、树脂再生简便等优点。
大孔吸附树脂它是一种具有大孔结构的有机高分子共聚体,是一类人工合成的有机高聚物吸附剂。
因其具多孔性结构而具筛选性,又通过表面吸附、表面电性或形成氢键而具吸附性。
一般为球形颗粒状,粒度多为20-60目。
大孔树脂有非极性(D101,LX-60,LX-20)、弱极性(AB-8,LX-21,XDA-6)、极性(LX-38,LX-17)之分。
大孔吸附树脂理化性质稳定,一般不溶于酸碱及有机溶媒,在水和有机溶剂中可以吸收溶剂而膨胀。
大孔吸附树脂为吸附性和筛选性原理相结合的分离材料。
它的吸附实质为一种物体高度分散或表面分子受作用力不均等而产生的表面吸附现象,这种吸附性能是由于范德华引力或生成氢键的结果。
它主要以苯乙烯、二乙烯苯等为原料,在0.5%的明胶溶液中,加入一定比例的致孔剂聚合而成。
其中,苯乙烯为聚合单体,二乙烯苯为交联剂,甲苯、二甲苯等作为致孔剂,它们互相交联聚合形成了大孔吸附树脂的多孔骨架结构。
树脂一般为白色的球状颗粒,粒度为20~60 目,是一类含离子交换集团的交联聚合物。
实验报告
大孔树脂吸附动力学
海洋药学42班
14404221 曹梦桐
【目的要求】
1.了解大孔树脂的结构和特点及根皮苷的性质。
2.了解固体自溶液吸附的基本原理。
3.了解大孔树脂的预处理方法,掌握吸附量的测量方法。
【实验原理】
吸附与吸附质:固体表面有剩余力场,固体表面分子相对其体相分子具有超额能量,固体表面对撞击到其表面的分子具有吸引力,气体分子或溶液分子中的分子和离子在其表面聚集,从而降低固体的表面能。
这种现象成为固体表面的吸附。
具有吸附能力的固体称为吸附剂,被吸附的气体或液体称为吸附质。
固体在溶液中的吸附过程关系到固体、溶剂、溶质三者的相互作用力。
实际上溶液中的吸附是溶质与溶剂分子争夺固体吸附剂表面的净结果。
在一定的温度和压力下,吸附剂的吸附面积决定其吸附量的大小。
根皮苷在D-101大孔树脂上的吸附动力学粒内扩散模型为
R
kt
a t +=2
1
式中,t a 为即时吸附量;k 为粒内扩散系数,mg/[g(湿树脂)*2
1min ];R 为积
分常数。
准二级动力模型为
22)(t e t
a a k dt
da -= 积分边界条件为t=0时,t →∞时e t a a =,整理得
t a a k a t e
t 1
12
02+=
式中,e a 为平衡吸附量;2k 为准二级吸附常数。
【仪器与试剂】
752紫外分光光度计;康氏震荡剂;200ml 锥形瓶两个;50ml 滴定管、1000ml 容量瓶;5ml 、10ml 、25ml 、50ml 移液管各一根;10ml 量筒一只;称量瓶一只;电子分析天平。
根皮苷98%,配置浓度为0.1000g/L 的溶液备用;经预处理的D-101打孔树脂若干(浸泡于蒸馏水中备用)。
【实验内容】
1、D-101大孔树脂与处理:①商品树脂用两倍体积95%乙醇浓度浸泡24小时,过滤,再用95%乙醇流动洗涤,直至流出液与水混合无白色沉淀,然后以大量蒸馏水洗至无醇味。
②用两倍体积5%NaOH 水溶液浸泡两小时,水洗至接近中性。
③两倍体积10%盐酸浸泡两小时,蒸馏水洗至中性,浸泡于蒸馏水中备用。
2、配制根皮苷水溶液:用减重法称取0.1000g 根皮苷,完全溶解于烧瓶中(可加热不超过65度),转移到1000ml 容量瓶,配制0.1000g/L 的根皮苷溶液备用。
3、绘制根皮苷标准曲线:精确量取5ml 、7.5ml 、10ml 、15ml 、20ml 、25ml 、30ml 根皮苷溶液定容至50ml 容量瓶中,用752紫外分光光度计测量312nm 处溶液吸光度,绘制根皮苷标准曲线。
4、测量吸附液浓度-时间曲线:量取两份8g (淋水,5s 内不滴水)预处理过的D-101大孔树脂,分别置于200ml 锥形瓶中,分别加入100ml 浓度为0.015g/L 和0.05g/L 的根皮苷溶液,加入溶液开始计时,并立即置于恒温25度的摇床中振摇,每隔10分钟取上清液荡洗比色皿并测量其吸光度,测量完成立即倒回吸
附瓶。
测量100分钟,实验结束后将吸附液及树脂倒入回收桶。
【数据处理】
1.标准样品吸光度
2.根皮苷标准曲线
3.大孔树脂吸光度
C。
=0.0507g/L
C。
=0.01520g/L
【结论】
结论:当根皮苷浓度较高时,吸附动力学符合准二级动力模型;当根
皮苷浓度很低时,符合粒内扩散模型。
【结果反思】
1.测量不同时间的吸附量时,测量吸光度的测量液要倒回吸附瓶中,同时测量速度不宜太慢。
2.配置定浓度溶液时可以使用滴定管和移液管相结合的方法。
3.摇床要预热至指定温度。
4. 求吸附量时注意:
根皮苷的质量
100
)(0⨯-=t c c a ,0c 为吸附前溶液浓度,
mg/ml;t c 为t 时刻吸附液浓度;a 为吸附量,mg/g。