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391579557木蟲 (正式寫手)
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吸附分離技術(shù)中固定化床、流化床與擴張床對吸附基質(zhì)要求的異同��？（急求）
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吸附分離技術(shù)中固定化床、流化床與擴張床對吸附基質(zhì)要求的異同��？ 謝謝��！ |
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zhaomaoer
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- 專業(yè): 食品科學(xué)基礎(chǔ)
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1.1 吸附基質(zhì)的總體要求 在實際工業(yè)應(yīng)用分離生物產(chǎn)品時，常常由于不同的生物產(chǎn)品及不同的純化要求，而采用不同的吸附劑，但作為吸附劑一般都有如下的主要性能要求。 1.1.1 大的比表面積 在分離過程中，應(yīng)用較多的吸附一般多為物理吸附，吸附通常只發(fā)生在固體表面幾個分子直徑的厚度區(qū)域，單位面積固體表面所吸附量非常小，因此作為工業(yè)用的吸附劑，必須有足夠大的比表面積。 1.1.2 顆粒大小均勻 固體吸附劑的外形通常為球形和短柱形，也有其他如無定形顆粒的，其顆粒直徑通常為0.6mm到1.5cm，工業(yè)固定床用吸附劑顆粒一般為直徑1～ｌ０ｍｍ左右；吸附劑顆粒大小均勻，可使流體通過床層時分布均勻，避免產(chǎn)生流體的返混現(xiàn)象，提高分離效果。吸附劑的顆粒大小及形狀將影響到固定床的壓力降，因此應(yīng)根據(jù)工藝的具體條件適當(dāng)選擇。 1.1.3 具有一定的吸附分離能力 使用吸附劑的目的在于實現(xiàn)工藝上對生物有效成分的分離濃縮，因此，吸附劑均應(yīng)具有在某一特定條件下對某種產(chǎn)品的分離純化能力。該能力一般需通過適當(dāng)試驗方法來測定。 1.1.4 具有一定的商業(yè)規(guī)模及合理的價格 工業(yè)用吸附劑由于使用量較大及連續(xù)性操作，因此要求具有商業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模及穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)。同時由于在工業(yè)上大量使用，其價格的合理性也是重要參數(shù)之一。 1.2 固定化床對吸附基質(zhì)的要求[7] 固定化床的吸附劑是物質(zhì)吸附分離過程得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。目前在吸附分離過程中常用的吸附劑主要有活性炭、硅膠、活性氧化鋁、合成沸石（分子篩）和大網(wǎng)格吸附劑等。在生物產(chǎn)品的分離過程中，針對不同的混合物系及不同的凈化度要求需采用不同的吸附劑。固定化床對吸附劑沒有嚴(yán)格的要求，這也與其吸附原理相呼應(yīng)。 1.3 流化床對吸附基質(zhì)的要求 （1）吸附劑的尺寸和密度應(yīng)保證其終端流速與料液中需除去的固形顆粒間有明顯的差異； （2）吸附劑必須有一定的粒徑和密度分布，在擴張床中會形成穩(wěn)定的分級，從而減小固液相問的返混； （3）吸附劑應(yīng)具有良好的孔道結(jié)構(gòu)，不易被料液中的脂類、核酸和雜蛋白等生物物質(zhì)污染； （4）吸附劑應(yīng)具有特異性吸附的配基，使吸附劑對目標(biāo)產(chǎn)物具有較高的吸附容量； （5）吸附劑應(yīng)具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的機械強度，其中較高的化學(xué)穩(wěn)定性可以保證吸附劑可以承受較苛刻的洗脫條件，而良好的機械強度可延長吸附劑的使用壽命； （6）吸附劑應(yīng)具有良好的傳質(zhì)性能，在較高的流速下，可以保持較高的吸附量。 1.4 擴張床對吸附基質(zhì)的要求[8] 吸附劑在一定的流速下能擴張到所要求的程度，一般擴張后的床層高為沉降床的2～3倍。在實際應(yīng)用中為了得到高的產(chǎn)率，純化時流速達到200~300 cm•h-1。 根據(jù)Stokes定理，顆粒的終點沉降速度與顆粒直徑、顆粒與液體的密度差成正比。因此為了得到高的沉降速度，必須增加吸附介質(zhì)的密度和粒徑。通常用于擴張床的吸附劑粒徑在50～400μm之間，粒徑過小，為了避免擴張率過高，只能在低流速下操作；粒徑過大，則需要很高的流速才能使其擴張到一定的程度。前一種情況會降低整個過程的效率，而后一種情況由于顆粒內(nèi)的傳質(zhì)阻力的增大會降低目標(biāo)蛋白的結(jié)合。因此在實際應(yīng)用中一般采用增加密度的方法，以便達到高效率。形成穩(wěn)定分級的床層是擴張床吸附過程操作的基礎(chǔ)。基質(zhì)的密度和粒徑應(yīng)該有一定的分布，這樣大的、重的顆粒分布在床層下部，小的、輕的分布在上部，分級限制了基質(zhì)的上下運動，軸向混合近似于同定床。一般認(rèn)為，當(dāng)基質(zhì)顆粒的最大粒徑和最小粒徑之比2.2時，能形成穩(wěn)定的床層�；|(zhì)粒徑和密度的分布不能太寬，否則大的顆粒還沒有擴張，小的顆粒已經(jīng)沖出柱外或者聚集在上部分布器的入口，將導(dǎo)致過程無法正常進行。此外，擴張床基質(zhì)還應(yīng)具備耐酸堿、高親水性、球形、大比表面積、較高的機械強度等一般層析基質(zhì)所具有的特性。常用的擴張床吸附基質(zhì)有： (1) 復(fù)合吸附劑：瓊脂糖—石英砂、瓊脂糖—不銹鋼、葡聚糖—硅膠、纖維素—二氧化鈦等 。 (2) 復(fù)合的吸附劑同時兼顧了粒徑、密度、孔徑和流速范圍、吸附動力學(xué)，特別是傳質(zhì)限制，具有良好的應(yīng)用前景 (3) 高密度的材料 ：多孔玻璃、多孔氟化二氧化鋯、全氟聚合物等 (4) 高密度、小粒徑、薄殼型的核殼型基質(zhì)和高密度、大孔徑、高比表面的混合型金屬氧化物基質(zhì)在應(yīng)用上有很大的優(yōu)勢。 |
2樓2012-11-02 17:02:56
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