Хроматографическая адсорбция и ионообменная хроматография

Адсорбция – поглощение вещества на поверхности сорбента. Поверхность сорбента обычно очень велика, так как на ней имеется огромное количество пор. Процесс адсорбции имеет селективность и позволяет адсорбировать определенные вещества из раствора.

Метод основан на избирательной сорбции либо балластных, либо действующих веществ.

Вытяжку пропускают через колонку с адсорбентом после предварительного удаления высокомолекулярных примесей с помощью других видов очистки. На адсорбенте адсорбируются либо действующие вещества, либо примеси; все остальное проходит через колонку с током растворителя.

Затем, в случае необходимости, вещества элюируют, или вымывают, другим подходящим растворителем, и получают раствор очищенных веществ.

Адсорбент имеет ограниченную поглотительную способность, поэтому процесс адсорбции ведут до полного насыщения адсорбента.

Процессы адсорбции сопровождаются выделением тепла (чаще всего), поэтому снижение температуры благоприятно для сорбции, повышение для обратного процесса – десорбции. Резкую границу между отдельными видами сорбции провести нельзя, поэтому при адсорбции наблюдаются элементы всех видов сорбции.

Адсорбция происходит вследствие взаимодействия сил межмолекулярного притяжения в неполярных адсорбентах и силами электрического взаимодействия в полярных адсорбентах. Например, адсорбция на активированном угле объясняется межмолекулярными силами, на силикагеле больше сказывается электрическое притяжение. Обычно вещество на адсорбенте адсорбируется в виде тонкого мономолекулярного слоя, и естественно, его количество зависит от поверхности адсорбента.

Адсорбенты.К адсорбентам относятся высокодисперсные тела с большой наружной (непористые) или внутренней (пористые) поверхностью, на которой проходит адсорбция веществ из газов или растворов.

Адсорбенты делят на две группы:

а) непористые – алюминия оксид I, II и III групп активности, тонкоизмельченные порошки типа глин;

б) пористые – силикагель, полиамиды, полиакриламиды, целлюлоза, цеолиты, активированный уголь, некоторые глины (бентониты) и др.

Адсорберы. Простейшим адсорбером периодического действия является колонка с адсорбентом. Этот адсорбер представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд 1 высотой 6-10 м и диаметром 0,6-1,2 м. Адсорбент загружают в аппарат через горловину 2 на решетку 4, на которой помещены металлическое сито и холст. Для выгрузки используют люк 5. Раствор подается через трубку.

Простейшим адсорбером непрерывного действия является батарея из нескольких колонок.

Рис. Адсорбер периодического действия. 1 – цилиндрический сосуд, 2 – патрубок с крышкой для загрузки адсорбента, 3 – трубка вывода раствора, 4 – решетка, 5 – люк выгрузки, 6 – контрольный тканевый фильтр

Также применяют аппараты, работающие на принципе псевдоожижения. Адсорбция в таком аппарате производится в состоянии «кипения» под действием подающегося снизу раствора.

Хемосорбция – поглощение веществ с образованием химических соединений. К хемосорбции относитсяионный обмен. Используется для очистки вытяжек, содержащий алкалоиды (фенольные соединения, ферменты, антибиотики, витамины).

В основе ионного обмена лежит реакция обмена ионами между неподвижным твердым ионообменным сорбентом и растворенным в растворителе веществом. Известны два типа ионообменных сорбентов:

1. анионообменники – аниониты, обменивающие анионы,

2. катионообменники – катиониты, обменивающие катионы.

Пропустив через ионит растительную вытяжку, можно адсорбировать на ионите действующие вещества, а балластные вещества при этом будут проходить свободно через иониты. Затем с ионита снимаются действующие вещества при воздействии растворов кислот и щелочей. Ионным обменом можно очищать органические и неорганические кислоты и основания.