Chromatografia preparatywna jako proces rozdzielania mieszanin + CD Wydanie 2

Książka zawiera usystematyzowany przegląd aktualnych dokonań w dziedzinie chromatografii preparatywnej, stosowanej do rozdzielania różnych związków, począwszy od substancji chemicznych o stosunkowo prostej budowie, poprzez związki izometryczne i optyczne czynne aż po cukry i białka.

Przystępnie omówiono modelowanie rozdzielania chromatograficznego, wyznaczania parametrów modeli, metody rozwiązywania modeli matematycznych kolumn chromatograficznych.

Wprowadzono w optymalizację rozdzielana chromatograficznego oraz przenoszenia skali procesu. Wyłożony materiał uzupełniono prostym programem do symulacji procesu adsorpcji i/lub chromatografii wraz z przykładami.

W książce szczegółowo omówiono takie zagadnienia jak:
• podstawy teoretyczne procesu chromatograficznego rozdzielania substancji
• termodynamika adsorpcji
• modelowanie procesu chromatografii kolumnowej (z uwzględnieniem metod wyznaczania parametrów oraz matematycznych metod rozwiązywania tych modeli)
• powiększanie skali procesu rozdzielania chromatograficznego
• optymalizacja procesu chromatografii
• zintegrowany proces chromatografii reaktywnej i charakterystyka reaktorów chromatograficznych
• adsprpcyjne metody rozdzielania białek

Do książki dołączono płytę CD z prostym programem do symulacji procesu adsorpcji chromatografii wraz z przykładami.

Książka  skierowana jest  do  studentów i doktorantów  wydziałów Technologii Chemicznej, Inżynierii Chemicznej  i Procesowej oraz Biotechnologii i Bioinżynierii wyższych uczelni. Może również zainteresować pracowników przemysłu chcących przybliżyć sobie aspekty związane z wdrażaniem chromatografii preparatywnej na skalę techniczną.

Spis treści:

1. Podstawy teoretyczne procesu chromatograficznego
1.1. Techniki chromatograficzne
1.2. Podstawowe pojęcia i definicje
1.3. Chromatografia liniowa i nieliniowa
1.4. Przeładowanie masowe kolumny
1.5. Podsumowanie

2. Termodynamika adsorpcji
2.1. Wprowadzenie
2.2. Równowaga adsorpcyjna idealna na homogenicznej powierzchni adsorbentu w układzie gaz-ciało stałe
2.2.1.  Izoterma Gibbsa
2.2.2. Model izotermy liniowej
2.2.3. Model izotermy Yolmera
2.2.4. Model izotermy Langmuira
2.3. Modele izotermy jednoskładnikowej dla idealnej adsorpcji na heterogenicznej powierzchni adsorbentu w układzie płyn-ciało stałe
2.3.1. Niejednorodność energetyczna powierzchni adsorbentów
2.3.2. Termodynamiczny opis powierzchni heterogenicznej
2.4. Modele izotermy dla nieidealnej adsorpcji w układzie ciecz-ciało stałe
2.4.1. Równowaga adsorpcyjna w układzie wieloskładnikowym
2.4.2. Faza ruchoma rzeczywista - współczynnik aktywności molowej
2.4.3. Rozpuszczalność adsorptywu w funkcji jego aktywności w fazie ruchomej
2.5. Nieidealność fazy zaadsorbowanej
2.5.l. Współczynniki aktywności w fazie zaadsorbowanej
2.5.2. Klasyczne modele izotermy jednoskładnikowej dla nieidealnej adsorpcji
2.6. Nadmiar adsorpcyjny
2.7. Adsorpcja wieloskładnikowa konkurencyjna dla układu ciecz-ciało stałe
2.7.1. Podstawy termodynamiczne
2.7.2. Klasyczne izotermy konkurencyjne
2.7.3. Wpływ adsorpcji konkurencyjnej na kształt pików. Przykłady
2.8. Wpływ parametrów operacyjnych na proces chromatografii
2.8.1. Wpływ składu fazy ruchomej na wartości parametrów izoterm. Przegląd metod stosowanych do opisu procesu
2.8.2. Wpływ temperatury na wartości parametrów izoterm
2.8.3. Wpływ ciśnienia na wartości parametrów izoterm
2.9. Równowaga adsorpcyjna w chromatografii jonowej
2.9.1. Model Donnana
2.9.2. Izoterma stechiometryczna
2.10.  Podsumowanie

3. Modele dynamiki procesu chromatografii
3.1. Wprowadzenie
3.2. Klasyfikacja modeli dynamiki chromatografii
3.3. Modele dynamiczne
3.3.1. Model ogólny
3.3.2. Model POR
3.3.3. Model równowagowo-dyspersyjny
3.3.4. Model kinetyczno-dyspersyjny
3.3.5. Model idealny
3.4. Modele dyskretne
3.5. Parametry kinetyczne modeli transportu masy
3.5.1. Współczynnik wnikania masy
3.5.2. Efektywny współczynnik dyfuzji
3.5.3. Współczynnik dyspersji wzdłużnej
3.5.4. Stałe szybkości adsorpcji i desorpcji
3.6. Kryteria kompatybilności modeli GR, POR, ED oraz TD
3.6.1. Bezwymiarowe postaci modeli GR, POR, ED oraz TD
3.6.2. Metoda momentów
3.6.3. Warunki kompatybilności modeli GR, ED oraz TD
3.6.4. Porównanie rozwiązań modeli GR, ED, POR i TD
3.7. Dynamika procesu wymiany jonowej
3.8. Model nieizotermiczny kolumny chromatograficznej
3.8.1. Wprowadzenie
3.8.2. Dwuwymiarowy model transportu ciepła
3.8.3. Dwuwymiarowy model transportu masy
3.8.4. Model rozkładu prędkości dla fazy ruchomej
3.8.5. Rozkłady temperatury, prędkości oraz stężenia w warunkach dużych i bardzo dużych spadków ciśnienia
3.8.6. Rozkłady temperatury, prędkości oraz stężenia dla różnych wartości temperatury prowadzanego eluentu oraz kolumny
3.9. Podsumowanie

4. Matematyczne metody rozwiązywania modeli dynamiki chromatografii
4.1. Wprowadzenie
4.2. Metoda kolokacji ortogonalnej
4.3. Metoda różnic skończonych
4.3.1. Implementacja schematów różnic skończonych do rozwiązywania modelu ED
4.3.2. Implementacja schematów różnic skończonych do rozwiązywania modelu TD
4.4. Metoda charakterystyk
4.5. Podsumowanie

5. Metody wyznaczania parametrów modelu dynamiki chromatografii
5.1. Wprowadzenie
5.2. Metody pomiaru równowagi adsorpcyjnej
5.2.1. Izotermy w układach jednoskładnikowych
5.2.2. Izotermy w układach wieloskładnikowych
5.3. Wyznaczanie parametrów modelu dynamiki chromatografii
5.3.1. Wyznaczanie liczby stopni teoretycznych
5.3.2. Wyznaczanie efektywnego współczynnika dyspersji oraz zastępczego współczynnika przenikania masy
5.3.3. Wyznaczanie współczynników wnikania masy, dyfuzji i dyspersji
5.3.4. Wyznaczanie porowatości całkowitej i usypowej, porowatości złoża oraz ziarna

6. Podstawowe techniki rozdziału chromatograficznego na skale  preparatywną i przemysłową
6.1. Wprowadzenie
6.2. Tryb elucji w chromatografii okresowej i cyklicznej
6.3. Tryb rugowania
6.4. Chromatografia półciągła z recyklem
6.5. Chromatografia ciągła
6.5.1. Zasady procesu chromatografii ciągłej
6.5.2. Proces TMB
6.5.3. Proces SMB
6.6. Podsumowanie

7. Powiększanie skali i optymalizacja procesu rozdzielania chromatograficznego
7.1. Powiększanie skali procesu
7.2. Optymalizacja
7.2.l. Podstawowe definicje
7.2.2. Optymalizacja chromatografii cyklicznej
7.2.3. Wybór funkcji celu
7.2.4. Optymalne warunki rozdzielania w chromatografii cyklicznej
7.3. Optymalizacja chromatografii ciągłej
7.4. Podsumowanie

8. Przegląd metod optymalizacji stosowanych w chromatografii
8.1. Wprowadzenie
8.2. Metody deterministyczne
1.2.1. Bezpośrednie, iteracyjne metody szukania ekstremum
8.2.2. Metody gradientowe
8.3. Metody stochastyczne
8.3.1. Charakterystyka ogólna
8.3.2. Algorytmy genetyczne
8.3.3. Metoda adaptacyjnego przeszukiwania losowego
8.3.4. Metoda symulowanego wyżarzania
8.4. Podsumowanie

9. Procesy zintegrowane w chromatografii
9.1. Wprowadzenie
9.2. Reaktor chromatograficzny
9.3. Reaktory chromatograficzne o działaniu ciągłym
9.3.1. Reaktor RCAC
9.3.2. Reaktor SMBR
9.4. Hybrydowy proces chromatografii i krystalizacji
9.4.1. Zastosowanie
9.4.2. Podstawy procesu krystalizacji
9.4.3. Krystalizacja różnych typów mieszanin enancjomerycznych
9.4.4. Krystalizacja preferencyjna
9.4.5. Połączenie krystalizacji i chromatografii
9.5. Podsumowanie

10.  Adsorpcyjne metody rozdzielania białek
10.1.  Wprowadzenie
10.2.  Proces ekspandowanego złoża
10.2.1. Zasady procesu
10.2.2. Modelowanie procesu ekspandowanego złoża
10.3.  Chromatografia białek
10.3.1. Specyfika procesu
10.3.2. Techniki chromatografii białek
10.3.3. Chromatografia hydrofobowa (HIC)
10.3.4. Wymiana jonowa (IEX)
10.3.5. Chromatografia żelowa (SEC)
10.4. Podsumowanie