生物分离技术要点.docx

生物分离技术第一章 概述1、生物分离技术：从微生物、动植物细胞及其生物化学产品中提取有用物质的技术2生物分离工程（名词解释），又称为下游加工过程（Downstream Processing）。提取（isolation）、纯化（purification)、成品化（product polishing) 3、生物分离过程（四步）：产物的提取、产物的浓缩、产物的纯化、产物的精制4、生物分离技术的特点：A. 生物工程的主要特点是生物产品多种多样；B. 绝大多数生物分离方法来源于化学品的分离方法；C. 生物分离一般比化工分离难度大第二章 发酵液的预处理与固液分离1、微生物发酵液的特性：发酵产物浓度较低，处理体积量大；各类细胞的颗粒小，相对密度与液相相差不大；细胞等固型物含水量大，可压缩性大；液相粘度大，大多为非牛顿型流体；产品生物活性不稳定；2、 发酵液预处理的方法：降低液体粘度、调节悬浮液的pH值、凝聚和絮凝、使用助滤剂、加入反应剂、高价无机离子的去除、杂蛋白的去除3、絮凝（名解）：在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过程。 在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。絮凝是一种以物理的集合为主的过程絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子（如-COOH）或阳离子（如-NH2）基团以及不带电荷的非离子型基团。通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联结时，就形成了较大的絮团，这就是絮凝作用。4、凝聚（名解）：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低，而使胶体体系不稳定的过程。胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生块状凝集体（1mm左右）的现象阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为：Al3+ Fe3+ H+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Li+常用的凝聚剂电解质有：硫酸铝 Al2(SO4)318H2O（明矾）； 氯化铝 AlCl36H2O; 三氯化铁 FeCl3; 硫酸亚铁 FeSO47H2O ； 石灰；ZnSO4；MgCO35、高价无机离子的除去去除钙离子：通常使用草酸。但由于草酸溶解度较小，不适合用量较大的场合，可用其可溶性盐，草酸价格昂贵，注意回收。去除镁离子：加入三聚磷酸钠，与镁离子形成络合物。用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。例如：环丝氨酸的提取。去除铁离子，可加入黄血盐，使其形成普鲁士蓝沉淀而除去。 6、杂蛋白质的除去(1) 沉淀法 蛋白质在酸性溶液中，能与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀； 在碱性溶液中，能与一些阳离子如Ag+、 Cu2+ 、Zn 2+、Fe 3+ 和Pb2+等形成沉淀。(2) 吸附法 加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。 1、在枯草芽孢杆菌发酵液中，加入氯化钙和磷酸氢二钠，两者生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中而除去，从而可加快过滤速率。 2、在四环素类抗生素中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾的胶状沉淀来吸附蛋白质(3)变性法 加热，大幅度调节pH，加酒精等有机溶剂或表面活性剂等。例如：在抗生素生产中，常将发酵液pH调至偏酸性范围(pH2-3)或较碱性范围(pH8-9)使蛋白质凝固，一般以酸性下除去的蛋白质较多。局限性：加热法只适合于对热较稳定的目的产物；极端pH也会导致某些目的产物失活，并且要消耗大量酸碱；而有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。7、过滤（名解） 是在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体颗粒的溶液，在外力作用下，实现固液分离目的的操作。 8、过滤操作步骤：过滤（介质滤饼阻力）、洗涤（洗涤滤饼，提高收率）、干燥（压缩空气或真空）、卸料（辅助操作）9、达西定律 Darcy定律把流速与通过固体多孔床产生的压降联系起来。 V 流体流速(m3/s)K比例常数,通常叫达西方程参数P通过厚度为 l 的床产生的压降(Pa)液体粘度（Pas）当Re5时达西定律才成立10、固液分离装置板框过滤机：过滤面积大，能耐受较高压力差，故对不同过滤特性的发酵液适应性强，同时还具有机构简单、价格较低、能耗少的优点。但不能连续操作，设备笨重，劳动强度大，卫生条件差，辅助时间长。目前研制出自动板框过滤机。鼓式真空过滤机：连续操作，自动化控制，压差较小。主要适用于霉菌发酵液的过滤。对菌体较细或粘稠的发酵液不太适用。（可预铺助滤剂）离心机：分离速度快，效率高，操作条件好，适用与大规模分离，但设备投资高，能耗较大。 对于含固量较多多的发酵液，可采用倾斜式（或称螺旋型）离心机，它依靠离心力和螺旋的推进作用自动排渣。 11、沉降（名解）：是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降12、离心机的分类 操作原理：过滤离心机；沉降离心机；分离离心机 分离因素：普通离心机；高速离心机；超高速离心机第三章 细胞破碎1、革兰氏阴、阳性菌差异特点特 征革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌强度较坚韧较疏松厚度厚，20-80nm薄，5-10nm肽聚糖层数多，可达50层少，1-3层肽聚糖含量多，可占胞壁干重50-80%少，占胞壁干重10-20%磷壁酸+-外膜-+结构三维空间（立体结构）二维空间（平面结构）革兰氏阳性菌细胞壁较厚，具有20-80nm的肽聚糖层，约占细胞壁成分的40-90，此外细胞壁还含有大量磷壁酸。磷壁酸是由核糖醇或甘油残基经由磷酸二键互相连接而成的多聚物。磷壁酸分壁磷壁酸和膜磷壁酸两种，前者和细胞壁中肽聚糖的N-乙酰胞壁酸连结，膜磷壁酸和细胞膜连结，另一端均游离于细胞壁外。 革兰氏阴性菌的肽聚糖层较薄，仅2-3nm，占细胞壁成分的10左右，由于肽聚糖之间仅由四肽侧链直接连接，缺乏五肽桥，故层较疏松，而且肽聚糖居于细胞壁最内层，紧贴在细胞膜上，在肽聚糖层外面还有一较厚的外壁层(约8-10nm)，主要成分为脂蛋白、脂多糖和其它脂类，因此，革兰氏阴性菌细胞壁中脂类含量较高。脂质双层是革兰阴性菌细胞壁的主要结构，能阻止多种物质透过，抵抗许多化学药物的作用，所以革兰氏阴性菌对溶菌酶、青霉素等比革兰氏阳性具有较大的抵抗力。一些化学物质如乙二胺四乙酸（EDTA）与2%十二烷基硫酸钠（SDS）或45%酚水溶液可以将外膜除去，而留下坚韧的肽聚糖层。 2、方法技术原理效果成本举例化学法渗透冲击渗透压破坏细胞温和便宜血红细胞的破坏酶消化法细胞壁被消化，使细胞破碎温和昂贵增溶法表面活性剂溶解细胞壁温和适中胆盐作用于大肠杆菌脂溶法有机溶剂溶解细胞壁并使之失稳适中便宜甲苯破碎酵母细胞碱处理法碱的皂化作用使细胞壁融解剧烈便宜方法技术原理效果成本举例机械法匀浆法（片型）细胞被搅拌器劈碎适中适中动物组织及动物细胞研磨法细胞被研磨物磨碎适中便宜超声波法用超声波的空穴作用使细胞破碎适中昂贵细胞悬浮液小规模处理匀浆法（孔型）须使细胞通过的小孔，使细胞受到剪切力而破碎剧烈适中细胞悬浮液大规模处理珠磨破碎法细胞被玻璃珠或铁珠捣碎剧烈便宜细胞悬浮液和植物细胞的大规模处理3、包涵体（名解）：一种蛋白质的聚集体，其中大部分是克隆表达的目标产物蛋白，其次还有E.coli的菌体蛋白和质粒编码蛋白等。原因：目标产物在宿主细胞中过量表达，超出了正常的代谢水平，过多的表达产物在细胞内部集聚起来。4、 基因工程包涵体的纯化方法5、包涵体复性的一般流程（简答）：收集菌体细胞、细胞破碎、包涵体洗涤、目标蛋白的变性溶解、目标蛋白的复性第四章 沉析1、沉析（名解）：利用沉析剂使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定形固体沉淀的过程。2、沉析操作方式、步骤（简答）操作方式：a、连续法；b、间歇法。操作步骤：a、在经过滤或离心后的样品中加入沉析剂；b、沉淀物的陈化(?)，促进粒子生长；c、离心或过滤，收集沉淀物3、盐析（名解）：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程4、盐析机理：当中性盐加入蛋白质分散体系时可能出现以下两种情况：（1）“盐溶”现象低盐浓度下，蛋白质溶解度增大（2）“盐析”现象高盐浓度下，蛋白质溶解度随之下降，原因如下：A.无机离子与蛋白质表面电荷中和，形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间的排斥力减弱，从而能够相互靠拢；B.中性盐的亲水性大，使蛋白质脱去水化膜，疏水区暴露，由于疏水区的相互作用导致沉淀；蛋白质的盐析作用是由于静电作用引起的盐溶和憎水作用引起的盐析相互作用的结果。5、Cohn经验公式 ，Ks常数S蛋白质溶解度，mol/L;I离子强度 c:离子浓度；Z：离子化合价6、Ks盐析法：在一定pH和温度下，改变体系离子强度进行盐析的方法；盐析法：在一定离子强度下，改变pH和温度进行盐析；其中，Ks盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理。而盐析法由于溶质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的纯化。7、常用的盐析用盐：硫酸铵：溶解度大（767g/L），受温度影响较小，价廉，稳定。水解后变酸，腐蚀性强，在食品中影响其气味，医疗上有毒； 硫酸钠； 磷酸盐； 柠檬酸盐8、盐析操作方式 以硫酸铵为例： 直接加入硫酸铵固体粉末：工业上常采用的方式，加入时速度不能太快，应分批加入，并充分搅拌，防止局部过浓； 加入硫酸铵饱和溶液：在实验室和小规模生产中，采用这种方式，可防止溶液局部过浓，但加量较多，料液会被稀释。9、有机溶剂沉淀（名解）：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。10、有机溶剂沉析原理：（1）降低了溶质的介电常数，使溶质之间的静电引力增加，从而出现聚集现象，导致沉淀。（2）由于有机溶剂的水合作用，降低了自由水的浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚度，降低了亲水性，导致脱水凝聚。11、等电点沉淀（名解）：调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀12、等电点原理：蛋白质是两性电解质，当溶液pH值处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，由于分子间引力，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。13、其它沉淀法：水溶性非离子型聚合物沉淀剂；成盐类复合物沉析剂；离子型多聚物沉析剂；离子型表面活性沉析剂；选择性变性沉析法第五章 膜分离1、膜分离（名解）：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。2、膜分离分类及特点过滤过程推动力孔径微滤压力（01bar）0.02-10um超滤压力（010bar）0.001-0.2um反渗透压力（0100bar）无孔.MW1000透析浓度差1-3um电渗析电势差MW2003、反渗透：是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.00010.001 m之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透）4、 各种膜组件：管式、中空纤维式、螺旋卷式、平板式膜组件5、膜操作方式：浓缩模式时间长（除去小分子溶质、溶剂），通量降低透析过滤处理较大，使透过液稀释（加水，缓冲液）较高 实际中：开始浓缩模式，当达到一定的浓度时，转变为透析过滤模式。 连续操作的优点是产品在系统中停留时间较短，这对热敏或剪切力敏感的产品有利。主要用于大规模生产，如奶制品工业。 间隙操作：平均通量高，成本低，适用于药物和生物制品 P636、膜过滤的基本概念和理论：超滤和反渗透目的：将溶质通过一层具有选择性的薄膜，从溶液中分离出来。分离时的推动力都是压强，由于被分离物质的分子量和直径大小差别及膜孔结构不同，其采用的压强大小不同。反渗透膜的操作压力高达10 MPa7、超滤和反渗透操作中的渗透压：由于超滤和反渗透过程都是用一种半透膜把两种不同浓度的溶液隔开（淡水或盐水），因此都存在渗透压。渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度；一般说来，无机小分子的渗透压要比有机大分子溶质的渗透压高得多8、实现超滤和反渗透的条件：n 超滤：需要增加流体的静压力，改变天然过程的方向，才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜，此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差；n 反渗透：过程类似于超滤，只是纯溶剂通过膜，而低分子量的化合物被截留。因此，操作压力比超滤大得多。n 因此，超滤和反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程” 9、膜分离机理（简答）P51n 通透量理论：一种基于粒子悬浊液在毛细管内流动的毛细管理论。（毛细管流动模型）n 超滤、微过滤 ：以压力为推动力的膜分离技术（不包含相变化）。水以滞流方式在孔道内流动 水通量 J= n L膜厚度；孔隙率；d膜孔直径；粘度系数 n 仅适用于圆柱形毛细管，但实际情况复杂，存在死孔道及孔道大小不匀。n 溶解扩散模型：反渗透膜：表皮层未发现孔道 所以溶剂或溶质分子首先溶解在膜中。然后扩散通过膜。n 对于非离子型溶质通量： U为化学电位 对于溶质10、截留率和截断分子量n 截留率（R）超滤膜对某溶质的截留能力n c1料液中溶质浓度， c2透过液中溶质浓度 n 截断分子量：（Molecular weight cut-off）(MWCO) 定义为相当于一定截留率（通常为90%或95%）的分子量.11、超滤的基本方程： a 排斥系数：穿透度（单位时间、单位膜面积的处理量） 渗透压 12、浓差极化（名解）：当溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体浓度，这种浓度差导致溶质自膜面反扩散到主体中。P5413、膜的污染：操作条件保持不变，仍逐渐降低。 污染原因是膜与料液溶质相互作用，吸附溶质与另一溶质作用14、膜的污染与浓差极化的区别：浓差极化可逆，变更操作条件可使浓差极化消除15、减轻膜污染的方法：P60a.预处理 预过滤器去除较大粒子；减弱吸附作用；蛋白质污染,调节pH远离等电点；盐类污染，提高pH，盐类易沉淀。b.改变膜的表面性质：制膜时改变膜的表面极性和电荷可减轻污染。16、清洗方法：a.机械法：脉冲流动，逆洗，增大流速b.化学方法：起溶解作用酸、碱、酶、螯合剂切断离子结合作用，改变离子强度、pH和电位 氧化作用 渗透作用的物质 磷酸盐 储存：清水，加少许甲醛抑制微生物第六章 萃取1、萃取过程（名解）：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的2、分配定律（简答） 即溶质的分配平衡规律，在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果其在两相中的相对分子质量相等，则其在两相中的平衡浓度之比为常数 衡量萃取体系是否合理的重要参数： Y-平衡时溶质在轻相中的浓度X-平衡时溶质在重相中的浓度 P683、要提高溶质的分配系数，必须提高标准状态下，其在重相与轻相的化学势之差可以采取的方法：n 改变溶剂n 改变溶质的特性 生成有用离子对可溶于萃取剂的离子对将强酸弱碱盐或强碱弱酸盐生成弱酸弱碱盐 通过改变原溶剂中的pH值，改变溶质的解离不同条件下分配系数的计算方法。4溶剂的选择萃取剂的条件：根据类似物容易溶解类似物的原则来选择溶剂。重要的“相似”就溶解度关系而论是在分子的极性上。介电常数是一个化合物摩尔极化程度的量度。对溶质有尽可能大的溶解度 与原溶剂互不相溶或微溶 选择性可用分离因素来表征。其他： 溶剂与被萃取的液相互溶度要小，黏度低，界面张力适中 再生，回收容易，化学稳定性好。 溶剂价廉易 安全性好。 乙酸乙脂、乙酸丁脂常用于抗生素类生物产物萃取的有机溶剂有丁醇等醇类、乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸戊酯等乙酸酯类以及甲基异丁基甲酮。可用于抗生素的化学萃取剂有长链脂肪酸(如月桂酸)、烃基磺酸、三氯乙酸、四丁胺和正十二烷胺等。5、水相条件的影响 pH值影响分配系数（对于弱酸pH下降，K上升;对于弱碱pH上升，K上升。） 对选择性也有影响。酸性产物一般在酸性下萃取到有机溶剂，而碱性成盐留在水中 （见下页） 温度 生化物质温高，不稳定；维持室温或低温进行萃取 影响萃取速度，适当升温提高萃取速度。 影响分配系数 图183 红霉素 盐析 溶解度降低，易于转入溶剂 例：B12加入硫酸铵, 青霉素加入氯化钠。减少有机溶剂在水中的溶解度。注意：盐的加入量要适中，否则会使杂质也一起转入溶剂中。 带溶剂：概念：这样一种物质，能和欲提取的生物物质形成复合物，而易溶于溶剂中，且此复合物在一定条件下又要容易分解。例：水溶性碱(链霉素)可与脂肪酸（肉桂酸）形成复合物而溶于丁醇，醋酸丁脂。在酸性（pH5.5.7）此复合物分解成链霉素而可转入水相。 6、乳化（名解）：是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的表现。7、水包油 O/W 油包水 W/O (P73)8、乳浊液的形成 一般要有第三种物质表面活性剂的存在才容易发生乳化，这种物质称为乳化剂。 具有亲水亲油两种性质，分子处在两相界面上（单分子层排列），降低界面张力。 加入表面活性剂后，表面张力下降，溶液容易分散成微滴而发生乳化。但由于乳浊液中界面积大，自由能大，热力学不稳定系统随时间会自行破坏。 根据吉布斯（GIBBS）吸附方程式 表面层与溶液主体浓度的相差，或称表面过剩浓度（mol/m2,表面活剂一定积聚在表面),r为表面张力(N/m)，C为溶液主体浓度 9、乳浊液的稳定因素（简答）：界面上保护膜是否形成 液滴是否带电 介质黏度 离子型表面活性剂：保护膜和使分散液滴带电荷。 除表面活性剂外，能同时为两种液体所润湿的固体粉末也能作为乳化剂。 水和油对粉末乳化剂的润湿性的相对弱强决定于乳浊液类型。根据自由能最小原则，如粉末对水的润湿性强于对油的润湿性，则是亲水性粉末。 固体表活剂：亲水基强于亲油基，易形成O/W型；反之，W/O型。 HLB数来表征亲水与亲油的平衡程度，表182 ，3；各种分散程度的表活剂 HLB 以用途 （P74）在生物合成工业，有机物中蛋白质对表面张力的影响最明显。多形成W/O型乳浊液（由蛋白质引起的乳化相当稳定）10、单级萃取：使含溶质的溶液（h）和萃取剂（L）解出混合，静止后分成两层单级萃取过程的解析计算方法 假定传质处于平衡状态 有 由以上两式可得：y萃取相中溶质的浓度 x萃余相中溶质的浓度由质量守恒定律：H和L分别为料液(重相)和萃取剂(轻相)的流量(连续操作时)或添加量(间歇操作时)。其中萃取因子：溶质在萃取相与萃余相中数量的比值 未被萃取的分率 = 萃取回收率理论收得率 1-=11、多级萃取 是工业生产最常用的萃取流程n 分离效率高n 产品回收率高n 溶剂用量少多级错流萃取 特点：每级都加溶剂，故溶剂消耗量大，萃取液平均浓度较稀，但萃取较完全多级逆流萃取 特点：萃取剂消耗量较少，因而萃取液平均浓度较高。图18-16（P79）12、超临界流体萃取（名解） 超临界流体：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，则称之为超临界流体。 特点：密度接近液体萃取能力强 粘度接近气体传质性能好 具有扩散系数大、粘度小、介电常数大等特点，使其分离效果较好，是很好的溶剂。 13、超临界流体萃取的基本思想（简答） 利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离n 常用萃取剂 极性萃取剂：乙醇、甲醇、水（难） 非极性萃取剂：二氧化碳（易）14、双水相萃取（名解）：利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法15、相图的建立双节线(binodal)：图中的曲线。双节线 以下的区域为均相区,以上的区域为两相区。系线(tie line)：双节线上两点的直线16、两水相的形成： 由于双水相系统两相均是水溶液，特别适用于生物大分子和细胞 分层决定因素： 一.熵的增加 二.分子间作用力对大分子而言，分子间的作用力比分子间的混合熵相比占主要地位，决定了混合的结果。1. 聚合物的不相容性：某种分子希望周围分子是同种分子。（分子间有斥力） 2. 聚合物与盐类溶液也能形成两相，这是由于盐析作用。 可以构成双水相的体系有：n 离子型高聚物非离子型高聚物 PEGDEXTRANn 高聚物相对低分子量化合物 PEG硫酸铵17、分配理论影响因素：表面积 ；自由能之差 ；电荷数 ；电位差 ；热力学量，包括标准化学位，活度等 18、目标物分配系数的影响因素： 成相高聚物浓度界面张力 成相高聚物的相对分子量 盐类的影响第七章 离子交换1、离子交换（名解）:利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。2、离子交换的分类 按活性离子分类，可分为阳离子交换树脂(cation exchange)（含酸性基团）和阴离子交换树脂(anion exchange)（含碱性基团）。 具体又可以分为：强阳、弱阳 强阴、弱阴3、常用的离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H（磺酸基）和-CH2SO3H（次甲基磺酸基）；电离与pH无关 Resin-SO3H + Na+ = Resin-SO3 Na + H+ Resin-SO3Na + H+ = Resin-SO3 H + Na+ 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH, -OCH2COOH, C6H5OH等弱酸性基团；交换能力随溶液pH 而 ；钠型树脂用水洗不到中性，一般只能洗到pH9-10左右（弱碱）再生成氢型较容易，耗酸量少。 强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺基（型）或二甲基-羟基乙基胺基（型）；型碱性强，再生困难。型稳定性差。 Resin-N(CH3)3OH + Cl- = N(CH3)3 Cl + OH+ 弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较弱；4、离子交换树脂的命名方法离子交换树脂命名法分类代号和骨架代号代号分类名称骨架名称0强酸性苯乙烯系1弱酸性丙烯酸系2强碱性酚醛系3弱碱性环氧系4螯合性乙烯哌啶系5两性脲醛系6氧化还原氯乙烯系5、离子交换树脂的制备 加聚法和缩聚法（依聚合方法分类） 加聚是指具有一个或一个以上双键的单体为原料，在分散相中进行聚合，再引入活性基团；缩聚法是基于带功能基团的单体进行缩合反应的聚合过程； 共聚法和均聚法（以单体分类） 共聚是指两个或两个以上的单体进行聚合 均聚是指以一种单体进行聚合6、离子交换树脂的理化性能理化性能：树脂不仅要吸附得好，即交换容量大和选择性好，而且要容易解吸即应有良好的可逆性在色层分离中使用的树脂是单功能团（分层清楚）树脂要有一定的机械强度树脂应有较好的化学稳定性（阴树脂对碱较敏感，处理时碱液浓度不宜超过1M，OH型树脂即使在水中也不稳定，因此常以氯性保存。缩聚树脂较差）一般树脂对还原剂稳定，伯胺和仲胺树脂对醛敏感。新树脂在使用前应用酸、碱或操作溶液反复处理。7、离子交换过程平衡方程式式中 A1，A2液相中的离子 吸附的离子 Z1，Z2 A1，A2的价数 液相和树脂相中的溶剂 ns 离子交换时，溶剂从树脂移入液相的毫摩尔数8、离子交换机理（简答）A+自溶液中扩散到树脂表面A+从树脂表面进入树脂内部的活性中心A+与RB在活性中心上发生复分解反应解吸附离子B+自树脂内部扩散至树脂表面B+离子从树脂表面扩散到溶液中交换速度的控制步骤是扩散速度，不同的分离体系可能由内部扩散或外部扩散控制 9、交换速度方程外部扩散控制K1外扩散速度常数 r0为树脂颗粒半径F时间为t时，树脂的饱和度 D1为液相中的扩散系数为吸附常数内部扩散控制10、离子交换运动学 P11412、 P11712、离子交换操作方法：树脂预处理；离子交换吸附；洗脱；树脂再生13、蛋白质离子交换第八章 吸附1、吸附过程（名解）：吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程2、吸附类型及其主要特点物理吸附化学吸附吸附作用力 分子间引力化学键合力选择性较差较高所需活化能低高吸附层单层或多层单层达到平衡所需时间快慢3、 吸附力的本质物理吸附作用的最根本因素是吸附质和吸附剂之间的作用力,也就是范德华力,它是一组分子引力的总称，具体包括三种力：定向力(keesom)、诱导力(Debye)和色散力(London)。范德华力和化学力(库仑力)的主要区别在于它的单纯性，即只表现为互相吸引A定向力 由于极性分子的永久偶极矩产生的分子间的静电引力称定向力。与温度反比。B诱导力 极性分子与非极性分子之间的吸引力属于诱导力。与温度无关。C. 色散力 非极性分子之间的引力。色散力也与温度无关，且是普通存在的。色散力随着电子数的增多而增加D 氢键力 另一种特殊的分子间作用力是氢键力。它是一种介于库仑引力与范德华引力之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都大。 各种力所占的相对比例是不同的，主要取决于两个性质，即吸附物的极性和极化度，极性越大，定向力作用越大；极化度越大，色散力的作用越大。诱导力是次级效应，计算结果表明，其能量约为分子间力的总能量的54、 吸附等温线（名解）：当固体吸附剂从溶液中吸附溶质达到平衡时，其吸附量与溶液和温度有关，当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线5、兰格缪尔(Langmuir)等温线：单分子层吸附等温线方程式是由兰格缪尔建立的。兰格缪尔方程式以下列假定为基础：吸附是在吸附剂的活性中心上进行的；这些活性中心具有均匀的能量，且相隔较远，因此吸附物分子间无相互作用力；每一个活性中心只能吸附一个分子，即形成单分子吸附层A为未被吸附的吸附质分子的浓度； A为被吸附的吸附质分子。6、影响吸附的主要因素n 吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性 n 吸附质的性质： a. 能使表面张力降低的物质，易为表面吸附； b. 溶质从较易溶解的溶剂中吸附时，吸附量较少。相反，洗脱时采用溶解度比较大的溶剂，洗脱较容易； c. 极性吸附剂吸附极性物质，非极性吸附剂吸附非极性物质； d. 越易为非极性吸附剂吸附的物质，越难为极性吸附剂吸附。 n 温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性；吸附热越大， 温度的影响越大。n 溶液pH值：影响吸附质的解离n 其他组分的影响：可以互相促进、干扰或互不干扰等情况 7、吸附剂种类 常用吸附剂通常应具备以下特征：对被分离的物质具有较强的吸附能力、有较高的吸附选择性、机械强度高、再生容易、性能稳定、价格低廉吸附剂平均孔径/mm比表面积/(m2/g)活性炭1.53.57501500硅胶210040700活性氧化铝41250300硅藻土-约10多孔聚苯乙烯树脂520100800多孔聚酯树脂85060450多孔醋酸乙烯树脂约6约400活性炭种类颗粒大小表面积吸附力吸附量洗脱粉末活性炭小大大大难颗粒活性炭较小较大较小较小难锦纶活性炭大小小小易第九章 色谱技术1、色谱技术（名解）：色谱技术是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸），达到分离的目的2、按机理分：吸附色谱；分配色谱；离子交换色谱；凝胶色谱按操作形式：柱层析；纸层析；薄层层析其他分类：流动相与固定相；固定相的形状：纸层析、薄层层析等；压力：低压、中压和高压；流动相的流动方向：轴向和径向；分离操作方式：洗脱、前流、置换；分离机理：吸附、离交、亲和、凝胶过滤 3、色谱参数色谱峰：色谱柱流出组分通过检测器时产生的响应信号的微分曲线。 峰宽：峰的起点与终点间的直线。峰高(h)：在峰的两侧拐点处所作切线与峰底相交两点之间的距离。半峰宽（W1/2）：通过峰高的中点做平行与峰底的直线，与其峰两侧相交两点间的距离。峰面积（A）：峰与峰底间的面积，又称作响应值。标准偏差（）：0.607倍峰高处所对应的峰宽的一半。拖尾峰：后沿较前沿平缓的不对称峰。前伸峰：前沿较后沿平缓的不对称峰。死时间（t0）:不被固定相滞留的组分，从进样到出峰最大之所需的时间保留时间（tR）：组分从进样到出峰最大之所需的时间。死体积（V0）：不被固定相滞留的组分，从进样到出峰最大之所需的流动相的体积。保留体积（VR）：组分从进样到出峰最大之所需的流动相的体积。校正保留时间（tR） tR=tR-t0校正保留体积（VR） VR=VR-V0VR=tRF F-流动相流动线速度保留时间（tR）和保留体积（VR）反应样品在柱子中的保留或阻滞能力，是色谱过程的基本热力学参数之一u 阻滞因子Rf ，见书P159 u 阻滞因子是在色谱系统中溶质的移动速度和标准物（与固定相没有亲和力的流动相 Kd=0）的迁移率之比u 其意义在于体现某一种溶质与固定相之间的亲和力大小u 洗脱体积 P160u 色谱柱中，使溶质从柱中流出所需流动相体积，为洗脱体积u 不同的溶质，由于和固定相的亲和力的不同，洗脱体积也有所差异u 色谱柱的理论塔板数、塔板高度u 塔板高度定义：指一段柱高，从这段柱中流出的液体和其中的固定相的平均浓度成