大分子复习题.doc

生物大分子分离与提取理论授课32学时2010级生物科学1班、2班刘 林第一讲 分离前的准备工作 2学时重点：了解生物大分子的范畴分离前需要哪些准备工作超速离心难点：超速离心具体内容：生物大分子类型： 蛋白质 脂类 糖类 多酚类 核酸 糖蛋白 脂蛋白糖-酚复合生物大分子来源： 微生物发酵液 酶反应产物 动植物细胞培养体系 动物体 植物体 微生物细胞分离用的技术： 离心技术 萃取技术 固相析出技术 吸附技术 离子交换技术 色谱技术 膜技术 液膜技术 分离前的准备工作： 加热 凝聚 絮凝分离前去杂质的方法： 等电沉淀法 变性沉淀法 吸附 酶法-糖 化学试剂-金属离子 细胞破碎的方法： 高压匀浆法 高速珠磨法 超声波法 化学法 酶解法 冻结-融化法 渗透压冲击法 干燥法固-液分离的方法： 过滤：常规过滤conventional filtration；错流过滤crossflow filtration 沉降： 离心：离用固-液两相密度差，在离心机无孔转鼓或管子中进行悬浮液分离的过程超速离心： 根据沉降系数、质量和形状不同，用强大离心力将混合物中各组分分离、浓缩和提纯的方法。 原理：颗粒的沉降速度决定于离心力、颗粒直径、颗粒密度、介质密度。当粒子直径和密度不同时，移动速度不同，同样时间内移动的时间不同。 差速离心differential centrifugation： 速率区带离心rate zonal centrifugation 等密度离心Equilibrium gradient centrifugation 操作要点（视频）总结： 超速离心技术 细胞破碎技术 固-液分离技术第二讲 萃取技术 2学时复习：超速离心技术的操作要点重点：什么是萃取萃取的原理萃取类型难点：超临界流体具体内容：关于萃取的基本知识： 利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术。 据原理不同分为：物理萃取、化学萃取、双水萃取和超临界液体萃取等。 据参与溶质分配的两相不同分为：液-固萃取和液-液萃取（溶剂萃取）与其它技术相比，萃取的优点： 选择性； 能与其它纯化步骤配合 减少降解 从潜伏的降解过程中分离产物 适用于不同规模 传质快，周期短，便于连续操作，易于实现计算机控制。 溶剂萃取技术： 定义：利用化合物在互不相溶的两种溶液中的溶解度不同使其从一种液体进入另一种液体的技术。 原理：在液体混合物中加入一种与其基本不溶的液体溶剂，形成第二相，利用原料液中各组分在两个液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分开。构成第二相的溶剂为萃取剂，以S表示，原料液中易溶于S的组分称为溶质，以A表示；难溶于S的组分称为原溶剂B。 Liquid-liquid extraction is a method to separate compounds based on their relative solubilitiesin two differentimmiscibleliquids, usually water and anorganic solvent. It is anextractionof a substance from one liquidphase into another liquid phase. Liquidliquid extraction is a basic technique in chemical laboratories, where it is performed using aseparatory funnel. This type of process is commonly performed after a chemical reaction as part of thework-up. 溶剂萃取的基本过程： 混合，扩散，分层产生萃取相E和萃余相R双水相萃取： 相一：PEG/小分子盐（磷酸钾、磷酸铵、硫酸钠） 相二：PEG/大分子有机物（葡聚糖、聚乙烯醇）双水相萃取的应用： 分离和提纯蛋白质：体系为PEG/NH4SO4 ，从酵液中分离-淀粉酶，从牛奶中分离蛋白 分离抗生素：丙酰螺旋霉素，体系为PEG/Na2HPO4 , 天然产物的分离：中草药 超临界流萃取： 定义：处于临界温度和临界压力以上的非凝缩性的高密度流体。气液两相无法分别。 原理：溶质在超临界流体中的溶解度随超临界流体密度的增大而增大。先用高压状态溶解，再改变压力或温度使其析出。 最常用的超临界流体：CO2 超临界流萃取的工艺：等温法；等压法；吸附法 超临界CO2流体萃取设备：实验室规模 ；中试规模 ；工业化规模超临界流体萃取技术的应用： 食品工业：啤酒花有效成分萃取，天然香精，天然色素，风味物质，植物油，动物油，咖啡脱咖啡因，烟草尼古丁，奶脂脱蛋白固醇 医药工业：有效药物成分，挥发油，黄酮类，香豆素类，苷类，萜类，生物碱 固体浸取技术： 不溶性固体中所含溶质在溶剂中溶解，然后分离。 设备按操作方式分为间歇式、半连续式和连续式，按照固体原料的处理方法分为固定床、移动床和分散接触式。反胶团萃取技术： 表面活性剂在非极性有机相中超过临界胶团浓度而聚集形成反胶团，其外表面为疏水极，内表面为亲水极，形成亲水的微环境，可溶解 aa、肽、蛋白质。 总结： 液-液萃取的原理 液-液萃取的过程 超临界流萃取 超临界流萃取的应用第3讲，固相析出技术 2学时复习： 液-液萃取的原理 液-液萃取的过程 超临界流萃取重点： 沉淀技术 结晶技术难点： 沉淀与结晶操作要领不同之处具体内容：沉淀技术： 盐析法 有机溶剂法 等电点法 聚合物法 成盐法 金属离子法 有机酸法 无机酸法 变性法 盐析沉淀法： 目的物：蛋白质、DNA、RNA、糖 定义：向溶液中加入盐，目的物溶解度降低而形成沉淀 原理：不同的目的物需要的盐浓度不同，这是盐析分离的原理。 应用：用于目的物的粗提纯 常用盐：硫酸铵、硫酸钠、氯化钠、磷酸钠、磷酸钾 选择盐的原则：盐析作用强；有足够大的溶解度；不明显受温度影响；生物学惰性，不影响目标分子活性；来源丰富，成本低 影响盐析的因素：盐饱和度；蛋白质浓度 ；pH；温度有机溶剂沉淀： 基本原理：有机溶剂降低目的物溶解度，不同目的物需要的有机溶剂浓度不同。 选择有机溶剂的原则：介电常数小，沉淀作用强；对目的物变性作用小；毒性小；挥发性适中；与水无限混溶。 常用有机溶剂：乙醇、丙酮、甲醇。 溶剂需要量的计算 影响沉淀的因素：pH、温度、浓度、中性盐浓度、金属离子浓度等电点沉淀： 原理：等电点时，分子表面电荷为0，分子间斥力小，形成沉淀。不同目的物等电点不同，由此将混合的目的物分离。 适用范围：等电点时溶解度很低。酪蛋白水溶性非离子型聚合物沉淀法： 目的物：血纤维蛋白原、免疫球蛋白、细菌、病毒、核酸、酶 聚合物：聚乙二醇（PEG）、葡聚糖 特点：分离后仍有PEG，要用其它方法去掉成盐沉淀法： 目的物：核酸、蛋白质、多肽、氨基酸、抗生素 原理：与重金属、酸形成盐类复合物而沉淀。 种类：金属离子沉淀法、有机酸沉淀法、无机酸沉淀法 特点：可能形成不可逆变性金属离子沉淀法： 原理：被分离分子上有金属离子结合位点，如羧基、氨基、含氮杂环、巯基。 去除金属离子：H2S，离子交换法，EDTA有机酸沉淀法： 目的物：核酸、蛋白质、多肽、氨基酸、抗生素。 常用有机酸：苦味酸、苦酮酸、鞣酸、三氯乙酸 原理：氢键 从目的物中去除结合的酸：竞争性结合剂（乙烯氮戊杂环、PEG、聚氧化乙烯、山梨糖醇甘油酸酯）无机酸沉淀法： 目的物：核酸、蛋白质、多肽、氨基酸、抗生素 常用无机酸：磷钨酸、磷钼酸 分离原理：阳离子形式的蛋白质与酸形成复合物而沉淀 去除产物中的无机酸：萃取法（酸进入乙醚），离子交换法。变性沉淀法： 技术特点：破坏杂质，保存目的物 原理：目的物对物理或化学因素敏感性不同，有选择性变性沉淀。 影响沉淀因素：表面活性剂、有机溶剂、热稳定性、酸、碱。 例一：提取DNA时，用氯仿使蛋白质沉淀，从而与DNA分离。 例二：分离DNA与RNA混合物时，加热使DNA沉淀。结晶技术： 原理：同类分子或原子才能排列成晶体，通过结晶，非目的物留在母液中。 特点：纯化，固化 结晶过程：过饱和液形成、晶核生成、晶体生长 影响结晶析出的主要条件：溶液浓度、样品纯度、溶剂（水、醇）。 结晶溶剂：不与结晶物质化学反应，有较高温度系数、对杂质溶剂度大、安全 制备过饱和溶液的方法： 饱和溶液冷却 溶剂蒸发 化学反应结晶法：头孢菌素C浓缩液中加入乙酸钾，析出头孢菌素C钾盐。 解析法：盐析结晶法（普鲁卡因青霉素浓缩液中加入食盐）；有机溶剂结晶法（卡那霉素粗提液中加入乙醇）晶核的形成： 晶核定义：微小颗粒，结晶的中心。 成核速度：单位时间、单位体积溶液中生成的晶核数目。 影响成核速度的因素：过饱和度、温度、溶质种类。 晶核诱导方法：晶体加入法（现有晶体，现制备晶体）晶体的生长： 推动力：过饱和度 晶体大小决定：晶核产生速度和晶体生长速度结晶的操作方法： 盐析法：原理是降低溶解度，适用目的物是对其它条件敏感的物质。加固体盐、加饱和盐溶液、透析。 有机溶剂结晶法：直接加溶剂法（丙氨酸+酒精），挥发性溶剂蒸发法。 等电点结晶法 温度差法 加入金属离子法提高结晶体质量的方法： 质量指标：大小、形状和纯度 晶体结块的原因：杂质，吸湿性 重结晶：将结晶用合适的溶剂溶解，再次结晶。关键是选择适合的溶剂总结： 沉淀技术有哪些 结晶技术有哪些 比较沉淀技术与结晶技术的异同第4讲 吸附分离技术 2学时前讲复习： 沉淀技术与结晶技术的比较本讲重点： 常用吸附剂 离子交换剂本讲难点： 吸附技术设备。用视频解决。本讲具体内容：需要吸附分离技术的领域： 一般生产：除臭、脱色、防潮（general production: deodorization, decolorization, moistureproof） 微生物工程：分离精制产品，包括AA、PR、E、DNA、RNA、抗生素（microbial engineering: separation and purification of products, such as amino acids, proteins, enzymes, nucleic acid, and antibiotics ） 发酵工程：空气净化、除菌(Fermentation engineering: air purification, sterilization ) 生化产业：脱色、去热原、去组胺等杂质(Biochemistry: decolorization, elimination of pyrogen, histamine and other impurities) 常用吸附剂： 活性炭(active charcoal) 硅胶（silica gel） 氧化铝(aluminum oxide) 羟基磷灰石(hydroxyapatite) 白陶土(kaolinum) 大网格聚合物(macroreticular polymeric adsorbent)常用离子交换剂： 人工高聚物作为载体的离子交换树脂(artificial polymer based ion exchange resin) 多糖作载体的离子交换树脂(polysaccharide based ion exchange resin) 活性炭： Fine granule, granule, multigranules Polarity, molecular mass, aromatic palimatic Strong adsorbent, 160 oC, 4-5 h 硅胶： Silica is SiO2. Amorphous silica is silica gel. Adsorptivity, factors effect it, activation, regeneration 大孔离子交换树脂： 孔的形成 特点：选择性好，易解吸附，机械强度好，重复利用，液体阻力小。孔隙大小、骨架结构和极性可据需要而制造。 类型：非极性、中极性、极性、强极性 选择=预处理=再生=解吸附 吸附的操作： 弱酸性物质：用碱 弱碱性物质：用酸 吸附在高浓度盐中进行：用水 挥发溶质：热水或蒸气 影响吸附的因素： 吸附剂方面：表面积、颗粒度、孔径、极性。表面积影响吸附容量；颗粒度和孔径影响吸附速度 吸附物方面：溶质易溶解的溶剂中，吸附量小；物质易被相同极性吸附剂吸附；结构相似物质，高熔点的易吸附；在溶剂中易缔合时易吸附。 环境：吸附一般是放热过程；pH, 盐浓度 吸附用基本设备： 固定床吸附器（立式、卧式、环式） 移动床吸附器 膨胀床吸附器 流化床吸附器 总结： 吸附剂 离子交换剂第5讲 离子交换分离技术 2学时前讲复习： 吸附剂有哪些？本讲重点： 离子交换树脂 离子交换纤维素本讲难点： 离子交换的操作本讲具体内容：离子交换法： 定义：离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过静电引力将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物从离子交换剂上洗脱下来，从而达到分离、浓缩、纯化的目的。 术语：Ion exchange technique, ion exchanger, adsorbent; electrostatic attraction; solution; substances carrying opposite charges; proper; 离子交换技术的优点： 由于所用介质无毒性且可反复再生利用 少用或不用有机溶剂 设备简单、操作方便、劳动条件好。 medium； non-toxic；repeatedly recycled； organic solvent；simple equipment；convenient operation； comfortable labor condition 离子交换技术的应用： 原料液脱色 除臭 目标产物提取、浓缩 Decolorization； deodorization；target product extraction；concentration 用离子交换技术提取生物活性物质的优点和缺点： 优点：成本低，工艺操作方便，提取效率高，设备结构简单，节约溶剂 low cost；easy operation；high extraction efficiency,； simple structure of equipment； save solvent 缺点：树脂种类有限，生产周期长，生产过程中酸碱度变化大 limited selection of resin, long production cycle, pH change range widely 质量作用定律： R-X+Y+ R-Y+X+ R-：功能基团，X+：平衡离子；Y+：交换离子 向树脂中添加Y+，反应平衡向右移动，交换离子被吸附到树脂上；向树脂中添加X+，反应平衡向左移动，交换离子全部或大部分从树脂上释放出来。 离子交换树脂的分离机理： 目的物粒子带上与活性离子相同的电荷，通过离子交换被离子交换树脂吸附；杂质粒子带上与活性离子相反的电荷，或减少其所带的相同电荷，从而不被交换树脂吸附或吸附力较弱。 离子交换树脂分离的洗脱方法： 调节洗脱液，使目的物粒子失去电荷，或带相反电荷，从而失去与树脂的结合力而被洗脱下来。 用高浓度的同性离子将目的物离子取代下来。 离子交换树脂的类型： 以骨架成分分为：聚苯乙烯型，聚苯烯酸型，酚-醛型 以骨架物理结构分为：凝胶型（微孔树脂），大网格树脂，均孔树脂 以活性基团分为：阳离子交换树脂（强酸性SO3和弱酸性COOH），阴离子交换树脂（强碱性NR3和弱碱性NR2或NHR） 离子交换树脂的性质： 交联度：树脂中交联剂的含量。 交换容量：每克干燥的树脂或每升完全溶胀的树脂能吸附的一价离子摩尔数，表征交换能力，表示活性基团数量多少。 粒度和形状：溶胀后的大小。 滴定曲线：如何做曲线，曲线的意义（考试） 稳定性：含苯酚的磺酸型树脂不宜与强碱长时间接触。 膨胀性：活性基团吸水，骨架吸附有机溶剂。 离子交换的选择性： 为什么要研究离子交换选择吸附性？ 离子与离子交换树脂活性基团的亲和力大，容易被吸附。Affinity 影响选择性的因素：化合价，水化半径，溶液浓度，离子强度，溶液酸碱度，有机溶剂，交联度，辅助力。 分子筛molecular sieve 离子交换树脂的处理、转型、再生与保存 如何处理以得到H型或Na型树脂？ 再生：除去杂质，转型。动态法（dynamic method/column method）和静态法（static method/batch method） 经过再生后才能保存。 离子交换的操作： 离子交换的操作方式：dynamic/column, static/batch 洗脱方式: elution mode: dynamic/column, static/batch, eluent: acid, alkali, salt, solvent 分离蛋白质类生物大分子对离子交换剂的要求： Requirements for ion exchanger for separation of biological macromolecules such as proteins Higher hydrophilicity, larger aperture, smaller particle size, lower charge density Ion exchange cellulose / dextran / sepharose 离子交换纤维素的优点： 大分子物质能自由在骨架中扩散和交换，亲水性强，表面积大，容易吸收分子，交换基团稀疏但对大分子的实际交换容量大，吸附力弱而使交换和洗脱条件缓和/不易引起变性，分辨率强。 离子交换纤维素分类： 阳离子和阴离子交换纤维素 强酸型、中强酸型、弱酸型 强碱型、中强碱型、弱碱型 离子交换纤维素的操作： 交换方式：动态交换，静态交换。缓冲盐的浓度不宜高。 洗脱方式：改变酸碱度，增加离子强度 处理方式：多量水浸泡、漂洗， 再生方式：盐酸/碱 离子交换技术在水处理中的应用： 软水制备 无盐水制备 离子交换技术在生物工程中的应用： 富集和纯化产物，例如： 谷氨酸= pH3.22时，在酸性介质中呈阳离子状态，利用强酸性阳离子交换树脂对谷氨酸阳离子吸附，活脱后可以进行结晶。 抗生素= 带酸性或碱性基团，所以可以用阳离子或阴离子交换树脂提取分离。 天然有机酸= 除去有机酸中的金属离子 核苷酸脱氧核苷酸=总结： 离子交换树脂 离子交换纤维素 离子交换的操作 离子交换技术的应用第6讲 色谱分离技术 4学时前讲复习： 离子交换的操作？本讲重点： 色谱分类 薄层色谱 柱色谱本讲难点： 色谱原理 色谱柱本讲具体内容：色谱分离技术： chromatographic separation technology 色谱技术chromatography technology: Chromatography technology is an advanced separation method based on intermolecular affinity differences. 别名：层析 色谱系统的组成：Chromatographic system consists of three essential elements: a pump an injection system, a temperature controlled column, and a detector 色谱技术原理： Due to the slight differences between various constituents, the interactions between different constituents and molecules in the stationary phase are different. Hence the velocities are different and the compounds can be separated. 色谱分离的规模： 10 mg / d for analysis 10-50 mg / d for small quantity production 0.1-1 g / d for production 20 g / d for industrial production色谱技术的分类： 以操作方法分：柱色谱、纸色谱、薄层色谱 以流动相物态分：液相色谱、气相色谱 以分离机理分：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱 吸附色谱的原理： Adsorption chromatography utilizes a mobile liquid or gaseous phase that is adsorbed onto the surface of a stationary solid phase. The equilibriation between the mobile and stationary phase accounts for the separation of different solutes.分配色谱的原理： It is based on a thin film formed on the surface of a solid support by a liquid stationary phase. Solute equilibriates between the mobile phase and the stationary liquid.离子交换色谱的原理： In this type of chromatography, a resin (the stationary solid phase) is used to covalently attach anions or cations onto it. Solute ions of the opposite charge in the mobile liquid phase are attracted to the resin by electrostatic forces.凝胶色谱的原理： This type of chromatography lacks an attractive interaction between the stationary phase and solute. The liquid or gaseous phase passes through a porous gel which separates the molecules according to its size. The pores are normally small and exclude the larger solute molecules, but allows smaller molecules to enter the gel, causing them to flow through a larger volume. This causes the larger molecules to pass through the column at a faster rate than the smaller ones. 亲和色谱的原理： This is the most selective type of chromatography employed. It utilizes the specific interaction between one kind of solute molecule and a second molecule that is immobilized on a stationary phase. For example, the immobilized molecule may be an antibody to some specific protein. When solute containing a mixture of proteins are passed by this molecule, only the specific protein is reacted to this antibody, binding it to the stationary phase. This protein is later extracted by changing the ionic strength or pH. 薄层色谱： Thin layer chromatography is performed on a sheet of glass, plastic, or aluminium foil, which is coated with a thin layer ofadsorbentmaterial, usuallysilica gel,aluminium oxide, orcellulose. This layer of adsorbent is known as thestationary phase. 色谱板，固相 基本原理：After the sample has been applied on the plate, asolventor solvent mixture (mobile phase) is drawn up the plate viacapillary action. Because differentanalytesascend the TLC plate at different rates, separation is achieved 薄层色谱的吸附剂和展开剂： 氧化铝和硅胶色谱板：展开剂为亲脂性 聚酰胺薄层色谱板：不同比例的乙醇-水及氯仿-甲醇。 纤维素色谱板：展开剂为亲水性溶剂 薄层色谱的制备： 干法铺板 湿法铺板 薄层色谱的操作： 点样 展开：分三种方式，（1）上行和下行展开（2）单次展开和多次展开（3）单向展开和双向展开 显色：紫外线照射法，喷雾法，碘蒸气法，生物法 薄层色谱的应用： 摸索柱色谱法的条件 选择柱色谱所用填充剂和洗脱剂 鉴定纯度 混合物分离 柱色谱的基本原理： 吸附剂对各组分吸附能力不同，吸附牢固的组分在流动相分配少，弱的组分分配多，各组分以不同速率向下移动，吸附弱的组分速率较快，强的在后面，形成带状分布，实现分离 柱色谱的设计： 长度和直径 大多数25cm，一般不超过50cm，直径大时柱可长一些。过长，装填不均匀；过短，达不到分离目的。 色谱柱填充剂： 常用吸附剂：氧化铝，硅胶，聚酰胺，活性炭。 分辨力，不与溶剂、洗脱剂和样品发生化学反应。 柱色谱洗脱剂： 碳氢化合物、醇、酚、酮、醚、卤代烷、有机酸（carbohydrate; alcohol; phenol; ketone; ether; haloalkanes. Hydrocarbon, alkane, alkene, alkyne） 用TLC选择洗脱剂 氧化铝和硅胶：非极性溶剂加少量极性有机溶剂作为梯度洗脱剂(氯仿+甲醇)。 聚酰胺：水，上行梯度酒精。分离极性小的成分，用氯仿，然后用氯仿+甲醇。 活性炭：上行梯度酒精，也可稀丙酮、稀乙酸或稀苯酚。 柱色谱操作： 装柱、上样和洗脱 装柱：干法和湿法 上样：湿法和干法 洗脱：梯度洗脱。洗脱液的量；洗脱组分的检查（用TLC）。 视频：60分钟总结： 色谱的分类 薄层色谱操作 柱色谱的操作第7讲 高效液相色谱和气相色谱 4学时前讲复习： 柱色谱的操作？本讲重点： 高效液相色谱 气相色谱本讲难点： 高效液相色谱操作 气相色谱操作本讲具体内容：高效液相色谱的配置： 高压泵：柱塞往复泵； 进样器 色谱柱 检测器进样器操作： the syringe is filled with the sample/standard solution (typically 1mL). Then the outside of the syringe is wiped clean with a tissue. The syringe is placed into the injector of the chromatograph while in the load position and the plunger on the syringe is depressed to fill the sample loop. Finally, the position of the valve is switched to the inject position to introduce the sample into the chromatograph and then the syringe is removed from the injection valve. 色谱柱： 组成：由柱管和管内固定相组成。 柱管：优质不锈钢，内壁光洁度高。 固定相：常规为硅胶+键合相。 要求：柱效高、选择性好、分析速度快。 分类：正相柱，反相柱。 检测器： 将色谱柱流出物中样品含量变化转化成可观察信号，这种信号称为色谱图。 类型：紫外检测器、荧光检测器、二极管阵列检测器液-固色谱的固定相： 硅胶、氧化铝和多孔聚合物 正、反向液-液色谱： 正相色谱：流动相的极性小于固定相的分配色谱法，分离对象是极性大的物质。 反相色谱：流动相的极性大于固定相。分离对象是极性小的物质。 化学键合相色谱法：固定相的管能团键合在载体上。分为极性键合相和非极性键合相。氨基、氰基；烃基。高效液相色谱的流动相： 正相色谱：己烷、庚烷、异辛烷、苯、二甲苯 反相色谱：甲醇、乙醇、乙腈、水-甲醇、水-乙腈高效液相色谱的操作： 溶剂：过滤。 水：离子交换树脂、活性炭处理，重蒸、过滤、脱气 样品：除去蛋白质、脂肪及糖类杂质。萃取、吸附、超速离心沉淀、过滤。 洗脱：考虑流动相的浓度、极性、流速。 色谱柱清洗：溶剂。气相色谱装置的组成： 高压气罐 进样器 色谱柱 色谱柱保温箱 检测器气相色谱的固定相： 玻璃或金属载体，表面附着一薄层液体或聚合物，这层液体或聚合物为固定相。气相色谱的进样器： 分流进样器 无分流进样器气相色谱柱： 填充柱：是玻璃或不锈钢管，长1-5米，内径5毫米，填充固定相，或内壁表面涂有固定相。 毛细管柱：长10-100米，内径 0.25毫米，内表面涂有固定相。 毛细管柱分离效率高，但样品装载易过量气相色谱的特点： 固定相是液体，流动相是气体。 色谱柱在保温箱内，气体温度可控制。 气相中每一种物质的浓度完全决定于它的蒸气压。 气相混合物组分的分离机理：不同分子有不同的蒸气压或沸点。气相色谱的检测器： 火焰离子化检测器（FID） 热导检测器（TCD） 催化燃烧探测器（CCD） 放电离子化检测器（DID） 干电解电导检测器（DELCD） 电子捕获检测器（ECD） 火焰光度检测器（FPD）P: 510-536nm S: 394nm 总结： 高效液相色谱的组成 液相色谱的组成 高效液相色谱与气相色谱的比较第8讲 膜分离技术 2学时前讲复习： 高效液相色谱 气相色谱本讲重点： 膜的分类 膜分离过程本讲难点： 反渗透 纳滤本讲具体内容：膜定义： 在一定流体相间的一薄层凝聚相物质，把流体分隔成两部分，这一薄层物质称为膜。 常用膜分离过程： 渗析：利用膜两侧浓度差，小分子通过膜 电渗析：直流电场，离子交换。 微滤：利用压力，截流超过孔径的大分子 超滤：同上。 纳滤：同上。 反渗透：外加压力，渗透压，溶剂逆梯度 气体分离：混合气体，传递速率，静压差 Dialysis; electrodialysis; microfiltration; ultrafiltration; nanofiltration; reverse osmosis 膜的分类： 以孔径大小分为：微滤膜，超滤膜，反渗透膜，纳米过滤膜。 以结构分为：对称性膜，对称膜，复合膜 以材料分为：合成聚合物膜，无机材料膜 以来源分为：合成膜，生物膜膜的特点： 耐压pressure resisting 耐温temperature resisting 耐酸碱acid and alkali-resisting 化学相容chemical compatibility 生物相容biological compatibility 低成本low cost 膜的材料： 纤维素cellulose 缩合系聚合物condensed polymer 聚烯烃及其共聚物polyolefin and their copolymer 聚酰胺类聚合物polyamide 聚碳酸酯polycarbonate 有机硅organosilicon 液晶liquid crystal 高分子金属络合物polymeric metal clathrate 膜组件： 由膜、支撑体、间隔物以及收纳这些部件的容器构成的一个单元。分为以下类型： 管式膜组件 平板式膜组件 螺旋卷式膜组件 中空纤维式膜组件超滤： 过程：在压力作用下，料液中含有的溶剂及比孔径小的溶质从高压料液侧透过超滤膜到到达低压侧，而比膜孔径大的溶质分子被膜截留在高压侧。这些透过液称为超滤液，截留在高压侧的溶液为浓缩液。 截留溶质的方式：在膜面的机械截留；吸附；膜孔的堵塞。 分离范围：5-100 nm 超滤的操作方式： 重过滤diafiltration 错流过滤cross flow filtration 超滤膜的材料： 醋酸纤维acetyl cellulose 聚砜类polysulfone 聚丙烯腈polyacrylonitrile 聚酰胺polyamide超滤的应用： 纯净水生产 食品工业 医药用水 生物制品精制与提纯 反渗透reverse osmosis / hyperfiltration： 以膜两侧静压差为推动力，克服溶剂的渗透压，通过反渗透膜的选择透性使溶剂透过而离子被物质被截留，从而实现对液体混合物的分离。反渗透膜的材料： 醋酸纤维膜 芳香聚酰胺膜 复合膜反渗透的应用： 海水脱盐 超纯水生产 食品工业中加工乳浆、果汁和污水处理 油水分离总结： 超滤 反渗透 膜组件第9讲 液膜分离技术的传质机理 2学时前讲复习： 膜组件本讲重点： 液膜的特点 液膜分离的传质机理本讲难点： 液膜的传质机理本讲具体内容：液膜的定义： 第三种液体在两种液体之间伸展成膜状，称为液膜。 液膜为乳状，分为：油/水/油型，水/油/水型。前者适合分离碳氢化合物，后者适合分离水溶性溶质。 液膜分离的实质是在三个液相所组成的两个界面上的传质过程。 液膜是悬浮在液体中的很薄的一层乳液微粒，把两个组成不同而又互溶的溶液隔开。 液膜通过渗透现象起到分离作用。液膜的组成： 液膜与内外水相都不相溶。 液膜是油性物质。 液膜由膜溶剂、表面活性剂、流动载体和膜增强剂制成。膜溶剂： 膜溶剂是构成膜的基体。 膜溶剂基本为油膜，高分子烃，占90%以上。 常用膜溶剂：辛烷、癸烷、辛醇、癸醇、煤油、乙酸乙酯。膜溶剂应具备的特点： 具有适宜的黏度。黏度大时，液膜厚度大，稳定性提高，但传质阻力大。反之，黏度小时，液膜薄，稳定性低，操作过程中易破坏，但传质阻力小。 具有较高的溶解性。最好优先溶解被提取的物质，对杂质的溶解度越小越好。 具有与水相不同的密度。密度差大有利于后期膜相与料液的分离。表面活性剂： 表面活性剂含有亲水基和疏水基，产生乳化作用。 通过改变相界面的表面张力而对液膜产