物质分离复习题

1、第二章1、预处理的目的答：1、改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率。2、尽可能使产物转入便于后处理的某一项中，（多数为液相）3、去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作2、凝聚和絮凝的定义及区别答：凝聚指在投加的化学物质（如铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使离子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程。凝聚剂的作用有：中和电荷、消除双电荷层、通过氢键或其他形式与离子结合而产生凝聚。絮凝指使用絮凝剂（常为天然或合成的大分子量聚电解质）将胶体离子交联成网，形成 10mm大小絮凝团的过程。絮凝剂的主要作用起架桥作用。3、何谓过滤及过滤的基本形式答：过滤是将料

2、液通过固体支持或者过滤介质时，使得固体物质从溶液中分离，对于好的定形的晶体，这是一种最直接的步骤。 · 有滤渣层过滤、深层过滤和筛滤 3种方式。· 滤渣层过滤：过滤初期过滤介质只能截留大的固体颗粒，小颗粒随滤液穿过过滤介质。在形成初始滤渣层后，滤渣层对过滤起主要作用，这时大、小颗粒均被截留，例如板框压滤机的过滤。l 深层过滤：过滤介质较厚，悬浮液中含固体颗粒较少，且颗粒小于过滤介质的孔道。过滤时，颗粒进入后被吸附在孔道内，例如多孔砂滤器的过滤。筛滤：过滤截留的固体颗粒都大于过滤介质的孔隙，过滤介质内部不吸附固体颗粒，例如转筒式过滤筛滤去污水中的粗粒杂质。在实际的过滤过程中，

3、三种方式常常是同时或相继出现。4、过滤设备分类答：重力过滤，加压过滤，真空过滤，离心过滤5、常用过滤设备及其特点板框压滤机:结构简单，装配紧凑，过滤面积大，允许采用较大的操作压力，辅助设备及动力小，过滤及洗涤的质量好，能分离某些含固形物少的，难以过滤的悬浮液或胶体悬浮液，对固形物含量高的也适用，滤饼的含水率低，可洗涤，维修方便，可用不同的材料以适应具有腐蚀性的物料；设备笨重，间歇操作，装拆板框劳动强度大，占地面积广，辅助时间长，生产效率低垂直叶片式硅藻土过滤机：真空转鼓过滤机：Continuous operation，More or less compact ，Allows drying of

4、 product ，Automated，Low labor costu Low drum force (vacuum)，Complicated design with many moving partsand seals· 1、过滤前生物物料预处理的方法有哪些？分别说明其特点。· 加热：能使液体的黏度降低，加快过滤速率· 凝聚和絮凝· 加助滤剂· 2、采用连续旋转真空过滤机进行过滤，整个过程包括哪几步？· 滤饼的生成，洗涤，卸渣，再生· 3、常用的过滤设备有哪几种？· 板框压滤机，垂直叶片硅藻土式过滤机，真空转鼓过

5、滤机· 4、P21题1· 1、应用转鼓真空过滤机处理柠檬酸发酵液，已知发酵液柠檬酸含量为86kg/m3，过滤面积为15m2，转鼓转速为0.75r/min，过滤介质阻力可忽略不计。滤饼属于不可压缩的，其过滤常数为0/2P=8.5×105s/m2。滤饼洗涤效率为60%，过滤结束时滞留于滤饼的滤液占7%，工艺要求通过洗涤把滞留与滤饼上的柠檬酸洗出90%。求：处理量为2.5m3/h时，过滤机回转一周的过滤时间和洗涤时间。 第三章· 1、何谓沉降与离心· 沉降：当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉的过程· 离心：固体颗粒和周

6、围的液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的过程。· 2、沉降与离心的异同· 力的不同· 3、沉降与离心的速度方程· 4、离心设备可分为哪两大类· 离心沉降，离心过滤· 5、常用的离心沉降设备有哪些· 管式离心机，碟片式离心机· 6、常用的离心过滤设备有哪些· 三足式离心机，卧式刮刀卸料离心机，螺旋卸料离心机· 离心分离的原理·· 常用于生物分离的离心装备有哪几种？· 喷嘴碟片式，螺旋式，间歇排渣式，· 假如有一微生物细胞密度为1.02

7、g/cm3，直径150 um，用一个100L的反应器来进行培养，当搅拌停止后，游离菌团下降，设反应器的高径比为2：1，液体密度为1 g/cm3，粘度为1.15cp，颗粒速度达平均速度，求沉降所需时间。· 实验室采用离心机收集大肠杆菌，离心机由一组垂直于旋转轴的圆筒组成，操作过程中液体表面离旋转轴为2.8cm，离心管底部离轴9.5cm，设该菌为球形，直径为8.0um，密度为1.05g/cm3，液体的物化性质接近于纯水，转速为3000r/min，试计算完全分离大肠杆菌所需时间？ P.36习题1.第四章· 1、细胞破碎的意义· 2、常用的细胞破碎方法· 化学法

8、：酶消化法，脂溶法，增溶法，渗透冲击法，碱处理法· 机械法：匀浆法（片型），匀浆法（孔型），研磨法，珠磨破碎法，超声波法· 3、渗透压计算方法· Pout-Pin=(RT/VH2o)×ln(1-x1)· =(RT/VH2o) ×(-x1-)· =-RTc1+ · 4、了解机械破碎法所用设备· 一、通过本章学习应掌握的内容· 1、细胞破碎的意义· 2、常用的细胞破碎方法· 3、渗透压计算方法· 4、了解机械破碎法所用设备· 1、细胞破碎常用的方法有哪些，并分

9、别叙述其特点 · 化学法：酶消化法，脂溶法，增溶法，渗透冲击法，碱处理法· 机械法：匀浆法（片型），匀浆法（孔型），研磨法，珠磨破碎法，超声波法·试描述原核生物、真核生物细胞壁结构，并画出相应的示意图,试述细胞壁结构与细胞破碎间的关系.3、P44习题4.1，4.2第五章§ 萃取的概念§ 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。§ 液液萃取从机理上分析可分为哪两类？§ 物理接萃取和化学萃取§ 常见物理萃取体系由那些构成要素？§ 萃取剂，萃余剂，溶质§ 何

10、谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？§ 分配系数- -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 § 改变萃取剂，改变溶质(如果可解离，则改变离子对；改变ph值)§ 掌握单级萃取过程的计算解析方法。H给料溶剂量，kg；L萃取剂量，kg；x0给料中溶质浓度；y0进入萃取系统的溶质浓度(通常y0 0）x萃取平衡后萃余相溶质浓度；y萃取平衡后萃取相溶质浓度。§ 何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？§ 超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术 。由于它具有低能耗、无污染和适合处理

11、易受热分解的高沸点物质等特性，使其在化学工业、能源、食品和医药等工业中广泛的应用。一种溶剂对固体和液体的萃取能力和选择性在其超临界状态下较之在其常温常压条件下可获得极大的提高。§ 1、由于超临界流体的黏度低、扩散系数高，因此，超临界萃取体系的传质效率大大高于液-液两相体系。§ 2、由于超临界流体的表面张力极低，其在固态物料中的渗透速度非常快。§ 3、超临界萃取同时具有精馏和液相萃取的特点，即在萃取过程中由于被分离物质间的挥发度的差异和它们分子间亲和力的不同，这两种因素同时发生作用而产生相际分离效果。如烷烃被超临界乙烯带走的先后是以它们的沸点高低为序；超临界二氧化碳

12、对咖啡因和芳香素具有不同的选择件等。§ 4、超临界萃取具有独一无二的优点是它的萃取能力的大小取决于流体的密度，而流体密度很容易通过调节温度和压力来加以控制。§ 5、超临界萃取的溶剂回收方法简单并且大大节省能源。被萃取物可通过等温降压或等压升温的办法与萃取剂分离；而萃取剂只需再经压缩便可循环使用。§ 6、高沸点物质往往能大量地、有选择性地溶解于超临界流体中而形成超临界流体相。由于超临界萃取工艺不一定需要在高温下操作故特别适合十分易受热分解的物质。§ 何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？§ 双水相萃取是利用物质在不相溶的两水相间分配系数的差

13、异进行萃取的方法§§反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理§ 萃取的概念§ 常见物理萃取体系有哪些基本构成？§ 何谓超临界流体萃取？其原理和特点有哪些？§ 何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？§ 反胶团的基本结构？反胶团萃取的特点有哪些？§ 极性“水核”具有较强的溶解能力。 § 生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。§ 由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能§ 食用油脂浸提的溶剂选择及工

14、艺§ 用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青霉素浓度为0.2Kg/m3，萃取平衡常数为K=40，处理能力为H=0.5m3/h，萃取溶剂流量为L=0.03m3/h，若要产品收率达96%，试计算理论上所需萃取级数？ 第六章§ 什么是吸附过程？§ 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。§ 吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。§ 吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？§ 物理吸附： 吸附作用力为分子间引力(范德华力）、无

15、选择性、无需高活化能、吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快。§ 化学吸附：吸附作用力为化学键合力，需要高活化能、只能以单分子层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢。 § 交换吸附：吸附剂表面如为极性分子或离子所组成，则它会吸引溶液中带相反电荷的离子而形成双电层，这种吸附称为极性吸附§ 常用的吸附剂种类有哪些？§ 活性炭，活性炭纤维，球性碳化树脂，大孔网状聚合物吸附剂§ 什么是吸附等温线？其意义何在？§ 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。§ 影响吸附过程的因素有哪些？§ 吸附

16、剂的性质：§ 比表面积§ 粒度大小§ 吸附质的性质：§ 对表面张力的影响 § 溶解度：§ 极性：§ 相对分子量§ 温度：吸附一般是放热过程，蛋白质或酶类的类吸附是一个吸热过程，加热时需考虑吸附质的稳定性§ 溶液pH值：影响吸附质的解离§ 盐浓度：影响复杂，要视具体情况而定 § 吸附物浓度与吸附剂用量§ 在稀溶液中，吸附质的吸附量与与其浓度的一次方成正比，用活性炭脱色和去热源时，应将料液适当稀释；用吸附法对蛋白和酶进行分离时，浓度低于1%，可增强吸附剂对吸附质的选择性。

17、7; 吸附剂用量过多，成本增加，吸附选择性降低，有效成分损失大，应综合考虑。§ 什么是亲和吸附？其特点有哪些？§ 亲和吸附分离是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用，从而实现分离。§ 效率高：利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得到高纯度的活性物质。（以胰岛素为配基从肝脏中提胰岛素受体，一步就纯化了8000倍）§ 分离精度高：可用于分离含量极低，结构相近的化合物§ 对设备要求不高，操作者简单，适用范围广，特异性强，分离速度快，分离效果好，分离条件温和§ 通用性较差，洗脱条件苛刻§ 常用的吸附单元操作有哪些方式？§ 间

18、歇吸附 与单级萃取相似§ 连续搅拌吸附适宜大规模生产§ 固定床吸附-最普通、最重要 § 什么是离子交换？§ 离子交换法是通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。§ 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、浓缩和提纯的目的。§ 离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？§ 阳离子，阴离子，新型离子交换树脂，螯合树脂，两性树脂，均孔型离子交换树脂，多糖基离子交换剂§ 外观：球形、

19、浅色为宜，粒度大小为1660目>90%§ 机械强度：商品树脂>90%；生物分离>95%§ 含水量：0.30.7g/g 树脂；湿态密封包装，防冻§ 交换容量：重量交换容量、体积交换容量、工作交换容量或称表观交换容量（在某一条件下）；§ 稳定性：化学稳定性、热稳定性；§ 膨胀度：受交联度、活性基团的性质与数量、活性离子的性质，介质的性质和浓度、骨架结构等因素影响§ 湿真密度：单位体积湿树脂的重量；用比重瓶法§ 孔度、孔径、比表面积§ 滴定曲线：鉴别树脂的酸碱度及其强弱性，即功能团性质,估计交换总量.&

20、#167; 离子交换的机理是什么？§ 1）A+自溶液中扩散到树脂表面§ （2）A+从树脂表面进入树脂内部的活性中心§ （3）A+与RB在活性中心上发生复分解反应§ （4）解吸附离子B+自树脂内部扩散至树脂表面§ （5）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§ 什么是离子交换的选择性？其选择性受哪些因素影响？§ 离子交换树脂的选择性就是某种树脂对不同离子交换亲和能力的差别，离子和树脂活性基的亲和力越大，就越易被该树脂所吸附。§ 水合离子半径

21、：无机半径越小，亲和力越大，越容易被吸附§ 离子化合价：稀溶液中高价离子易于被吸附；§ 溶液pH：影响树脂交换基团和交换离子的解离程度，§ 离子强度：高的离子浓度必与目的物离子进行竞争，减少有效交换容量;由于水合作用降低交换速度。越低越好；§ 有机溶剂：使树脂收缩，降低有机物的电离度，不利于吸附；加入洗脱液中,对难洗脱溶质有益.§ 交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大,吸附量大,交换常数大；交联度小，膨胀度大，吸附量减少。 § 树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等辅助力；§ 基本的离子

22、交换操作是怎样的？§ 树脂预处理§ 离子交换吸附§ 洗脱§ 如何利用离子交换法分离蛋白质？§ 传统离子交换剂不适用于提取蛋白质§ （1） 交联度大 （大分子不能进入）§ （2） 电荷密度高(结合太强）§ （3） 骨架憎水性强（蛋白质易变性)§ 亲水性离子交换剂§ （1）亲水性大§ （2） 孔径大§ （3） 体积随pH 及离子强度变化小§ 平衡，吸附，解吸，再生§ P139 第一题，第二题§ 影响吸附的主要因素？§ 亲和吸附的原理和特点是

23、什么？§ 常用的离子交换树脂类型有哪些？§ 影响离子交换速度的因素有哪些？§ 颗粒大小：愈小越快§ 交联度：交联度小，树脂易膨胀,交换速度快§ 温度：越高越快§ 离子化合价：化合价越高，库仑力越大，交换越快,扩散越慢§ 离子大小：越小交换越快,扩散越快,分子筛作用.§ 搅拌速度：在一定程度上，越大越快§ 溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，§ 浓度越大，交换速度越快§ 用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊要求，主要有哪几类？首先：必须具备良好的亲水性，其次，具备均匀的大网结构，以容

24、纳大体积蛋白质，选择适当密度的交换剂，以免引起蛋白质空间构想变化导致失活，粒度越小，分辨率越高，一般分为粗，粗中，细，超细等不同规格，要求粒径均匀，根据目的的不同可分为：工业级，分析级，生物级，分子生物级等不同级别的交换剂多糖类（纤维素骨架，交联葡聚糖，交联琼脂糖）聚乙烯醇类聚丙烯酸羟乙酯类Mono系离子交换树脂第七章§ 什么是色谱分离技术？§ 概念：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。§ 色谱分离技术的分类分类原

25、则 类型 特征 据溶质分子与固定相相互作用的机理不同吸附色谱 离子交换色谱 疏水作用层析 金属螯合色谱 共价作用色谱 分配色谱 凝胶过滤 亲和色谱 吸附力不同 各物质与固定相之间的离子交换能力的不同 各物质与固定相之间的疏水作用的强弱不同 各物质与固定相上的金属离子的络合能力的不同 巯基化合物的巯基与固定相表面的二硫键作用力不同 各物质在两液相间的分配系数不同 各物质的分子大小或形状不同 利用生物大分子与各种配基的生物识别能力不同 据实验技术 低压色谱 中压色谱 高压色谱 电泳 操作压力小于0.5 MPa 操作压力在0.55 MPa之间 操作压力在540 MPa之间 溶质分子在电场中的移动速度

26、不同 据固定相的形状不同 柱色谱 纸色谱 薄层色谱 固定相装在玻璃、不锈钢或有机玻璃柱中 固定相为以氢键与纤维素羟基结合的水 固定相在玻璃平板上铺成薄层 据流动相的物态不同 气相色谱 液相色谱 超临界流体色谱 流动相为气体 流动相为液态 流动相为液态 按操作方式不同 迎头法顶替法洗脱法 将混合物溶液连续通过固定相，只有化学亲和力最弱的组分以纯粹状态最先流出，但其它各组分都不能达到分离。 利用一种化学亲和力比各被结合组分都强的物质来洗脱，这种物质称为顶替剂。此法处理量大，且各组分分层清楚，但层与层相连，故不能将组分分离完全。 将混合液尽量浓缩，使体积缩小，引入固定相的一端，然后用溶剂洗脱，洗脱溶

27、剂可以是原来溶解混合物的溶剂，也可选用另外的溶剂。 § 什么是色谱柱的理论塔板数以及如何算？§ 塔板理论可以给出在不同瞬间溶质在柱中的分布和各组分的分离程度与柱高之间的关系§ 吸附色谱及其分类和基本原理§ 1、定义:利用溶质与吸附剂之间的分子吸附力(范德华力，包括色散力、诱导力、定向力以及氢键)的差异而实现分离(固体表面的吸引力)§ 关键要素：吸附剂和展开剂的选择§§ 什么是分配色谱？§§ 离子交换色谱的分类及应用 § 凝胶色谱的分离原理及分类§ 高效液相色谱的分离原理及应用§

28、; 蛋白质分离的常用色谱方法有哪些？ § 色谱分离技术的分类§ 常用的蛋白质分离方法有哪些？并简述其原理§ 简述HPLC的工作原理？§ 简述凝胶色谱的工作原理？§ 比较不同的色谱分离方法第九章§ 膜分离技术的概念。§ 膜分离技术的分类。§ 各种膜的分离特性。§ 对于膜材料的基本要求。§ 主要的膜组件类型。§ 超滤和反渗透过程中渗透压的影响 § 超滤的基本方程§ 了解亲和膜分离技术§ 了解电渗析的工作原理§ 膜分离技术的概念。§ 根据膜孔

29、径大小，膜分离技术可分为哪几类？§ 主要的膜组件有哪些？§ 何谓反渗透膜分离过程？其特点有哪些？§ 何谓强制膜分离过程？§ 简述电渗析膜分离的基本原理。· The first step in most industrial bioseparations is the removal of insoluble solids from the fermentation beer. The concentration and size of these insolubles varies widely. · 生物分离的第一步往往是把不溶性的固体从发酵液中除去，这些不溶性固体的浓度和颗粒大小的变化范围都很宽· When these insolubles are dilute, large & rigid, they can be easily separated by filtration. In the previous chapter, we described filtration, including the use of filter aids. For many beers, these filter aids facilitate f'siliteit 容易 filtration. F