㈠ 膜分離中為什麼超濾的濾過率會大於100%
由與超濾膜的生產工藝,導致膜的孔徑分布不能達到100%,過濾效果也不能達到100%
國內膜廠也有品質不錯的,像不做工程的膜廠家,他們有時間專門研究膜應用。
也有用葡聚糖溶液評價分子量孔徑分布的
㈡ 同問膜分離技術有哪些優點及不足
利用固體薄膜對混合物組分的選擇性透過的性能使混合物分離的過程。特點:能耗低,方便等專。
(1)反滲屬透
反滲透是利用反滲透膜選擇性即只能透過溶劑(通常是水)的性質,對溶液施加壓力,克服溶劑的滲透壓,使溶劑通過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。可用於從水溶液中將水分離出來,海水和苦鹹水的淡化是反滲透最主要的應用,目前技術比較成熟,應用十分廣泛。
(2)超濾
應用孔徑為10Å到200Å
(或更大)的超濾膜來過濾含有大分子或微細粒子的溶液,使大分子或微細粒子從溶液中分離出來的過程叫超濾。與反滲透類似,超濾的推動力也是壓差,在溶液側加壓,使溶劑透過膜。與反滲透不同,在超濾過程中,小分子溶質與溶劑一起通過超濾膜。超濾用於從水溶液中分離高分子化合物和微細粒子,採用具有適當孔徑的超濾膜,可以用超濾進行不同分子量和形狀的大分子物質的分離。目前超濾的應用,特別是用於生物與生化產物分離的研究十分活躍。(3)微濾
微濾與超濾的原理相同,它是利用孔徑大於0.02µ直到10µ的多孔膜來過濾含有微粒的溶液,將微粒從溶液中除去。
海水淡化;混合氣體中分離H2等。
㈢ 超濾膜分離能力評價指標是什麼
截留率,根據牛清蛋白透過超濾膜的比例,得出超濾膜平均孔徑大小。通量,在一定壓力下,自來水通過超濾膜的速度。衰減度,長時間運行超濾膜至通量穩定,得到實際產水量。
㈣ 超濾膜分離技術是物理方法還是化學方法
超濾膜分離技術是屬於物理方法。膜分離技術就是利用天然的或人工回合成的具有選擇性的高分答子薄膜,根據混合物的物理性質的不同用過篩的方法將其分離,或根據混合物的不同化學性質分離物質。物質通過分離膜的速度(溶解速度)取決於進入膜的速度和進入膜的表面擴散到另一表面的速度(擴散速度)。而溶解速度完全取決於被分離於膜材料之間化學性質的差異,擴散速度除化學性質外還與物質的分子量有關,速度越大,透過膜所需的時間越短,混合物中各組分透過膜的速度相差越大,則分離效率越高。
㈤ 請問有沒有孫彥所編的《生物分離工程》的課後習題解答或者是分析之類的書
第一章 緒論
P8思考題:1、5、6
1、 生物分離工程:是指從發酵液、酶反應液或動植物細胞培養液中分離、純化生物產品的過程。P1
2、 生物分離純化過程的一般流程可分為幾大部分?分別包括哪些單元操作?P4
答:一、發酵液的預處理(固液分離):單元操作:過濾和離心;
二、產物的提取(初純化):單元操作:沉澱、吸附、萃取、超濾;
三、產物的精製(高度純化):單元操作:層析(包括柱層析和薄層層析)、離子交換、親和色譜、吸附色譜、電色譜;
四、成品的加工處理:單元操作:濃縮、結晶和乾燥;
3、 生物分離工程的特點有哪些?P6
答:①原料液體系非常復雜,雜質含量高,難於分離;②原料液一般為產物濃度很低的水溶液;③原料液抗環境變化能力差,容易變性失活;④分離過程必須保持目標物的生物活性;⑤分離粗產物純度低,最終產品純度要求極高,而對與人類生命息息相關的生物產物的質量要求必須達到國家相關標准;⑥常無固定操作方法可循;⑦分離操作步驟多,不易獲得高收率;⑧對於基因工程產品,一般要求在密封環境下操作;⑨分離純化過程代價昂貴,產品回收率低。
第二章 發酵液的預處理
1、 發酵液預處理的方法:P11
按預處理的目的分為:提高過濾速度的方法、改變發酵液性質的方法和雜質去除的方法
具體的方法有:凝集和絮凝、加熱法、調節PH法、加水稀釋法、加入助濾劑法、加吸附劑法或加鹽法、高價態無機離子去除的方法、可溶性雜蛋白質去除的方法、色素及其他雜質去除的方法。
2、 凝集:指在投加的化學物質(如水解的凝集劑、鋁、鐵的鹽類或石灰等)作用下,發酵液中的膠體脫穩並使粒子相互凝集成為1mm大小塊狀絮凝體的過程。P11
3、 絮凝:指某些高分子絮凝劑能在懸浮粒子之間產生橋梁作用,使膠粒形成粗大絮凝團的過程。P12
4、 具體方法中常採用的物質試劑:P14~15
調節PH法:一般採用草酸等有機酸或某些無機的酸鹼;
高價態無機離子去除的方法:
①、 Ca2+的去除:常採用的酸化劑為草酸;
②、 Mg2+的去除:採用加入磷酸鹽,是Mg+生成磷酸鎂沉澱的方法;
③、 Fe3+的去除:採用加入黃血鹽,生成普魯士藍沉澱的方法。
5、 影響發酵液過濾的因素:P17
一、 菌種:決定發酵液中各種懸浮粒子的大小和形狀;
二、 發酵液黏度:通常發酵液黏度越大,分離速度越慢
影響其因素有:①發酵條件、②放罐時間、③發酵染菌、④發酵液的PH、溫度
6、 錯流過濾:料液流動方向與過濾介質平行的過濾,常用的過濾介質為微孔濾膜或超濾膜,主要適用於懸浮粒子細小的發酵液,如細菌發酵液的過濾。P18
7、 發酵液的過濾設備:
按過濾的推動力分為:重力式過濾器、壓力式過濾器、真空式過濾器和離心式過濾器四種。P23
第三章 細胞分離技術
1、 細胞破碎的方法:P34 根據破碎機理不同,可分為:
⑴機械破碎法:珠磨法、高壓勻漿法、超聲波破碎法和其他類型的機械破碎法;
⑵物理破碎法:凍融法、低溫玻璃化法;
⑶化學滲透法:酸鹼法、鹽法、表面活性劑處理、有機溶劑法、變性劑法、溫和化學滲透劑處理;
⑷酶溶法:降解細胞壁。
2、 變性劑的作用:變性劑(如鹽酸胍和脲)的加入,可削弱氫鍵的作用,使胞內產物相互之間的作用力減弱,從而易於釋放。P38
3、 包含體:是聚集蛋白質形成的濃密顆粒(密度達1.3mg/ml),可在光學顯微鏡下觀察到,直徑可達μm級,呈無定形或類晶體。
4、 蛋白質復性:又稱再折疊,是指變性蛋白質在變性劑去除或濃度降低後,就會自發地從變性的熱不穩定狀態向熱穩定狀態轉變,形成具有生物學功能的天然結構。P42
復性方法:①稀釋與透析復性法、②色譜復性技術、反膠束萃取復性法。
第四章 沉澱技術
1、 沉澱:又稱為沉析,是指在溶液中加入沉澱劑使溶質溶解度降低,生成無定形固體從溶液中析出的過程。P48
2、 蛋白質沉澱方法:P51
鹽析法、有機溶劑沉澱法、等電點沉澱法、非離子多聚物沉澱法、生成鹽復合物法、選擇性的變性沉澱、親和沉澱及SIS聚合物與親和沉澱等。
3、 鹽析:蛋白質在高離子強度溶液中溶解度降低,以致從溶液里沉澱出來的現象。P51
4、 鹽析原理:在蛋白質溶液中加入大量中性鹽後,破壞蛋白質分子上的親水基團與水分子作用形成的水化層,奪走水分子,破壞水膜,暴露出疏水區域,同時中和電荷,使顆粒間的相互斥力喪失,布朗運動加劇,導致蛋白質分子相互結合成聚集物而沉澱析出。P51
5、 影響鹽析的因素:P52
① 蛋白質種類、②離子類型、③溫度和PH、④鹽的加入方式、⑤蛋白質的原始濃度。
6、脫鹽處理的方法:透析法、超濾及凝膠過濾法。P55
7、有機溶劑沉澱法的原理:P56
一傳統觀點:在蛋白質溶液中加入丙酮或乙醇等有機溶劑,水的活度降低,水對蛋白質分子表面的水化程度降低,即破壞了蛋白質表面的水化層;另外,溶液的介電常數下降,蛋白質分子間的靜電引力增大,從而聚集和沉澱。
二新觀點:有機溶劑可能破壞蛋白質的某種鍵,使其空間結構發生某種程度的變化,致使一些原來包在內部的疏水基團暴露於表面並與有機溶劑的疏水基團結合形成疏水層,從而使蛋白質沉澱,而當蛋白質的空間結構發生變形超過一定程度時,便會導致完全的變性。
第五章 萃取技術
1、萃取:是利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同,用一種溶劑把溶質從它與另一種溶劑所組成的溶液(原料)中提取出來的方法。P64
2、分配定律:在恆溫恆壓條件下,溶質在互不相溶的兩相中分配時,達到分配平衡後,如果其在兩相中的相對分子質量相等,則其在兩相中的平衡濃度之比為一常數,此常數稱為分配常數A,A=c1/c2 P64
3、分配常數在使用時,必須注意滿足3個條件:P65
①必須是稀溶液;②溶質對溶劑的互溶度沒有影響;③溶質在兩相中必須是同一分類型,不發生締合夥離解。
4、工業上液液萃取的基本過程包括幾個步驟:P67
①混合:料液與萃取劑充分混合並形成乳濁液的過程,設備:混合器;
②分離:將乳濁液分開形成萃取相和萃余相的過程,設備:分離器;
③溶劑回收:從萃取相或萃余相中回收萃取劑的過程,設備:回收器。
5、按操作流程劃分,液液萃取可分為:P67
①單級萃取,②多級萃取:多級錯流萃取和多級逆流萃取。
6、影響有機溶劑萃取的因素:P73
一水相條件的影響:影響萃取操作的因素:主要有PH、溫度、無機鹽等
①PH ②溫度 ③鹽析 ④帶溶劑
二有機溶劑的選擇
三乳化現象:乳化是一種液體分散在另一種不相混合的液體的現象。P75
7、去乳化劑有兩種:①陽離子表面活性劑溴代十五烷基吡啶,適用於破壞W/O型乳濁液;
②陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉,易溶於水,微溶於有機溶劑,適用於破壞W/O型乳濁液。P75
8、 聚合物的不相溶性:兩種聚合物分子間如存在相互排斥作用,即某種分子的周圍將聚集同種分子而非異種分子,達到平衡時,就有可能分成兩相,而兩種聚合物分別進入一相中的現象。P80
9、在生化工程中得到廣泛應用的雙水相體系主要是:聚乙二醇-葡聚糖體系和聚乙二醇-無機鹽系統。P80
10、液膜分離系統的膜相組成:通常有膜溶劑、表面活性劑、流動載體、膜增強劑構成。P87
11、液膜分類:根據其結構可分為3種 P87
①乳狀液膜,②支撐液膜,③流動液膜
12、液膜萃取機理:根據待分離溶質種類的不同,可分為以下幾種類型。P89
一單純遷移:
二促進遷移:
三載體輸送:
13、流動載體的選擇原則:①溶解性,②絡合性,③穩定性。 P92
14、溶脹:是指外相水透過膜進入了液膜內相,從而使液膜體積增大的現象。P94
15、反膠團:若將表面活性劑溶於非極性的有機溶劑中,並使其濃度超過臨界膠束濃度,便會在有機溶劑內形成聚集體,這種聚集體稱為反膠團。P99
16、反膠團的優點:P99
⑴極性「水核」具有較強的溶解能力;
⑵生物大分子由於具有較強的極性,可溶解於極性水核中,防止與外界有機溶劑接觸,減少變性作用;
⑶由於「水核」的尺度效應,可以穩定蛋白質的立體結構,增加其結構的剛性,提高其反應性能。
17、反膠團萃取蛋白質的推動力:萃取過程是靜電力、疏水力、空間力、親和力或幾種力協同作用的結果,其中蛋白質與表面活性劑性頭間的靜電相互作用是主要推動力。P100
18、液固萃取的過程:包括潤濕、溶解、擴散、和置換,其中置換中浸取的關鍵在於保持最大的濃度梯度。P103
19、超臨界流體特點:P107
⑴在臨界點的附近,密度線聚集於臨界點周圍,壓力或溫度的小范圍變化,就會引起流體密度的大幅度變化;
⑵超臨界流體的密度和溶劑化能力接近液體,黏度和擴散系數接近氣體,在臨界點附近流體的物理化學性質隨溫度和壓力的變化極其敏感,在不改變化學組成的條件下,即可通過壓力調節流體的性質;
⑶在臨界點附近,會出現流體的密度、黏度、溶解度、熱容量、介電常數等所有流體的物性發生急劇變化的現象。
20、超臨界流體萃取的原理:P107
它是利用超臨界流體(SCF),即溫度和壓力略超過或靠近臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)、介於氣體和液體之間的流體,作為萃取劑,從固體或液體中萃取出某種高沸點或熱敏性成分,以達到分離和純化的目的。
21、超臨界流體萃取的典型流程有:等溫法、等壓法和吸附法。P113
第六章 膜分離過程
1、膜分離過程:是用具有選擇透過性的天然或合成薄膜為分離介質,在膜兩側的推動力(如壓力差、濃度差、電位差、溫度差等)作用下,原料液體混合物或氣體混合物中的某個或某些組分選擇地透過膜,使混合物達到分離、分級、提純、富集和濃縮的過程。P120
2、膜的功能:①物質的識別與透過;②相界面;③反應場。
3、濃差極化:較高的壓力和料液濃度以及緩慢的膜面流速可造成膜表面溶質濃度高於主體濃度,形成高濃度邊界層,使料液側膜面的滲透壓升高,有效壓差減小的現象。P127
4、凝膠極化:是指在膜分離的過程中,由於溶質受到膜的截留作用,不能完全通過膜,溶質在膜表面附近濃度升高,導致膜兩側的有效壓差減少,膜的通透量降低,當膜表面附近的濃度超過溶質的溶解度時,溶質析出,並在膜的表面形成凝膠層的過程。
5、超濾和微濾:是以膜兩側壓力差為推動力,以微孔膜為過濾介質,當溶液流過膜表面時,主要利用篩分原理將溶液中的懸浮粒子或大分子物質截留,而使溶劑和小分子物質透過膜,以實現凈化、分離與濃縮的膜分離過程。P132
微濾膜:一般為均質膜,膜阻力由總的膜厚度決定,微濾膜相比超濾膜來說孔徑較大且孔徑分布較均勻,膜孔徑為0.05~10µm,截留對象是細菌、膠體以及氣溶膠等懸浮粒子;超濾膜:一般為不對稱結構,膜的傳質阻力主要在表皮層,其厚度僅為1µm或更小,孔徑大多在0.005~0.05µm,截留對象是相對分子質量為10³~10^6的溶質。
6、影響截留率的因素:
⑴溶質的分子量;
⑵分子特性:①球形>帶支鏈>線性分子;
②對於荷電膜與膜相反電荷分子截留率低,若膜對溶質有吸附作用,截留率高;
③其他高分子溶質存在,使截留率增大;
④操作條件:當PH=PI時,蛋白質截留率Ro高;溫度升高,Ro降低。
7、電滲析的基本原理:P139
註:自己看書結合圖示總結
第七章 吸附與離子交換
1、吸附:是指溶質從液相或氣相轉移到固相的現象。P154
2、活性炭:是一種非極性吸附劑,在水中的吸附能力大於在有機溶劑中的吸附能力。針對不同類型的物質,具有一定的規律性:①對極性基團多的化合物的吸附力大於極性基團少的化合物;②對芳香族化合物的吸附能力大於脂肪族化合物;③對相對分子質量大的化合物的吸附能力大於相對分子質量小的化合物。P156
3、大孔網狀吸附劑:是一種非離子型共聚物,是藉助於范德華力從溶液中吸附各種有機化物質。具有選擇性好、解析容易、機械強度高、使用壽命長、流體阻力較小、吸附質容易脫附、吸附速度快等優點。P157
4、離子交換劑的構成:網路骨架(具有三維空間立體結構)、活性基團和可交換的離子(與網路骨架帶相反電荷)構成。P158
5、交換容量:是表徵離子交換劑交換能力的主要的參數,是單位質量的乾燥離子交換劑或單位體積的濕離子交換劑所能吸附的一價離子的毫摩爾數(mmol)。P158
6、影響交換速度的因素:P164
⑴顆粒大小:顆粒減小無論對內部擴散控制或外部擴散控制的場合,都有利於交換速度的提高;
⑵交聯度:交聯度越低樹脂越易膨脹,在樹脂內部擴散越容易,當內擴散控制時,降低樹脂交聯度,能提高交換速度。樹脂交聯度大,樹脂孔徑小,離子運動阻力大,交換速度慢;
⑶溫度:溶液溫度提高,擴散速度加快,交換速度也增加;
⑷離子的化合價:離子化合價越高,離子和樹脂骨架間的庫侖力越大,擴散速度越小;
⑸離子的大小:小離子的交換速度比較快;
⑹攪拌速度:當液膜控制時,增加攪拌速度會使交換速度增加,但增大到一定程度後再繼續增加轉速,影響就比較小;
⑺溶液濃度:當溶液濃度為0.001mol/L時,一般為外擴散控制,當溶液濃度增加時,交換速度也按比例增加。當濃度達到0.01mol/L左右時,濃度再增加,交換速度增加的較慢。此時內擴散和外擴散同時起作用,當濃度繼續增加,交換速度達到極限值後就不再增大,此時已轉變為內擴散控制。
7、影響離子交換選擇性的因素:P165
⑴水合離子半徑:半徑越小,親和力越大;
⑵離子化合價:高價離子易於被吸附;
⑶溶液PH:影響交換基團和交換離子的解離程度,但不影響交換容量;
⑷離子強度:越低越好;
⑸有機溶劑:不利於吸附;
⑹交聯度、膨脹度、分子篩:交聯度大,膨脹度小,篩分能力增大;交聯度小,膨脹度大,吸附量減少;
⑺樹脂與粒子間的輔助力:除靜電力以外,還有氫鍵和范德華力等輔助力。
第八章 色譜分離技術
1、阻滯因素:又稱遷移率,是指一定條件下,在相同的時間內某一組分在固定相移動的距離與流動相本身移動的距離之比值,常用Rf(Rf≤1)表示。P177
2、正向色譜:是指固定相的極性高於流動相的極性,在這種色譜過程中,非極性分子或極性小的分子比極性大的分子移動速度快,先從柱中流出來;
反向色譜:是指固定相的極性低於流動相的極性,在這種色譜過程中,極性大的分子比極性小的分子移動的速度快,而先從柱中流出。P179
3、色譜法的分類:根據分離原理的不同分類 P181
可以分為:吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、凝膠過濾色譜、親和色譜等。
4、顯色的方法:P189
⑴碘蒸氣顯色;⑵紫外線顯色;⑶噴霧顯色。
5根據載體多糖種類的不同,多糖基離子交換劑可分為:P197
①離子交換纖維素;②離子交換葡聚糖;③離子交換瓊脂糖。
6、親和色譜原理:P206
將一對能可逆結合和解離生物分子的一方作為配基(配體),與具有大孔徑、親水性的固相載體相偶聯、製成專一的親和吸附劑,再用此親和吸附劑填充色譜柱,當含有被分離物質的混合物隨著流動相流經色譜柱時,親和吸附劑上的配基就有選擇地吸附能與其結合的物質,而其他的蛋白質及雜質不被吸附,從色譜柱中流出,使用適當的緩沖液使被分離物質及配基解吸附,即可獲得純化的目的產物。
7、蛋白質A來源於金黃色葡萄球菌,蛋白質G分離自G群鏈球菌。P208
8、輔酶和磷酸腺苷:某些酶(如脫氫酶和激酶)需要在輔酶存在的情況下才能表現出催化活性,即輔酶能與脫氫酶和激酶之間通過親和作用相互結合,因此這些輔酶可用作脫氫酶和激酶的親和配基。P208
9、活化:載體上的化學基團是不活潑的,不能與配基直接偶聯,通過化學反應使介質上化學基團處於活化狀態。P211
10、洗脫方法:⑴特異性洗脫;⑵非特異性洗脫。P219
第九章 離心技術
1、離心機的轉子的類型:有甩出式水平轉子、角轉子、垂直轉子、(區帶轉子、細胞洗脫轉子、分析轉子)等。P237
2、計算:
①懸浮微粒在重力場中重力沉澱速度Vg的計算公式:P233 9-4
②例題9-1
③料流量Q的計算公式:P244 9-19
④例題9-3
⑤註:ω=2πn/60
第十章 濃縮、結晶與乾燥
1、蒸發濃縮:是利用加熱的方法使溶液中的一部分溶劑(通常為水)汽化後除去,得到含較高濃度溶質的一種操作過程。P267
2、結晶:是溶液中的溶質在一定條件下因分子有規則的排列而結合成晶體的過程,它是溶質提純和得到固體顆粒的一種方法。P281
3、結晶的一般步驟:
⑴過飽和溶液的形成;⑵晶核產生;⑶晶體生長。
4、二次成核:已被認為是晶核的主要來源,其中起決定作用的兩種機理為:液體剪應力成核和接觸成核。P283
5、噴霧乾燥:是利用霧化器將料液(含水50%以上的溶液、懸浮液、漿狀液等)噴成霧滴分散於熱氣流中,使水分迅速蒸發而成為粉粒狀乾燥製品的一種乾燥方式。P302
6、冷凍乾燥:又稱升華乾燥,是指將待乾燥物快速凍結後,再在高真空條件下將其中的冰升華為水蒸氣而去除的乾燥方法。由於冰的升華帶走熱量使凍干整個過程保持低溫凍結狀態,有利於保留一些生物樣品(如蛋白質)的活性。
㈥ 超濾膜分離實驗中,什麼是濃度極差有什麼危害有哪些消除方法
濃差極化,從理論上說,超濾膜是純物理的過濾方式,它的分離後的效果應該是,版無相變,無權質變
如果濃差極化產生,那麼超濾膜的分離效果就會有 質變的可能,其主要危害,就是讓超濾膜分離的效果 不穩定了。
消除濃差極化,一般是2步驟,已經出現了。那麼就清洗,用化學葯劑清洗膜
最主要的是預防,主要是體現在,超濾膜之前工藝上,和超濾系統設計的。
反洗時間,反洗流量,反洗葯劑,反洗葯劑濃度,加葯的時間,這些設計可以影響,超濾膜濃差極化的形成。也許有錯字,,不我也不檢查了。希望對您有幫助
超濾膜技術 問題,解決者
膜術師
㈦ 超濾膜分離實驗中,什麼是濃度極差
隨著超濾膜抄使用時間的襲增加,膜的通量會逐漸減小,濃差極化現象就是引起這種現象的原因之一,掌握其發生機理和降低這種現象發生的具體措施,對超濾膜膜分離的過程是十分重要的。
那麼超濾膜濃差極化有哪些危害呢?
1.濃差極化使膜表面溶質濃度增高,引起滲透壓的增大,從而減小傳質驅動力。
2.當膜表面溶質濃度達到其飽和濃度時,會在膜表面形成沉積或凝膠層,增加透過阻力。
3.膜表面沉積層或凝膠層的形成會改變膜的分離特性。
4.當有機溶質在膜表面達到一定濃度時有可能對膜發生溶脹或溶解,惡化膜的性能。
5.嚴重的濃差極化導致結晶析出,阻塞流道,運行惡化。
㈧ 超濾膜分離實驗滲透通量隨壓強和溫度如何變化為什麼
中空纖維型的抄,壓力上襲升,通量上升,壓力越高,上升幅度降低,直到幾乎沒變化,因為內孔孔徑限制了流量上限,壓力再高也是白搭。溫度越高,通量上升,再高材質受不了,分離膜微孔隨溫度上升會擴張,擴張到一定程度溫度上升材質就沒這強度了。
平板的壓力稍微可以高點,但是支撐體也有承壓上限。
㈨ 中空纖維超濾膜分離實驗中為了實現不同分子量液體混合物的分離,需要什麼介質
開門見山,不同分子量的葡聚糖溶液,或血清蛋白可以作為評價液