萃取與離子交換朱屯

A. 生物質吸附劑吸附重金屬離子後，應該怎麼處理

生物質吸附劑吸附重金屬離子後，應該怎麼處理
含重金屬廢水處理：為使污水中所含的重金屬達到排水某一水體或再次使用的水質要求，對其進行凈化的過程。

目前，重金屬廢水處理的方法大致可以分為三大類：(1)化學法；(2)物理處理法；(3)生物處理法。

化學法
化學法主要包括化學沉澱法和電解法，主要適用於含較高濃度重金屬離子廢水的處理，化學法是目前國內外處理含重金屬廢水的主要方法。
2.1.1化學沉澱法
化學沉澱法的原理是通過化學反應使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶於水的重金屬化合物，通過過濾和分離使沉澱物從水溶液中去除，包括中和沉澱法、硫化物沉澱法、鐵氧體共沉澱法。由於受沉澱劑和環境條件的影響，沉澱法往往出水濃度達不到要求，需作進一步處理，產生的沉澱物必須很好地處理與處置，否則會造成二次污染。
2.1.2電解法
電解法是利用金屬的電化學性質，金屬離子在電解時能夠從相對高濃度的溶液中分離出來，然後加以利用。電解法主要用於電鍍廢水的處理，這種方法的缺點是水中的重金屬離子濃度不能降的很低。所以，電解法不適於處理較低濃度的含重金屬離子的廢水。
2.1.3螯合法[1]
螯合法又稱高分子離子捕集劑法,是指在廢水處理過程中通過投加適量的重金屬捕集劑,利用捕集劑與金屬離子鉛、鎘結合時形成相應的螯合物的原理實現鉛、鎘的去除分離。該反應能在常溫和較大pH范圍(3?11)下發生,同時捕集劑不受共存重金屬離子的影響。因此該方法去除率高,絮凝效果佳,污泥量少且整合物易脫水。
2.1.4納米重金屬水處理技術
納米材料因其比表面積遠超普通材料，故同一種物質將會顯示出不同的物化特型，很多新型的納米材料都不斷地在水處理行業中實驗、實踐。被環保部、科技部、工信部、財政部四部委聯合審批立項為「2011年國家重大科技成果轉化項目」———納米水處理工藝及系列產品，在江西銅業股份有限公司應用取得了歷史性的突破，填補了國內空白。
國內通常採用的重金屬廢水處理方法，包括石灰中和法和硫化法等。這些傳統的處理工藝，雖然可以將廢水中的重金屬去除掉，但是處理效果並不穩定，處理後回收的清水水質仍難以確保穩定達標排放，而且還會產生二次污染。納米重金屬水處理技術不僅能使處理後的出水水質優於國家規定的排放標准且穩定可靠，投資成本和運行成本較低，與水中重金屬離子反應快，吸附、處理容量是普通材料的10倍到1000倍，而且使沉澱的污泥量較傳統工藝降低50%以上，污泥中雜質也少，有利於後續處理和資源回收。有數據顯示，同樣是每日處理300立方米重金屬污水量，傳統工藝每天要產生25噸石灰渣污泥，而採用納米技術後每月只產生25噸納米金屬泥。尤其值得關注的是，這種污泥中的重金屬單位含量提高了30倍。若以銅冶煉廠的廢水處理為例，其回收的納米銅泥品位已達到20%，完全可以作為銅礦資源再生利用。

物理處理法
物理處理法主要包含溶劑萃取分離、離子交換法、膜分離技術及吸附法。
2.2.1溶劑萃取分離
溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由於液液接觸，可連續操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件下，與萃取劑發生絡合反應，從水相被萃取到有機相，然後在鹼性條件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環利用。這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優越性，然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。
2.2.2離子交換法
離子交換法是重金屬離子與離子交換劑進行交換，達到去除廢水中重金屬離子的方法。常用的離子交換劑有陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、螯合樹脂等。幾年來，國內外學者就離子交換劑的研製開發展開了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷涌現，在電鍍廢水深度處理、高價金屬鹽類的回收等方面，離子交換法越來越展現出其優勢。離子交換法是一種重要的電鍍廢水治理方法，處理容量大，出水水質好，可回收重金屬資源，對環境無二次污染，但離子交換劑易氧化失效，再生頻繁，操作費用高。
2.2.3膜分離技術
膜分離技術是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變溶液中化學形態的基礎上，將溶劑和溶質進行分離或濃縮的方法，包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液陰陽離子選擇透過性使水溶液中重金屬離子與水分離的一種物理化學過程。隔膜電解是以膜隔開電解裝置的陽極和陰極而進行電解的方法，實際上是把電滲析與電解組合起來的一種方法。上述方法在運行中都遇到了電極極化、結垢和腐蝕等問題。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固態物質吸附去除水中重金屬離子的一種有效方法。吸附法的關鍵技術是吸附劑的選擇，傳統吸附劑是活性炭。還有黏土類吸附劑粉、煤灰吸附劑、生物質基材料和[1] 樹脂基吸附材料。活性炭有很強吸附能力，去除率高，但活性炭再生效率低，處理水質很難達到回用要求，價格貴，應用受到限制。近年來，逐漸開發出有吸附能力的多種吸附材料。有相關研究表明，殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑，殼聚糖樹脂交聯後，可重復使用10次，吸附容量沒有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力，處理後廢水中重金屬含量顯著低於污水綜合排放標准。另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑，鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr 6+的去除率達到99%，出水中Cr 6+含量低於國家排放標准，具有實際應用前景。

生物處理法
生物處理法是藉助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法，包括生物吸附、生物絮凝、植物修復等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物體藉助化學作用吸附金屬離子的方法。藻類和微生物菌體對重金屬有很好的吸附作用，並且具有成本低、選擇性好、吸附量大、濃度適用范圍廣等優點，是一種比較經濟的吸附劑。用生物吸附法從廢水中去除重金屬的研究，美國等國家已初見成效。有研究者預處理假單胞菌的菌膠團後，將其固定在細粒磁鐵礦上來吸附工業廢水中Cu，發現當濃度高至100 mg/L時，除去率可達96%，用酸解吸，可以回收95%銅，預處理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足，例如吸附容量易受環境因素的影響，微生物對重金屬的吸附具有選擇性，而重金屬廢水常含有多種有害重金屬，影響微生物的作用，應用上受限制等，所以還需再進行進一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。生物絮凝法的開發雖然不到20年，卻已經發現有17種以上的微生物具有較好的絮凝功能，如黴菌、細菌、放線菌和酵母菌等，並且大多數微生物可以用來處理重金屬。生物絮凝法具有安全無毒、絮凝效率高、絮凝物易於分離等優點，具有廣闊的發展前景。
2.3.3植物修復法
植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉澱、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量， 以達到治理污染、修復環境的目的。植物修復法是利用生態工程治理環境的一種有效方法，它是生物技術處理企業廢水的一種延伸。利用植物處理重金屬，主要有三部分組成：
(1)利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸取、沉澱
或富集有毒金屬： (2)利用金屬積累植物或超積累植物降
低有毒金屬活性，從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過
空氣載體擴散： (3)利用金屬積累植物或超積累植物將土
壤中或水中的重金屬萃取出來，富集並輸送到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分。通過收獲或移去已積累和富集了重金屬植物的枝條，降低土壤或水體中的重金屬濃度。在植物修復技術中能利用的植物有藻類植物、草本植物、木本植物等。
藻類凈化重金屬廢水的能力主要表現在對重金屬具有很強的吸附力。褐藻對Au的吸收量達400mg/g，在一定條件下綠藻對Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金屬離子的去除率達80%~90%。浩雲濤等分離篩選獲得了一株高重金屬抗性的橢圓小球藻(Chlorella ellipsoidea)，並研究了不同濃度的重金屬銅、鋅、鎳、鎘對該藻生長的影響及其對重金屬離子的吸收富集作用。結果顯示，該藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。對四種重金屬的耐受能力依次為鋅>鎘>鎳>銅。該藻對重金屬具有很好的去除效果，15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+濃度72h處理，去除率分別達到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可見，此藻類可應用於含重金屬廢水的處理。
草本植物凈化重金屬廢水的應用已有很多報道。風眼
蓮(Eichhoria crassipes Somis)是國際上公認和常用的一種治理污染的水生漂浮植物，它具有生長迅速，既能耐低溫、又能耐高溫的特點，能迅速、大量地富集廢水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多種重金屬。張志傑等的研究結果表明，乾重lkg的風眼蓮在7～l0d可吸收鉛3.797g、鎘3.225g。周風帆等的 研究發現風眼蓮對鈷和鋅的吸收率分別高達97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一種凈化重金屬的優良草本植物，它具有特殊的結構與功能，如葉片成肉質、柵欄組織發達等。香蒲植物長期生長在高濃度重金屬廢水中形成特殊結構以抵抗惡劣環境並能自我調節某些生理活動， 以適應污染毒害。招文銳等研究了寬葉香蒲人工濕地系統處理廣東韶關凡口鉛鋅礦選礦廢水的穩定性。歷時10年的監測結果表明，該系統能有效地凈化鉛鋅礦廢水。未處理的廢水含有高濃度的有害金屬鉛、鋅、鎘經人工濕地後，出水口水質明顯改善，其中鉛、鋅、鎘的凈化率分別達99．0%，97．%和94．9%，且都在國家工業污水的排放標准之下。此外，還有很多草本植物具有凈化作用，如喜蓮子草、水龍、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
採用木本植物來處理污染水體，具有凈化效果好，處理量大，受氣候影響小，不易造成二次污染等優點，越來越受到人們的重視。胡煥斌等試驗結果表明，蘆葦和池杉兩種植物對重金屬鉛和鎘都有較強富集能力，而木本植物池杉比草本植物蘆葦具有更好的凈化效果。周青等研究了5種常綠樹木對鎘污染脅迫的反應，實驗結果表明，在高濃度鎘脅迫下，5種樹木葉片的葉綠素含量、細胞質膜透性、過氧化氫酶活性及鎘富集量等生理生化特性均產生明顯變化，其中，黃楊、海桐,杉木抗鎘污染能力優於香樟和冬青。以木本植物為主體的重金屬廢水處理技術，能切斷有毒有害物質進入人體和家畜的食物鏈，避免了二次污染，可以定向栽培，在治污的同時，還可以美化環境，獲得一定的經濟效益，是一種理想的環境修復方法。

B. 有機化合物分離技術都有哪些

傳統方法包括蒸餾，萃取，重結晶，柱層析，儀器方法（制備級別的液相色譜）

另外在分離一些天然有機化合物的時候
還可能用到排阻色譜，葡聚糖凝膠柱分離，離子交換色譜等
用於大分子的分離會用到高速離心，凝膠電泳（分離蛋白質等常用），超濾/納濾（用於葯物分子的預處理）等等

C. p507怎樣合成的

那個東西是江蘇東台安豐人袁承業合作弄得
袁承業，1924年8月14日出生，浙江省上虞縣人。1948年畢業於國立葯學專科學校。1955年獲蘇聯科學副博士學位。1956年到中國科學院上海有機化學研究所工作至今。1997年當選為中國科學院院士，為解決我國國防工業的急需，他於1958年建立與領導了核燃料蘋取研究組與合作者成功研製出結構有特色、性能優越的新型高效萃取劑P350，獲國家發明三等獎。與合作者完成了P507萃取劑的研製，並用於經濟建設，他於70年代解決了P507工業化生產的關鍵問題，使我國P507的工業應用較國外早五六年。同時，將它應用於單一稀土的生產及鑽鎳分離，獲國家科技進步獎二等獎。以後又在合成方法上作了改進，為降低成本、提高質量創造了條件，獲國家發明獎三等獎。他領導的研究組成功地用萃取法解決了三廢治理中的分離問題，分別獲國家發明獎三等獎及國家科技進步獎三等獎。他與合作者在大量實驗數據基礎上進行「萃取劑的結構與性能研究」，提出萃取劑分子中取代基的極性效應、空間位阻及溶解度是決定其性能的重要因素。為此，獲國家自然科學獎二等獎。以後又用量子化學、分子力學、模式識別、因子分析及相關分析處理蘋取劑的化學結構與性能的關系，從而將萃取劑化學提高到一個新水平。他和他的研究生研究成功氨基膦酸及磷肽多種合成方法，對它們的不對稱合成也獲得開創性成果。他是國際專業學術刊物《雜原子化學》、《磷、流與硅》、《溶劑萃取與離子交換》的編委。發表學術論文290餘篇，其中半數以上發表在國外著名雜志上。

D. 生物制葯工藝流程有沒有個標准

總的標准沒有，但每個具體工藝有具體的標准。生物制葯根據不同的工藝路線都會有不同的工藝流程;
比如賽多利斯的集成解決方案項目團隊從概念設計到最終現場驗收，共有六大實施步驟。（第1步工藝優化——第2步：工藝建模——第3步：概念設計——第4步：基礎工程設計——第5步：詳細工程設計——第6步：項目執行);在完成工藝設計和詳細工程設計後，賽多利斯的認證團隊將組裝完整的生物工藝設備，並在設施中進行全面的硬體、濕件（一次性系統）和軟體檢測。
IQ/OQ 以及 PQ 是證明功能和性能的必要條件。檢測計劃經聯合確定，獲得了具有里程碑意義的「FAT 批准」。所有必需的檢測將在發貨和調試後，在 SAT 期間完成。
為了確保在早期工藝階段中實施的技術滿足未來的法規要求，會仔細跟蹤不斷變化的行業監管要求，賽多利斯的專家也會積極參與標准組織（ASTM、ASME BPE、USP等），致力於制定面向未來的一次性技術檢測標准。一次性用品的現行標准（已與標准組織一起採用草案格式）包括：可提取物、顆粒、完整性測試和細胞生長。

E. 含重金屬廢水處理的主要技術有膜分離法嗎

有的。其中還主要包含溶劑萃取分離、離子交換法及吸附法。

溶劑萃取分離

溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法。由於液液接觸，可連續 操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取
劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件 下，與萃取劑發生絡合反應，從水相被萃取到有機相，然後在鹼性條
件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環利用。這就要求在萃取操作 時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優越性，然而溶劑在萃取過
程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性， 應用受到很大的限制。

離子交換法

離子交換法是重金屬離子與離子交換劑進行交換，達到去除廢水中 重金屬離子的方法。常用的離子交換劑有陽離子交換樹脂、陰離子交
換樹脂、螯合樹脂等。幾年來，國內外學者就離子交換劑的研製開發 展開了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷涌現，在電鍍廢水深
度處理、高價金屬鹽類的回收等方面，離子交換法越來越展現出其優 勢。離子交換法是一種重要的電鍍廢水治理方法，處理容量大，出水
水質好，可回收重金屬資源，對環境無二次污染，但離子交換劑易氧 化失效，再生頻繁，操作費用高。

膜分離技術

膜分離技術是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改 變溶液中化學形態的基礎上，將溶劑和溶質進行分離或濃縮的方法，
包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場作用下，利用陰陽離子 交換膜對溶液陰陽離子選擇透過性使水溶液中重金屬離子與水分離 的一種物理化學過程。
隔膜電解是以膜隔開電解裝置的陽極和陰極而 進行電解的方法，實際上是把電滲析與電解組合起來的一種方法。上
述方法在運行中都遇到了電極極化、結垢和腐蝕等問題。

吸附法

吸附法是利用多孔性固態物質吸附去除水中重金屬離子的一種有效 方法。吸附法的關鍵技術是吸附劑的選擇，傳統吸附劑是活性炭。活
性炭有很強吸附能力，去除率高，但活性炭再生效率低，處理水質很 難達到回用要求，價格貴，應用受到限制。近年來，逐漸開發出有吸
附能力的多種吸附材料。有相關研究表明，殼聚糖及其衍生物是重金 屬離子的良好吸附劑，殼聚糖樹脂交聯後，可重復使用 10 次，吸附
容量沒有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對 Pb2+、 Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力，處理後廢水中重金屬含量顯著低於 污水綜合排放標准。
另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦 物吸附劑， 鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對 Cr 6+的去除率達到 99%， 出水中 Cr
6+含量低於國家排放標准，具有實際應用前景。

F. 試分析電滲析分離法與離子交換分離法和電泳分離法的區別與聯系

一類單元操作的傳質為各種均勻混合物的主要理論依據。早在公元前，人們會知道從礦石，這是最早的傳質應用中的分離過程的植物提取金屬和葯品的方法。在現代化工產業的發展過程中，質量分離過程中發揮了特別重要的作用。如：傳質分離，得到氮純氫氣體混合物，氨的工業生產，能夠;的原油被分離，以獲得各種燃料油，潤滑油和石化原料，這是基礎石化;類似地，無分離和純化，以獲得高純度的乙烯，丙烯，丁二烯，氯乙烯單體，就不可能生產出各種合成樹脂，合成橡膠，纖維和合成纖維。幾乎沒有一個化學生產過程中不需要的原料或反應產物分離和純化。用作傳質分離裝置參天塔是化工廠的最明顯的跡象，並在分離過程的傳質的應用不限於化學工業中，范圍例如核工業用各種分離方法提取核燃料，以及治療後的廢物。它可以在現代生活中可以說，從太空梭到海底，從生物的化學物質對環境的保護，從所述混合物分離分不開的。
通過物理和化學原理，在工業和質量分離的分離過程通常使用可分為平衡和速率分離分為兩類：由單獨的媒體的裝置
平衡分離方法（如熱，溶劑和吸附劑） ，以使所有相混合物體系的兩相系統中，然後在混合物中的成分是在這兩個階段的相位平衡是不等同於根據所取得的分離的分配。根據狀態可分為兩個階段：①氣體（蒸汽）的液體傳質過程，如蒸餾，吸收; ②液 - 液傳質過程，諸如萃取; ③氣（汽）固傳質過程，如吸附，色層分離，分離泵參數; ④液固傳質過程，如浸出，吸附，離子交換層析，分離和泵的其它參數。在這兩個階段的時候
平衡，您可以使用平衡的比例（或分配系數）文的關系，組分濃度，說：
其中yi和喜表示分兩期組分i的濃度。對於命名為x和y相，根據氣體或稱為相汽相，萃取液萃取為y相的吸收，蒸餾的習慣。在一般情況下，平衡比取決於兩相的組合物的溫度和壓力線的特性。 Ki和KJ的比例的兩種組分的i和j平衡比稱為分離因子αij：
在一些傳質分離的過程中，該分離因子往往有專門的名稱。例如：被稱為蒸餾的相對揮發;被稱為選擇性提取系數。平衡一般比文價值觀的分子較大，所以αij大於一。只要這兩種組分的平衡比是不相等的（即αij≠1），可以通過平衡分離方法來分離，αij越大越容易分離。均衡的比例，最系統的分離系數並不大，平衡，可實現一次接觸分離是非常有限的，你需要採取行動，以提高多級逆流分離。以適應各種系統和操作條件和分離的要求，以提供多種不同類型的傳質設備中的相應的使用。下，在分離過程中的驅動力
率（密度差，壓力差，溫度差，像差量的電勢）的效果，有時具有選擇性滲透膜，利用各成分的擴散率，實現組間差異的分離點。原料及這些方法的加工產品通常屬於相同的相位，只在該組合物的差異。的分離方法的速率可分為：①膜分離，如超濾，反滲透，滲析和電滲析。 ②場分離，如電泳，熱擴散，超速離心分離。
差分分離膜分離和場：前者與分離兩種流體的膜，後者不被挪用。不同類型的分離過程率，分別使用不同的設備和不同的方法來設計的計算和操作控制。
Outlook和質量分離過程蒸餾，吸附，萃取，有些單位已與經營的非常廣泛的悠久歷史，並進行了大量的研究，積累了豐富的運作經驗和信息。但是，進一步研究這些過程的機理和傳質規律，高效傳質設備，研究開發和掌握他們的放大規律，改進和其他設備的設計計算方法，仍然有許多工作要做。能耗和大規模分離過程，並且常常構成了單位能耗的主要部分，因此降低了能源消耗和質量分離的過程中，引起了普遍的關注。膜分離是一個新的領域，一類分離，稀溶液處理的分離，生化產品，節約能源，不污染產品，已顯示出其優越性。研究和開發新的分離方法的開發，在組合使用，以提高工作效率，以及利用化學反應的要被分離的各種分離方法，是非常值得關注的發展方向。

G. 生物分離工程可分為幾大部分，分別包括哪些單元操作

全書共十章，包括發酵液的預處理、細胞的分離、沉澱、萃取、膜技術、吸附與離子交換、色譜技術、離心、生物產品的濃縮結晶與乾燥等生物產品分離純化過程所涉及的全部技術內容。本書通俗易懂、深入淺出，可讀性較強。

本書可作為高等院校相關專業本科生的教材，也可供從事生物分離工程工作及研究的有關人員參考。

前言

第一章 緒論

第一節 生物分離工程的性質、內容與分類

一、生物分離工程的性質

二、生物分離工程的研究內容

三、生物分離過程的分類

第二節 生物分離工程的一般流程

一、發酵液的預處理

二、產物的提取

三、產物的精製

四、成品的加工處理

五、生物分離純化工藝過程的選擇依據

第三節 生物分離過程的特點

一、生物分離過程的體系特殊

二、生物分離過程的工藝流程特殊

三、生物分離過程的成本特殊

第四節 生物分離工程的發展趨勢

一、生物分離工程的發展趨勢

二、生物分離工程研究應注意的問題

思考題

第二章 發酵液的預處理

第一節 發酵液預處理的方法

一、發酵液的一般特徵

二、發酵液預處理的目的和要求

三、發酵液預處理的方法

第二節 發酵液的過濾，

一、發酵液過濾的目的

二、影響發酵液過濾的因素

三、發酵液過濾的方法

四、提高過濾性能的方法

五、過濾介質的選擇

六、過濾操作條件優化

七、過濾設備

思考題

第三章 細胞分離技術

第一節 細胞分離

一、過濾

二、離心沉降

第二節 細胞破碎

一、細胞壁的結構

二、細胞破碎動力學

三、細胞破碎的方法

第三節 胞內產物的溶解及復性

一、包含體及其形成

二、包含體的分離和溶解

三、蛋白質復性

思考題

第四章 沉澱技術

第一節 概述

第二節 蛋白質表面性質

一、蛋白質表面的親水性和疏水性

二、蛋白質表面的電荷

三、蛋白質膠體的穩定性

第三節 蛋白質沉澱方法

一、鹽析法

二、有機溶劑沉澱法

三、等電點沉澱法

四、非離子多聚物沉澱法

五、變性沉澱

六、生成鹽類復合物的沉澱

七、親和沉澱

八、SIS聚合物與親和沉澱

第四節 沉澱技術應用

一、蛋白質

二、多糖

三、茶皂甙純化工藝研究

四、杜仲水提液中氯原酸的提取

思考題

第五章 萃取技術

第一節 基本概念

一、萃取的概念、特點及分類

二、分配定律

三、分配系數、相比、分離系數

第二節 液液萃取的基本理論與過程

一、液液萃取的基本原理

二、液液萃取類型及工藝計算

第三節 有機溶劑萃取

一、有機溶劑萃取分配平衡

二、影響有機溶劑萃取的因素

三、有機溶劑萃取的設備及工藝過程

第四節 雙水相萃取

一、雙水相體系的形成

二、相圖

三、雙水相中的分配平衡

四、影響雙水相分配系數的主要因素

五、雙水相萃取的設備及工藝過程

第五節 液膜萃取

一、液膜及其分類

二、液膜萃取機理

三、液膜分離操作

四、乳化液膜分離技術的工藝流程

五、液膜分離過程潛在問題

六、液膜分離技術的應用

第六節 反膠團萃取

一、膠團與反膠團

二、反膠團萃取

三、反膠團制備

四、反膠團萃取的應用

第七節 液固萃取

一、液固萃取過程

二、液固萃取類型

三、浸取的影響因素

四、浸取的其他問題

五、浸取的工業應用

第八節 超臨界流體萃取

一、超臨界流體

二、超臨界流體萃取

三、超臨界萃取的實驗裝置與萃取方式

四、超臨界流體萃取條件的選擇

五、超臨界流體萃取的基本過程

六、超臨界流體萃取的應用實例

第九節 萃取技術應用及研究進展

一、雙水相萃取技術應用及研究進展

二、液膜萃取技術應用及研究進展

三、反膠團萃取技術應用及研究進展

四、超臨界流體萃取技術應用及研究進展

思考題

第六章 膜分離過程

第一節 概述

一、膜分離過程的概念和特徵

二、膜過程分類

三、分離膜

第二節 壓力驅動膜過程

一、反滲透和納濾

二、超濾和微濾

第三節 電推動膜過程——電滲析

一、電滲析的基本原理

二、電滲析傳遞過程及影響因素

三、電滲析膜

四、應用

第四節 膜接觸器——膜萃取

一、膜萃取的基本原理

二、膜萃取的傳質過程

三、膜萃取過程影響因素

四、應用

第五節 其他膜分離過程

一、濃差推動膜過程——滲透蒸發

二、溫差推動膜過程——膜蒸餾

第六節 膜分離過程裝置

一、濾筒式膜組件

二、板框式膜組件

三、螺旋卷式膜組件

四、管式膜組件

五、毛細管式膜組件

六、中空纖維式膜組件

思考題

第七章 吸附與離子交換

第一節 概述

一、吸附過程

二、吸附與離子交換的特點

第二節 吸附分離介質

一、吸附劑

二、離子交換劑

第三節 吸附與離子交換的基本理論

一、吸附平衡理論

二、影響吸附的主要因素

三、離子交換平衡理論

第四節 基本設備與操作

一、固定床吸附操作

二、移動床吸附器

三、膨脹床吸附操作

四、流化床吸附操作

五、吸附器凈化效率的計算與選擇

思考題

第八章 色譜分離技術

第一節 色譜分離技術概述

一、色譜技術的基本概念

二、色譜法的分類

三、色譜系統的操作方法

第二節 吸附色譜法

一、吸附色譜基本原理

二、吸附薄層色譜法

三、吸附柱色譜法

第三節 分配色譜法

一、基本原理

二、分配色譜條件

三、分配色譜基本操作

四、分配色譜法的應用

第四節 離子交換色譜法

一、離子交換色譜技術的基本原理

二、離子交換劑的類型與結構

三、離子交換劑的理化性能

四、離子交換色譜基本操作

五、離子交換色譜的應用

第五節 親和色譜

一、親和色譜概述

二、親和色譜原理

三、親和色譜介質

四、親和色譜介質的制備

五、親和色譜的操作過程

六、影響親和色譜的因素

第六節 色譜分離技術的應用

一、親和色譜的應用

二、離子交換色譜的應用

三、吸附色譜的應用

四、分配色譜的應用

五、多種色譜技術的組合應用

思考題

第九章 離心技術

第一節 離心分離原理

一、離心沉降原理

二、離心過濾原理

第二節 離心分離設備

一、離心分離設備概述

二、離心沉降設備

三、離心過濾設備

四、離心分離設備的放大

第三節 超離心技術

一、超速離心技術原理

二、超速離心技術分類

三、超速離心設備

第四節 離心技術在生物分離中的應用

一、離心技術在生物分離應用中的注意事項

二、離心分離的優缺點

三、離心機的選擇

四、離心在生物分離中的應用

思考題

第十章 濃縮、結晶與乾燥

第一節 蒸發濃縮工藝原理與設備

一、蒸發濃縮工藝

二、蒸發濃縮設備

第二節 結晶工藝原理和設備

一、結晶操作工藝原理

二、結晶設備

第三節 乾燥工藝原理與設備

一、乾燥工藝原理

二、乾燥設備

思考題

H. 放射性同位素分析測定技術與方法

要利用放射性同位素體系測定岩石礦物的年齡就必須獲得准確的母體、子體的量。由於岩石礦物是幾乎含有周期表中83 個自然產出元素的復雜體系,盡管現代分析方法技術能較為精確地分析這些元素的含量,但一方面相對於年齡測定的准確度與精確度的要求來說,含量分析給出的精確度還是非常低的,另一方面這些元素分析給出的結果無法獲得有關子體同位素的准確量值。如果微量元素平行樣品分析最佳精確度≤10%,在放射性同位素定年中,以埃迪卡拉-寒武紀分界 542Ma 為例,年齡測定誤差在±54Ma,那麼測定的地質事件可能屬於寒武紀/奧陶紀邊界或新元代埃迪卡拉紀。顯然這種分析誤差在放射性同位素定年中是不可接受的。同時自然界一些放射成因子體存在同量異位素,它們疊加在一起將造成對放射成因子體的錯誤定量。

對岩石礦物的放射性定年,首先須將它們完全分解。對於硅酸鹽類礦物一般用氫氟酸+硝酸、硫化物與自然金屬類用硝酸或王水、碳酸鹽類用鹽酸,在聚四氟乙烯密封溶樣罐中加熱分解。由於即使是優級純的化學試劑本身也含有一定的雜質元素,為了降低這些雜質元素及其同位素對樣品結果的影響,所用試劑均應亞沸蒸餾為超純試劑。同時因為空氣中也含有低濃度的金屬元素,實驗室的空氣需進行過濾並保持較室外環境稍高的壓力。所用器皿多由純石英或聚四氟乙烯製成。完全分解後的樣品溶液根據測定對象的不同,要轉移到不同的離子交換樹脂上將待測元素與其他元素分離開,如 Rb-Sr與其他元素的分離由陽離子交換樹脂;Sm-Nd先由陽離子交換樹脂與其他元素分離,而後再由塗有己基二乙基磷酸氫 (HDEHP)的聚四氟乙烯粉末柱上由鹽酸淋洗將 Sm 與 Nd 分離開;Pb 由氫溴酸載入到陰離子交換樹脂上,通過鹽酸淋洗與其他元素分離。其他定年系統,依元素化學性質的不同而採用不同的分離方法,如 Re-Os 在 Carius 管中由鹽酸、硝酸分解樣品,使Os 轉化為 OsO₄ 由蒸餾而與 Re 分離;Re 則通過萃取與陽離子交換與其他元素分離(杜安道等,2001;屈文俊等,2003)。

為了准確獲得母體、子體元素含量,通過在樣品中定量加入人工富集某一同位素的相應元素稀釋劑後進行分離測定,這種方法稱為同位素稀釋法 (陳岳龍等,2005),由這種方法測得的母體、子體元素含量精確度可達千分之幾,遠較其他分析方法的精確度高。

此外,一些特別的同位素體系可以通過樣品先在反應堆中照射,將母體中的某一同位素轉換成同量異位素,從而將母體、子體的測定在一次處理中完成。如將鉀在反應堆中照射後,其中的³⁹ K 轉變為³⁹ Ar,由於在自然界中³⁹ K、⁴⁰ K 的豐度比是恆定的,測定出³⁹ K的含量也就確定了⁴⁰ K的含量。而³⁹ Ar可與⁴⁰ K 的放射成因⁴⁰ Ar 子體在同一體系中完成測定。類似地還有Re-Os體系。

分離純化後的單個元素要准確獲得母體、子體元素的含量及子體中相應同位素的量就必須進行質譜分析。質譜分析就是將純化後的單一元素載入在質譜計離子源的燈絲上,這種燈絲一般為錸帶或鉭帶,通過增高燈絲電流使載入在其上的被分析元素發生電離形成帶電粒子。這些帶電粒子通過靜電分析系統後到達扇形磁場中,通過磁場將不同質/荷比的粒子分離開,在信號接收端由法拉第杯或光電倍增管、電子倍增器記錄不同質/荷比的離子流強度,即可得到相應同位素的量值。其原理如圖6-2、式 (6-11)所示。

圖6-2 扇形磁場質譜計基本結構示意圖

實心圓與空心圓分別代表元素的輕、重同位素

地球化學

式中:r為質荷比為m/e的帶電粒子運動半徑;H為磁場強度;V為靜電分析系統的電壓。

質譜計一般發射出來的是正離子,通常稱為熱離子質譜計 (TIMS)。某些難電離為正離子的元素,如鋨,形成氧化物後更容易電離為負離子。這種對負離子進行靜電分析的極性與熱離子質譜計相反,稱為負熱離子質譜計 (N-TIMS)。

離子源電離過程中,由於較輕的同位素相對於重同位素具較低的電離能,從而優先電離,造成測定過程隨時間輕同位素電離越來越少、重同位素越來越多,這就是儀器測定過程中的同位素分餾效應。這種效應不校正,將會造成同位素分析中高達 1%的不可接受誤差。這種分餾效應對於具有三個以上同位素,且其中兩個自地球形成以來沒有其他因素造成其同位素豐度發生變化的元素,可利用這兩個同位素的理論值與實際測定值之間的差別進行分餾校正,稱為內部分餾校正。以鍶為例,在自然界有⁸⁴ Sr、⁸⁶ Sr、⁸⁷ Sr、⁸⁸ Sr 這 4 個同位素,其中⁸⁷ Sr由⁸⁷ Rb 的衰變而造成豐度有變化,但自地球形成以來⁸⁶ Sr、⁸⁸ Sr 的豐度沒有其他因素使其增加或減少,因此⁸⁶ Sr/⁸⁸ Sr 是恆定的,國際上公認值為0.1194。將質譜測量中每次觀測到的⁸⁶Sr/⁸⁸Sr比值與0.1194的偏差再除以相應同位素的質量差即可得到分餾因子 (F),即:

地球化學

⁸⁶ Sr、⁸⁸ Sr的質量差為1.996 ,獲得⁸⁶ Sr/⁸⁸ Sr的觀測值即可計算出單位質量分餾因子F ,由實測的( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr) _obs可由式(613)計算出真實的( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr) _true ,式中⁸⁶ Sr、⁸⁷ Sr的質量差Δ_mass=1.000。

地球化學

這種分餾校正可使⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr比值的內部分析精確度從大約1%提高到優於0.01%。這種分餾校正方式稱為線性規律校正,對於一些更輕的同位素由指數分餾規律校正更為符合實際 (陳岳龍等,2005)。

對鉛同位素分析或銣同位素稀釋法測定無法使用內部分餾校正,這是因為鉛的4 個同位素中有3 個具放射成因組分的影響,而不具固定的同位素比值;而銣只有 2 個同位素,加入稀釋劑後這兩個同位素的比值不同於天然體系的。在這種情況下,必須使用外部分餾校正。外部校正有兩種方法,一是通過標准樣品;二是通過加入雙稀釋劑到樣品中達到間接的內部分餾校正。

由於同位素比值可以方便地校正測定過程中的同位素分餾影響,對於式 (6-10)在實際應用過程中均除以相應子體的某一穩定同位素而表示為同位素比值的關系。以 Sr 為例,可以表示為

地球化學

如果一組樣品 (3 個以上)是同時形成的且具共同來源,它們形成後直到分析測定時體系始終處於封閉狀態,它們在以母體/子體元素某同位素比值為橫坐標、放射成因子體同位素/子體元素某同位素比值為縱坐標的圖上應形成線性分布,該線性分布的斜率m (=e^λt-1)即可解出這一組樣品的年齡,因此稱為等時線;截距即為它們共同的初始子體同位素比值。

I. 生物分離工程的圖書目錄

前言
第一章 緒論
第一節 生物分離工程的性質、內容與分類
一、生物分離工程的性質
二、生物分離工程的研究內容
三、生物分離過程的分類
第二節 生物分離工程的一般流程
一、發酵液的預處理
二、產物的提取
三、產物的精製
四、成品的加工處理
五、生物分離純化工藝過程的選擇依據
第三節 生物分離過程的特點
一、生物分離過程的體系特殊
二、生物分離過程的工藝流程特殊
三、生物分離過程的成本特殊
第四節 生物分離工程的發展趨勢
一、生物分離工程的發展趨勢
二、生物分離工程研究應注意的問題
思考題
第二章 發酵液的預處理
第一節 發酵液預處理的方法
一、發酵液的一般特徵
二、發酵液預處理的目的和要求
三、發酵液預處理的方法
第二節 發酵液的過濾，
一、發酵液過濾的目的
二、影響發酵液過濾的因素
三、發酵液過濾的方法
四、提高過濾性能的方法
五、過濾介質的選擇
六、過濾操作條件優化
七、過濾設備
思考題
第三章 細胞分離技術
第一節 細胞分離
一、過濾
二、離心沉降
第二節 細胞破碎
一、細胞壁的結構
二、細胞破碎動力學
三、細胞破碎的方法
第三節 胞內產物的溶解及復性
一、包含體及其形成
二、包含體的分離和溶解
三、蛋白質復性
思考題
第四章 沉澱技術
第一節 概述
第二節 蛋白質表面性質
一、蛋白質表面的親水性和疏水性
二、蛋白質表面的電荷
三、蛋白質膠體的穩定性
第三節 蛋白質沉澱方法
一、鹽析法
二、有機溶劑沉澱法
三、等電點沉澱法
四、非離子多聚物沉澱法
五、變性沉澱
六、生成鹽類復合物的沉澱
七、親和沉澱
八、SIS聚合物與親和沉澱
第四節 沉澱技術應用
一、蛋白質
二、多糖
三、茶皂甙純化工藝研究
四、杜仲水提液中氯原酸的提取
思考題
第五章 萃取技術
第一節 基本概念
一、萃取的概念、特點及分類
二、分配定律
三、分配系數、相比、分離系數
第二節 液液萃取的基本理論與過程
一、液液萃取的基本原理
二、液液萃取類型及工藝計算
第三節 有機溶劑萃取
一、有機溶劑萃取分配平衡
二、影響有機溶劑萃取的因素
三、有機溶劑萃取的設備及工藝過程
第四節 雙水相萃取
一、雙水相體系的形成
二、相圖
三、雙水相中的分配平衡
四、影響雙水相分配系數的主要因素
五、雙水相萃取的設備及工藝過程
第五節 液膜萃取
一、液膜及其分類
二、液膜萃取機理
三、液膜分離操作
四、乳化液膜分離技術的工藝流程
五、液膜分離過程潛在問題
六、液膜分離技術的應用
第六節 反膠團萃取
一、膠團與反膠團
二、反膠團萃取
三、反膠團制備
四、反膠團萃取的應用
第七節 液固萃取
一、液固萃取過程
二、液固萃取類型
三、浸取的影響因素
四、浸取的其他問題
五、浸取的工業應用
第八節 超臨界流體萃取
一、超臨界流體
二、超臨界流體萃取
三、超臨界萃取的實驗裝置與萃取方式
四、超臨界流體萃取條件的選擇
五、超臨界流體萃取的基本過程
六、超臨界流體萃取的應用實例
第九節 萃取技術應用及研究進展
一、雙水相萃取技術應用及研究進展
二、液膜萃取技術應用及研究進展
三、反膠團萃取技術應用及研究進展
四、超臨界流體萃取技術應用及研究進展
思考題
第六章 膜分離過程
第一節 概述
一、膜分離過程的概念和特徵
二、膜過程分類
三、分離膜
第二節 壓力驅動膜過程
一、反滲透和納濾
二、超濾和微濾
第三節 電推動膜過程——電滲析
一、電滲析的基本原理
二、電滲析傳遞過程及影響因素
三、電滲析膜
四、應用
第四節 膜接觸器——膜萃取
一、膜萃取的基本原理
二、膜萃取的傳質過程
三、膜萃取過程影響因素
四、應用
第五節 其他膜分離過程
一、濃差推動膜過程——滲透蒸發
二、溫差推動膜過程——膜蒸餾
第六節 膜分離過程裝置
一、濾筒式膜組件
二、板框式膜組件
三、螺旋卷式膜組件
四、管式膜組件
五、毛細管式膜組件
六、中空纖維式膜組件
思考題
第七章 吸附與離子交換
第一節 概述
一、吸附過程
二、吸附與離子交換的特點
第二節 吸附分離介質
一、吸附劑
二、離子交換劑
第三節 吸附與離子交換的基本理論
一、吸附平衡理論
二、影響吸附的主要因素
三、離子交換平衡理論
第四節 基本設備與操作
一、固定床吸附操作
二、移動床吸附器
三、膨脹床吸附操作
四、流化床吸附操作
五、吸附器凈化效率的計算與選擇
思考題
第八章 色譜分離技術
第一節 色譜分離技術概述
一、色譜技術的基本概念
二、色譜法的分類
三、色譜系統的操作方法
第二節 吸附色譜法
一、吸附色譜基本原理
二、吸附薄層色譜法
三、吸附柱色譜法
第三節 分配色譜法
一、基本原理
二、分配色譜條件
三、分配色譜基本操作
四、分配色譜法的應用
第四節 離子交換色譜法
一、離子交換色譜技術的基本原理
二、離子交換劑的類型與結構
三、離子交換劑的理化性能
四、離子交換色譜基本操作
五、離子交換色譜的應用
第五節 親和色譜
一、親和色譜概述
二、親和色譜原理
三、親和色譜介質
四、親和色譜介質的制備
五、親和色譜的操作過程
六、影響親和色譜的因素
第六節 色譜分離技術的應用
一、親和色譜的應用
二、離子交換色譜的應用
三、吸附色譜的應用
四、分配色譜的應用
五、多種色譜技術的組合應用
思考題
第九章 離心技術
第一節 離心分離原理
一、離心沉降原理
二、離心過濾原理
第二節 離心分離設備
一、離心分離設備概述
二、離心沉降設備
三、離心過濾設備
四、離心分離設備的放大
第三節 超離心技術
一、超速離心技術原理
二、超速離心技術分類
三、超速離心設備
第四節 離心技術在生物分離中的應用
一、離心技術在生物分離應用中的注意事項
二、離心分離的優缺點
三、離心機的選擇
四、離心在生物分離中的應用
思考題
第十章 濃縮、結晶與乾燥
第一節 蒸發濃縮工藝原理與設備
一、蒸發濃縮工藝
二、蒸發濃縮設備
第二節 結晶工藝原理和設備
一、結晶操作工藝原理
二、結晶設備
第三節 乾燥工藝原理與設備
一、乾燥工藝原理
二、乾燥設備
思考題
主要參考文獻

J. 1，為何要進行原料預處理原料預處理的方法有哪些2，生物工程設備的發展趨勢

摘要 1、原料品質的好壞，對塑件的質量影響甚大，為此，對原料應進行相應的預處理。2、 (1) 原料的檢驗 從市場上購回的原料是否符合生產要求，尚難認定，需要通過檢驗來確認、主要有以下內容。 1) 確認所用原料的品種、規格、牌號等與所要求的參數相符合。 2) 確認原料的色澤、顆粒形狀及均勻性與所要求的相符，原料中不能夾雜雜質。 3) 確認原料的物理性能，如流動性、熱穩定性、含水量、收縮率、熔融指數等符合要求。 (2) 原料的造粒和染色 如果原料是粉料，有時還需進行造粒，如塑件要求帶色，則要對原料進行染色，常用的染色法有以下三種： 1) 浮染法。將原料和著色劑按一定比例拌勻或直接加入注射機料斗中。此法簡單適用，但僅適用混煉、攪拌效果較好的螺桿式注塑機。 2) 混合法。將原料和著色劑按比例要求裝入混合機，再加人適量濕潤劑攪拌混合均勻，此法因用專門混合機染色，故效果較浮染法好。 3) 造粒法。將上述經過染色的物料裝入擠出造粒機造粒，使著色劑更加均 勻分布，此法對原料為粉料時，可將造粒與染色一起進行。 (3) 原料的乾燥 1) 乾燥的原因。各種塑料顆粒需含不同程度的水分及易揮發性物質，它們的存在常使塑料在高溫下產生交聯和降解，造成塑件的性能及外觀質量下降，因此，對這類塑料要進行乾燥，如PA、PC、PSF、PMMA、PPO等含濕量大， 是必須乾燥的；但對含濕量少的塑料，如PE、PP、POM等，如包裝完好，一般可不進行乾燥。 2) 乾燥的方法。乾燥的方法很多，應根據塑料性能、生產批量和具體乾燥設備條件進行選擇：對於小批量生產時，可用熱風循環烘箱和紅外熱烘箱乾燥；對於在高溫下易氧化變色的塑料，如PA，可用真空烘箱乾燥；對於大批量生產時，可用沸騰乾燥和氣流乾燥等。 3) 乾燥的溫度。溫度越高，乾燥越快，但乾燥溫度不能超過塑料的熱變形溫度，否則，粒料會變軟，粘結成團，造成加料困難，一般為100℃左右。 4) 乾燥的時間。較長的乾燥時間有利於提高乾燥效果，但過長則不經濟， 而且對熱穩性差的塑料，還易引起高溫變色。 5) 乾燥料層的厚度。由於塑料導熱性差，若料層過厚，則難乾燥均勻。