萃取与离子交换朱屯

A. 生物质吸附剂吸附重金属离子后，应该怎么处理

生物质吸附剂吸附重金属离子后，应该怎么处理
含重金属废水处理：为使污水中所含的重金属达到排水某一水体或再次使用的水质要求，对其进行净化的过程。

目前，重金属废水处理的方法大致可以分为三大类：(1)化学法；(2)物理处理法；(3)生物处理法。

化学法
化学法主要包括化学沉淀法和电解法，主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理，化学法是目前国内外处理含重金属废水的主要方法。
2.1.1化学沉淀法
化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理，产生的沉淀物必须很好地处理与处置，否则会造成二次污染。
2.1.2电解法
电解法是利用金属的电化学性质，金属离子在电解时能够从相对高浓度的溶液中分离出来，然后加以利用。电解法主要用于电镀废水的处理，这种方法的缺点是水中的重金属离子浓度不能降的很低。所以，电解法不适于处理较低浓度的含重金属离子的废水。
2.1.3螯合法[1]
螯合法又称高分子离子捕集剂法,是指在废水处理过程中通过投加适量的重金属捕集剂,利用捕集剂与金属离子铅、镉结合时形成相应的螯合物的原理实现铅、镉的去除分离。该反应能在常温和较大pH范围(3?11)下发生,同时捕集剂不受共存重金属离子的影响。因此该方法去除率高,絮凝效果佳,污泥量少且整合物易脱水。
2.1.4纳米重金属水处理技术
纳米材料因其比表面积远超普通材料，故同一种物质将会显示出不同的物化特型，很多新型的纳米材料都不断地在水处理行业中实验、实践。被环保部、科技部、工信部、财政部四部委联合审批立项为“2011年国家重大科技成果转化项目”———纳米水处理工艺及系列产品，在江西铜业股份有限公司应用取得了历史性的突破，填补了国内空白。
国内通常采用的重金属废水处理方法，包括石灰中和法和硫化法等。这些传统的处理工艺，虽然可以将废水中的重金属去除掉，但是处理效果并不稳定，处理后回收的清水水质仍难以确保稳定达标排放，而且还会产生二次污染。纳米重金属水处理技术不仅能使处理后的出水水质优于国家规定的排放标准且稳定可靠，投资成本和运行成本较低，与水中重金属离子反应快，吸附、处理容量是普通材料的10倍到1000倍，而且使沉淀的污泥量较传统工艺降低50%以上，污泥中杂质也少，有利于后续处理和资源回收。有数据显示，同样是每日处理300立方米重金属污水量，传统工艺每天要产生25吨石灰渣污泥，而采用纳米技术后每月只产生25吨纳米金属泥。尤其值得关注的是，这种污泥中的重金属单位含量提高了30倍。若以铜冶炼厂的废水处理为例，其回收的纳米铜泥品位已达到20%，完全可以作为铜矿资源再生利用。

物理处理法
物理处理法主要包含溶剂萃取分离、离子交换法、膜分离技术及吸附法。
2.2.1溶剂萃取分离
溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触，可连续操作，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在，例如在酸性条件下，与萃取剂发生络合反应，从水相被萃取到有机相，然后在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。
2.2.2离子交换法
离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换，达到去除废水中重金属离子的方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂等。几年来，国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现，在电镀废水深度处理、高价金属盐类的回收等方面，离子交换法越来越展现出其优势。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法，处理容量大，出水水质好，可回收重金属资源，对环境无二次污染，但离子交换剂易氧化失效，再生频繁，操作费用高。
2.2.3膜分离技术
膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法，实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。
2.2.4吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择，传统吸附剂是活性炭。还有黏土类吸附剂粉、煤灰吸附剂、生物质基材料和[1] 树脂基吸附材料。活性炭有很强吸附能力，去除率高，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，价格贵，应用受到限制。近年来，逐渐开发出有吸附能力的多种吸附材料。有相关研究表明，壳聚糖及其衍生物是重金属离子的良好吸附剂，壳聚糖树脂交联后，可重复使用10次，吸附容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对Pb2+、Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力，处理后废水中重金属含量显著低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿物吸附剂，铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr 6+的去除率达到99%，出水中Cr 6+含量低于国家排放标准，具有实际应用前景。

生物处理法
生物处理法是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，包括生物吸附、生物絮凝、植物修复等方法。
2.3.1生物吸附
生物吸附法是指生物体借助化学作用吸附金属离子的方法。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用，并且具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等优点，是一种比较经济的吸附剂。用生物吸附法从废水中去除重金属的研究，美国等国家已初见成效。有研究者预处理假单胞菌的菌胶团后，将其固定在细粒磁铁矿上来吸附工业废水中Cu，发现当浓度高至100 mg/L时，除去率可达96%，用酸解吸，可以回收95%铜，预处理可以增加吸附容量。但生物吸附法也存在一些不足，例如吸附容量易受环境因素的影响，微生物对重金属的吸附具有选择性，而重金属废水常含有多种有害重金属，影响微生物的作用，应用上受限制等，所以还需再进行进一步研究。
2.3.2生物絮凝
生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝法的开发虽然不到20年，却已经发现有17种以上的微生物具有较好的絮凝功能，如霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等，并且大多数微生物可以用来处理重金属。生物絮凝法具有安全无毒、絮凝效率高、絮凝物易于分离等优点，具有广阔的发展前景。
2.3.3植物修复法
植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量， 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属，主要有三部分组成：
(1)利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀
或富集有毒金属： (2)利用金属积累植物或超积累植物降
低有毒金属活性，从而可减少重金属被淋滤到地下或通过
空气载体扩散： (3)利用金属积累植物或超积累植物将土
壤中或水中的重金属萃取出来，富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条，降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类植物、草本植物、木本植物等。
藻类净化重金属废水的能力主要表现在对重金属具有很强的吸附力。褐藻对Au的吸收量达400mg/g，在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%~90%。浩云涛等分离筛选获得了一株高重金属抗性的椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)，并研究了不同浓度的重金属铜、锌、镍、镉对该藻生长的影响及其对重金属离子的吸收富集作用。结果显示，该藻Zn 和Cd 具有很高的耐受性。对四种重金属的耐受能力依次为锌>镉>镍>铜。该藻对重金属具有很好的去除效果，15μmol/L Cu2+、300μmol/L Zn2+、100μmol/L Ni2+、30μmol/L Cd2+浓度72h处理，去除率分别达到40.93%、98.33%、97.62%、86.88%。由此可见，此藻类可应用于含重金属废水的处理。
草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。风眼
莲(Eichhoria crassipes Somis)是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物，它具有生长迅速，既能耐低温、又能耐高温的特点，能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。张志杰等的研究结果表明，干重lkg的风眼莲在7～l0d可吸收铅3.797g、镉3.225g。周风帆等的 研究发现风眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。香蒲(Typhao rientaliS Pres1)也是一种净化重金属的优良草本植物，它具有特殊的结构与功能，如叶片成肉质、栅栏组织发达等。香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境并能自我调节某些生理活动， 以适应污染毒害。招文锐等研究了宽叶香蒲人工湿地系统处理广东韶关凡口铅锌矿选矿废水的稳定性。历时10年的监测结果表明，该系统能有效地净化铅锌矿废水。未处理的废水含有高浓度的有害金属铅、锌、镉经人工湿地后，出水口水质明显改善，其中铅、锌、镉的净化率分别达99．0%，97．%和94．9%，且都在国家工业污水的排放标准之下。此外，还有很多草本植物具有净化作用，如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。
采用木本植物来处理污染水体，具有净化效果好，处理量大，受气候影响小，不易造成二次污染等优点，越来越受到人们的重视。胡焕斌等试验结果表明，芦苇和池杉两种植物对重金属铅和镉都有较强富集能力，而木本植物池杉比草本植物芦苇具有更好的净化效果。周青等研究了5种常绿树木对镉污染胁迫的反应，实验结果表明，在高浓度镉胁迫下，5种树木叶片的叶绿素含量、细胞质膜透性、过氧化氢酶活性及镉富集量等生理生化特性均产生明显变化，其中，黄杨、海桐,杉木抗镉污染能力优于香樟和冬青。以木本植物为主体的重金属废水处理技术，能切断有毒有害物质进入人体和家畜的食物链，避免了二次污染，可以定向栽培，在治污的同时，还可以美化环境，获得一定的经济效益，是一种理想的环境修复方法。

B. 有机化合物分离技术都有哪些

传统方法包括蒸馏，萃取，重结晶，柱层析，仪器方法（制备级别的液相色谱）

另外在分离一些天然有机化合物的时候
还可能用到排阻色谱，葡聚糖凝胶柱分离，离子交换色谱等
用于大分子的分离会用到高速离心，凝胶电泳（分离蛋白质等常用），超滤/纳滤（用于药物分子的预处理）等等

C. p507怎样合成的

那个东西是江苏东台安丰人袁承业合作弄得
袁承业，1924年8月14日出生，浙江省上虞县人。1948年毕业于国立药学专科学校。1955年获苏联科学副博士学位。1956年到中国科学院上海有机化学研究所工作至今。1997年当选为中国科学院院士，为解决我国国防工业的急需，他于1958年建立与领导了核燃料苹取研究组与合作者成功研制出结构有特色、性能优越的新型高效萃取剂P350，获国家发明三等奖。与合作者完成了P507萃取剂的研制，并用于经济建设，他于70年代解决了P507工业化生产的关键问题，使我国P507的工业应用较国外早五六年。同时，将它应用于单一稀土的生产及钻镍分离，获国家科技进步奖二等奖。以后又在合成方法上作了改进，为降低成本、提高质量创造了条件，获国家发明奖三等奖。他领导的研究组成功地用萃取法解决了三废治理中的分离问题，分别获国家发明奖三等奖及国家科技进步奖三等奖。他与合作者在大量实验数据基础上进行“萃取剂的结构与性能研究”，提出萃取剂分子中取代基的极性效应、空间位阻及溶解度是决定其性能的重要因素。为此，获国家自然科学奖二等奖。以后又用量子化学、分子力学、模式识别、因子分析及相关分析处理苹取剂的化学结构与性能的关系，从而将萃取剂化学提高到一个新水平。他和他的研究生研究成功氨基膦酸及磷肽多种合成方法，对它们的不对称合成也获得开创性成果。他是国际专业学术刊物《杂原子化学》、《磷、流与硅》、《溶剂萃取与离子交换》的编委。发表学术论文290余篇，其中半数以上发表在国外著名杂志上。

D. 生物制药工艺流程有没有个标准

总的标准没有，但每个具体工艺有具体的标准。生物制药根据不同的工艺路线都会有不同的工艺流程;
比如赛多利斯的集成解决方案项目团队从概念设计到最终现场验收，共有六大实施步骤。（第1步工艺优化——第2步：工艺建模——第3步：概念设计——第4步：基础工程设计——第5步：详细工程设计——第6步：项目执行);在完成工艺设计和详细工程设计后，赛多利斯的认证团队将组装完整的生物工艺设备，并在设施中进行全面的硬件、湿件（一次性系统）和软件检测。
IQ/OQ 以及 PQ 是证明功能和性能的必要条件。检测计划经联合确定，获得了具有里程碑意义的“FAT 批准”。所有必需的检测将在发货和调试后，在 SAT 期间完成。
为了确保在早期工艺阶段中实施的技术满足未来的法规要求，会仔细跟踪不断变化的行业监管要求，赛多利斯的专家也会积极参与标准组织（ASTM、ASME BPE、USP等），致力于制定面向未来的一次性技术检测标准。一次性用品的现行标准（已与标准组织一起采用草案格式）包括：可提取物、颗粒、完整性测试和细胞生长。

E. 含重金属废水处理的主要技术有膜分离法吗

有的。其中还主要包含溶剂萃取分离、离子交换法及吸附法。

溶剂萃取分离

溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液液接触，可连续 操作，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取
剂，废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在，例如在酸性条件 下，与萃取剂发生络合反应，从水相被萃取到有机相，然后在碱性条
件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作 时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过
程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性， 应用受到很大的限制。

离子交换法

离子交换法是重金属离子与离子交换剂进行交换，达到去除废水中 重金属离子的方法。常用的离子交换剂有阳离子交换树脂、阴离子交
换树脂、螯合树脂等。几年来，国内外学者就离子交换剂的研制开发 展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现，在电镀废水深
度处理、高价金属盐类的回收等方面，离子交换法越来越展现出其优 势。离子交换法是一种重要的电镀废水治理方法，处理容量大，出水
水质好，可回收重金属资源，对环境无二次污染，但离子交换剂易氧 化失效，再生频繁，操作费用高。

膜分离技术

膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改 变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，
包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下，利用阴阳离子 交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离 的一种物理化学过程。
隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而 进行电解的方法，实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上
述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。

吸附法

吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效 方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择，传统吸附剂是活性炭。活
性炭有很强吸附能力，去除率高，但活性炭再生效率低，处理水质很 难达到回用要求，价格贵，应用受到限制。近年来，逐渐开发出有吸
附能力的多种吸附材料。有相关研究表明，壳聚糖及其衍生物是重金 属离子的良好吸附剂，壳聚糖树脂交联后，可重复使用 10 次，吸附
容量没有明显降低。利用改性的海泡石治理重金属废水对 Pb2+、 Hg2+、Cd2+ 有很好的吸附能力，处理后废水中重金属含量显著低于 污水综合排放标准。
另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的粘土矿 物吸附剂， 铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对 Cr 6+的去除率达到 99%， 出水中 Cr
6+含量低于国家排放标准，具有实际应用前景。

F. 试分析电渗析分离法与离子交换分离法和电泳分离法的区别与联系

一类单元操作的传质为各种均匀混合物的主要理论依据。早在公元前，人们会知道从矿石，这是最早的传质应用中的分离过程的植物提取金属和药品的方法。在现代化工产业的发展过程中，质量分离过程中发挥了特别重要的作用。如：传质分离，得到氮纯氢气体混合物，氨的工业生产，能够;的原油被分离，以获得各种燃料油，润滑油和石化原料，这是基础石化;类似地，无分离和纯化，以获得高纯度的乙烯，丙烯，丁二烯，氯乙烯单体，就不可能生产出各种合成树脂，合成橡胶，纤维和合成纤维。几乎没有一个化学生产过程中不需要的原料或反应产物分离和纯化。用作传质分离装置参天塔是化工厂的最明显的迹象，并在分离过程的传质的应用不限于化学工业中，范围例如核工业用各种分离方法提取核燃料，以及治疗后的废物。它可以在现代生活中可以说，从航天飞机到海底，从生物的化学物质对环境的保护，从所述混合物分离分不开的。
通过物理和化学原理，在工业和质量分离的分离过程通常使用可分为平衡和速率分离分为两类：由单独的媒体的装置
平衡分离方法（如热，溶剂和吸附剂） ，以使所有相混合物体系的两相系统中，然后在混合物中的成分是在这两个阶段的相位平衡是不等同于根据所取得的分离的分配。根据状态可分为两个阶段：①气体（蒸汽）的液体传质过程，如蒸馏，吸收; ②液 - 液传质过程，诸如萃取; ③气（汽）固传质过程，如吸附，色层分离，分离泵参数; ④液固传质过程，如浸出，吸附，离子交换层析，分离和泵的其它参数。在这两个阶段的时候
平衡，您可以使用平衡的比例（或分配系数）文的关系，组分浓度，说：
其中yi和喜表示分两期组分i的浓度。对于命名为x和y相，根据气体或称为相汽相，萃取液萃取为y相的吸收，蒸馏的习惯。在一般情况下，平衡比取决于两相的组合物的温度和压力线的特性。 Ki和KJ的比例的两种组分的i和j平衡比称为分离因子αij：
在一些传质分离的过程中，该分离因子往往有专门的名称。例如：被称为蒸馏的相对挥发;被称为选择性提取系数。平衡一般比文价值观的分子较大，所以αij大于一。只要这两种组分的平衡比是不相等的（即αij≠1），可以通过平衡分离方法来分离，αij越大越容易分离。均衡的比例，最系统的分离系数并不大，平衡，可实现一次接触分离是非常有限的，你需要采取行动，以提高多级逆流分离。以适应各种系统和操作条件和分离的要求，以提供多种不同类型的传质设备中的相应的使用。下，在分离过程中的驱动力
率（密度差，压力差，温度差，像差量的电势）的效果，有时具有选择性渗透膜，利用各成分的扩散率，实现组间差异的分离点。原料及这些方法的加工产品通常属于相同的相位，只在该组合物的差异。的分离方法的速率可分为：①膜分离，如超滤，反渗透，渗析和电渗析。 ②场分离，如电泳，热扩散，超速离心分离。
差分分离膜分离和场：前者与分离两种流体的膜，后者不被挪用。不同类型的分离过程率，分别使用不同的设备和不同的方法来设计的计算和操作控制。
Outlook和质量分离过程蒸馏，吸附，萃取，有些单位已与经营的非常广泛的悠久历史，并进行了大量的研究，积累了丰富的运作经验和信息。但是，进一步研究这些过程的机理和传质规律，高效传质设备，研究开发和掌握他们的放大规律，改进和其他设备的设计计算方法，仍然有许多工作要做。能耗和大规模分离过程，并且常常构成了单位能耗的主要部分，因此降低了能源消耗和质量分离的过程中，引起了普遍的关注。膜分离是一个新的领域，一类分离，稀溶液处理的分离，生化产品，节约能源，不污染产品，已显示出其优越性。研究和开发新的分离方法的开发，在组合使用，以提高工作效率，以及利用化学反应的要被分离的各种分离方法，是非常值得关注的发展方向。

G. 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作

全书共十章，包括发酵液的预处理、细胞的分离、沉淀、萃取、膜技术、吸附与离子交换、色谱技术、离心、生物产品的浓缩结晶与干燥等生物产品分离纯化过程所涉及的全部技术内容。本书通俗易懂、深入浅出，可读性较强。

本书可作为高等院校相关专业本科生的教材，也可供从事生物分离工程工作及研究的有关人员参考。

前言

第一章 绪论

第一节 生物分离工程的性质、内容与分类

一、生物分离工程的性质

二、生物分离工程的研究内容

三、生物分离过程的分类

第二节 生物分离工程的一般流程

一、发酵液的预处理

二、产物的提取

三、产物的精制

四、成品的加工处理

五、生物分离纯化工艺过程的选择依据

第三节 生物分离过程的特点

一、生物分离过程的体系特殊

二、生物分离过程的工艺流程特殊

三、生物分离过程的成本特殊

第四节 生物分离工程的发展趋势

一、生物分离工程的发展趋势

二、生物分离工程研究应注意的问题

思考题

第二章 发酵液的预处理

第一节 发酵液预处理的方法

一、发酵液的一般特征

二、发酵液预处理的目的和要求

三、发酵液预处理的方法

第二节 发酵液的过滤，

一、发酵液过滤的目的

二、影响发酵液过滤的因素

三、发酵液过滤的方法

四、提高过滤性能的方法

五、过滤介质的选择

六、过滤操作条件优化

七、过滤设备

思考题

第三章 细胞分离技术

第一节 细胞分离

一、过滤

二、离心沉降

第二节 细胞破碎

一、细胞壁的结构

二、细胞破碎动力学

三、细胞破碎的方法

第三节 胞内产物的溶解及复性

一、包含体及其形成

二、包含体的分离和溶解

三、蛋白质复性

思考题

第四章 沉淀技术

第一节 概述

第二节 蛋白质表面性质

一、蛋白质表面的亲水性和疏水性

二、蛋白质表面的电荷

三、蛋白质胶体的稳定性

第三节 蛋白质沉淀方法

一、盐析法

二、有机溶剂沉淀法

三、等电点沉淀法

四、非离子多聚物沉淀法

五、变性沉淀

六、生成盐类复合物的沉淀

七、亲和沉淀

八、SIS聚合物与亲和沉淀

第四节 沉淀技术应用

一、蛋白质

二、多糖

三、茶皂甙纯化工艺研究

四、杜仲水提液中氯原酸的提取

思考题

第五章 萃取技术

第一节 基本概念

一、萃取的概念、特点及分类

二、分配定律

三、分配系数、相比、分离系数

第二节 液液萃取的基本理论与过程

一、液液萃取的基本原理

二、液液萃取类型及工艺计算

第三节 有机溶剂萃取

一、有机溶剂萃取分配平衡

二、影响有机溶剂萃取的因素

三、有机溶剂萃取的设备及工艺过程

第四节 双水相萃取

一、双水相体系的形成

二、相图

三、双水相中的分配平衡

四、影响双水相分配系数的主要因素

五、双水相萃取的设备及工艺过程

第五节 液膜萃取

一、液膜及其分类

二、液膜萃取机理

三、液膜分离操作

四、乳化液膜分离技术的工艺流程

五、液膜分离过程潜在问题

六、液膜分离技术的应用

第六节 反胶团萃取

一、胶团与反胶团

二、反胶团萃取

三、反胶团制备

四、反胶团萃取的应用

第七节 液固萃取

一、液固萃取过程

二、液固萃取类型

三、浸取的影响因素

四、浸取的其他问题

五、浸取的工业应用

第八节 超临界流体萃取

一、超临界流体

二、超临界流体萃取

三、超临界萃取的实验装置与萃取方式

四、超临界流体萃取条件的选择

五、超临界流体萃取的基本过程

六、超临界流体萃取的应用实例

第九节 萃取技术应用及研究进展

一、双水相萃取技术应用及研究进展

二、液膜萃取技术应用及研究进展

三、反胶团萃取技术应用及研究进展

四、超临界流体萃取技术应用及研究进展

思考题

第六章 膜分离过程

第一节 概述

一、膜分离过程的概念和特征

二、膜过程分类

三、分离膜

第二节 压力驱动膜过程

一、反渗透和纳滤

二、超滤和微滤

第三节 电推动膜过程——电渗析

一、电渗析的基本原理

二、电渗析传递过程及影响因素

三、电渗析膜

四、应用

第四节 膜接触器——膜萃取

一、膜萃取的基本原理

二、膜萃取的传质过程

三、膜萃取过程影响因素

四、应用

第五节 其他膜分离过程

一、浓差推动膜过程——渗透蒸发

二、温差推动膜过程——膜蒸馏

第六节 膜分离过程装置

一、滤筒式膜组件

二、板框式膜组件

三、螺旋卷式膜组件

四、管式膜组件

五、毛细管式膜组件

六、中空纤维式膜组件

思考题

第七章 吸附与离子交换

第一节 概述

一、吸附过程

二、吸附与离子交换的特点

第二节 吸附分离介质

一、吸附剂

二、离子交换剂

第三节 吸附与离子交换的基本理论

一、吸附平衡理论

二、影响吸附的主要因素

三、离子交换平衡理论

第四节 基本设备与操作

一、固定床吸附操作

二、移动床吸附器

三、膨胀床吸附操作

四、流化床吸附操作

五、吸附器净化效率的计算与选择

思考题

第八章 色谱分离技术

第一节 色谱分离技术概述

一、色谱技术的基本概念

二、色谱法的分类

三、色谱系统的操作方法

第二节 吸附色谱法

一、吸附色谱基本原理

二、吸附薄层色谱法

三、吸附柱色谱法

第三节 分配色谱法

一、基本原理

二、分配色谱条件

三、分配色谱基本操作

四、分配色谱法的应用

第四节 离子交换色谱法

一、离子交换色谱技术的基本原理

二、离子交换剂的类型与结构

三、离子交换剂的理化性能

四、离子交换色谱基本操作

五、离子交换色谱的应用

第五节 亲和色谱

一、亲和色谱概述

二、亲和色谱原理

三、亲和色谱介质

四、亲和色谱介质的制备

五、亲和色谱的操作过程

六、影响亲和色谱的因素

第六节 色谱分离技术的应用

一、亲和色谱的应用

二、离子交换色谱的应用

三、吸附色谱的应用

四、分配色谱的应用

五、多种色谱技术的组合应用

思考题

第九章 离心技术

第一节 离心分离原理

一、离心沉降原理

二、离心过滤原理

第二节 离心分离设备

一、离心分离设备概述

二、离心沉降设备

三、离心过滤设备

四、离心分离设备的放大

第三节 超离心技术

一、超速离心技术原理

二、超速离心技术分类

三、超速离心设备

第四节 离心技术在生物分离中的应用

一、离心技术在生物分离应用中的注意事项

二、离心分离的优缺点

三、离心机的选择

四、离心在生物分离中的应用

思考题

第十章 浓缩、结晶与干燥

第一节 蒸发浓缩工艺原理与设备

一、蒸发浓缩工艺

二、蒸发浓缩设备

第二节 结晶工艺原理和设备

一、结晶操作工艺原理

二、结晶设备

第三节 干燥工艺原理与设备

一、干燥工艺原理

二、干燥设备

思考题

H. 放射性同位素分析测定技术与方法

要利用放射性同位素体系测定岩石矿物的年龄就必须获得准确的母体、子体的量。由于岩石矿物是几乎含有周期表中83 个自然产出元素的复杂体系,尽管现代分析方法技术能较为精确地分析这些元素的含量,但一方面相对于年龄测定的准确度与精确度的要求来说,含量分析给出的精确度还是非常低的,另一方面这些元素分析给出的结果无法获得有关子体同位素的准确量值。如果微量元素平行样品分析最佳精确度≤10%,在放射性同位素定年中,以埃迪卡拉-寒武纪分界 542Ma 为例,年龄测定误差在±54Ma,那么测定的地质事件可能属于寒武纪/奥陶纪边界或新元代埃迪卡拉纪。显然这种分析误差在放射性同位素定年中是不可接受的。同时自然界一些放射成因子体存在同量异位素,它们叠加在一起将造成对放射成因子体的错误定量。

对岩石矿物的放射性定年,首先须将它们完全分解。对于硅酸盐类矿物一般用氢氟酸+硝酸、硫化物与自然金属类用硝酸或王水、碳酸盐类用盐酸,在聚四氟乙烯密封溶样罐中加热分解。由于即使是优级纯的化学试剂本身也含有一定的杂质元素,为了降低这些杂质元素及其同位素对样品结果的影响,所用试剂均应亚沸蒸馏为超纯试剂。同时因为空气中也含有低浓度的金属元素,实验室的空气需进行过滤并保持较室外环境稍高的压力。所用器皿多由纯石英或聚四氟乙烯制成。完全分解后的样品溶液根据测定对象的不同,要转移到不同的离子交换树脂上将待测元素与其他元素分离开,如 Rb-Sr与其他元素的分离由阳离子交换树脂;Sm-Nd先由阳离子交换树脂与其他元素分离,而后再由涂有己基二乙基磷酸氢 (HDEHP)的聚四氟乙烯粉末柱上由盐酸淋洗将 Sm 与 Nd 分离开;Pb 由氢溴酸加载到阴离子交换树脂上,通过盐酸淋洗与其他元素分离。其他定年系统,依元素化学性质的不同而采用不同的分离方法,如 Re-Os 在 Carius 管中由盐酸、硝酸分解样品,使Os 转化为 OsO₄ 由蒸馏而与 Re 分离;Re 则通过萃取与阳离子交换与其他元素分离(杜安道等,2001;屈文俊等,2003)。

为了准确获得母体、子体元素含量,通过在样品中定量加入人工富集某一同位素的相应元素稀释剂后进行分离测定,这种方法称为同位素稀释法 (陈岳龙等,2005),由这种方法测得的母体、子体元素含量精确度可达千分之几,远较其他分析方法的精确度高。

此外,一些特别的同位素体系可以通过样品先在反应堆中照射,将母体中的某一同位素转换成同量异位素,从而将母体、子体的测定在一次处理中完成。如将钾在反应堆中照射后,其中的³⁹ K 转变为³⁹ Ar,由于在自然界中³⁹ K、⁴⁰ K 的丰度比是恒定的,测定出³⁹ K的含量也就确定了⁴⁰ K的含量。而³⁹ Ar可与⁴⁰ K 的放射成因⁴⁰ Ar 子体在同一体系中完成测定。类似地还有Re-Os体系。

分离纯化后的单个元素要准确获得母体、子体元素的含量及子体中相应同位素的量就必须进行质谱分析。质谱分析就是将纯化后的单一元素加载在质谱计离子源的灯丝上,这种灯丝一般为铼带或钽带,通过增高灯丝电流使加载在其上的被分析元素发生电离形成带电粒子。这些带电粒子通过静电分析系统后到达扇形磁场中,通过磁场将不同质/荷比的粒子分离开,在信号接收端由法拉第杯或光电倍增管、电子倍增器记录不同质/荷比的离子流强度,即可得到相应同位素的量值。其原理如图6-2、式 (6-11)所示。

图6-2 扇形磁场质谱计基本结构示意图

实心圆与空心圆分别代表元素的轻、重同位素

地球化学

式中:r为质荷比为m/e的带电粒子运动半径;H为磁场强度;V为静电分析系统的电压。

质谱计一般发射出来的是正离子,通常称为热离子质谱计 (TIMS)。某些难电离为正离子的元素,如锇,形成氧化物后更容易电离为负离子。这种对负离子进行静电分析的极性与热离子质谱计相反,称为负热离子质谱计 (N-TIMS)。

离子源电离过程中,由于较轻的同位素相对于重同位素具较低的电离能,从而优先电离,造成测定过程随时间轻同位素电离越来越少、重同位素越来越多,这就是仪器测定过程中的同位素分馏效应。这种效应不校正,将会造成同位素分析中高达 1%的不可接受误差。这种分馏效应对于具有三个以上同位素,且其中两个自地球形成以来没有其他因素造成其同位素丰度发生变化的元素,可利用这两个同位素的理论值与实际测定值之间的差别进行分馏校正,称为内部分馏校正。以锶为例,在自然界有⁸⁴ Sr、⁸⁶ Sr、⁸⁷ Sr、⁸⁸ Sr 这 4 个同位素,其中⁸⁷ Sr由⁸⁷ Rb 的衰变而造成丰度有变化,但自地球形成以来⁸⁶ Sr、⁸⁸ Sr 的丰度没有其他因素使其增加或减少,因此⁸⁶ Sr/⁸⁸ Sr 是恒定的,国际上公认值为0.1194。将质谱测量中每次观测到的⁸⁶Sr/⁸⁸Sr比值与0.1194的偏差再除以相应同位素的质量差即可得到分馏因子 (F),即:

地球化学

⁸⁶ Sr、⁸⁸ Sr的质量差为1.996 ,获得⁸⁶ Sr/⁸⁸ Sr的观测值即可计算出单位质量分馏因子F ,由实测的( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr) _obs可由式(613)计算出真实的( ⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr) _true ,式中⁸⁶ Sr、⁸⁷ Sr的质量差Δ_mass=1.000。

地球化学

这种分馏校正可使⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr比值的内部分析精确度从大约1%提高到优于0.01%。这种分馏校正方式称为线性规律校正,对于一些更轻的同位素由指数分馏规律校正更为符合实际 (陈岳龙等,2005)。

对铅同位素分析或铷同位素稀释法测定无法使用内部分馏校正,这是因为铅的4 个同位素中有3 个具放射成因组分的影响,而不具固定的同位素比值;而铷只有 2 个同位素,加入稀释剂后这两个同位素的比值不同于天然体系的。在这种情况下,必须使用外部分馏校正。外部校正有两种方法,一是通过标准样品;二是通过加入双稀释剂到样品中达到间接的内部分馏校正。

由于同位素比值可以方便地校正测定过程中的同位素分馏影响,对于式 (6-10)在实际应用过程中均除以相应子体的某一稳定同位素而表示为同位素比值的关系。以 Sr 为例,可以表示为

地球化学

如果一组样品 (3 个以上)是同时形成的且具共同来源,它们形成后直到分析测定时体系始终处于封闭状态,它们在以母体/子体元素某同位素比值为横坐标、放射成因子体同位素/子体元素某同位素比值为纵坐标的图上应形成线性分布,该线性分布的斜率m (=e^λt-1)即可解出这一组样品的年龄,因此称为等时线;截距即为它们共同的初始子体同位素比值。

I. 生物分离工程的图书目录

前言
第一章 绪论
第一节 生物分离工程的性质、内容与分类
一、生物分离工程的性质
二、生物分离工程的研究内容
三、生物分离过程的分类
第二节 生物分离工程的一般流程
一、发酵液的预处理
二、产物的提取
三、产物的精制
四、成品的加工处理
五、生物分离纯化工艺过程的选择依据
第三节 生物分离过程的特点
一、生物分离过程的体系特殊
二、生物分离过程的工艺流程特殊
三、生物分离过程的成本特殊
第四节 生物分离工程的发展趋势
一、生物分离工程的发展趋势
二、生物分离工程研究应注意的问题
思考题
第二章 发酵液的预处理
第一节 发酵液预处理的方法
一、发酵液的一般特征
二、发酵液预处理的目的和要求
三、发酵液预处理的方法
第二节 发酵液的过滤，
一、发酵液过滤的目的
二、影响发酵液过滤的因素
三、发酵液过滤的方法
四、提高过滤性能的方法
五、过滤介质的选择
六、过滤操作条件优化
七、过滤设备
思考题
第三章 细胞分离技术
第一节 细胞分离
一、过滤
二、离心沉降
第二节 细胞破碎
一、细胞壁的结构
二、细胞破碎动力学
三、细胞破碎的方法
第三节 胞内产物的溶解及复性
一、包含体及其形成
二、包含体的分离和溶解
三、蛋白质复性
思考题
第四章 沉淀技术
第一节 概述
第二节 蛋白质表面性质
一、蛋白质表面的亲水性和疏水性
二、蛋白质表面的电荷
三、蛋白质胶体的稳定性
第三节 蛋白质沉淀方法
一、盐析法
二、有机溶剂沉淀法
三、等电点沉淀法
四、非离子多聚物沉淀法
五、变性沉淀
六、生成盐类复合物的沉淀
七、亲和沉淀
八、SIS聚合物与亲和沉淀
第四节 沉淀技术应用
一、蛋白质
二、多糖
三、茶皂甙纯化工艺研究
四、杜仲水提液中氯原酸的提取
思考题
第五章 萃取技术
第一节 基本概念
一、萃取的概念、特点及分类
二、分配定律
三、分配系数、相比、分离系数
第二节 液液萃取的基本理论与过程
一、液液萃取的基本原理
二、液液萃取类型及工艺计算
第三节 有机溶剂萃取
一、有机溶剂萃取分配平衡
二、影响有机溶剂萃取的因素
三、有机溶剂萃取的设备及工艺过程
第四节 双水相萃取
一、双水相体系的形成
二、相图
三、双水相中的分配平衡
四、影响双水相分配系数的主要因素
五、双水相萃取的设备及工艺过程
第五节 液膜萃取
一、液膜及其分类
二、液膜萃取机理
三、液膜分离操作
四、乳化液膜分离技术的工艺流程
五、液膜分离过程潜在问题
六、液膜分离技术的应用
第六节 反胶团萃取
一、胶团与反胶团
二、反胶团萃取
三、反胶团制备
四、反胶团萃取的应用
第七节 液固萃取
一、液固萃取过程
二、液固萃取类型
三、浸取的影响因素
四、浸取的其他问题
五、浸取的工业应用
第八节 超临界流体萃取
一、超临界流体
二、超临界流体萃取
三、超临界萃取的实验装置与萃取方式
四、超临界流体萃取条件的选择
五、超临界流体萃取的基本过程
六、超临界流体萃取的应用实例
第九节 萃取技术应用及研究进展
一、双水相萃取技术应用及研究进展
二、液膜萃取技术应用及研究进展
三、反胶团萃取技术应用及研究进展
四、超临界流体萃取技术应用及研究进展
思考题
第六章 膜分离过程
第一节 概述
一、膜分离过程的概念和特征
二、膜过程分类
三、分离膜
第二节 压力驱动膜过程
一、反渗透和纳滤
二、超滤和微滤
第三节 电推动膜过程——电渗析
一、电渗析的基本原理
二、电渗析传递过程及影响因素
三、电渗析膜
四、应用
第四节 膜接触器——膜萃取
一、膜萃取的基本原理
二、膜萃取的传质过程
三、膜萃取过程影响因素
四、应用
第五节 其他膜分离过程
一、浓差推动膜过程——渗透蒸发
二、温差推动膜过程——膜蒸馏
第六节 膜分离过程装置
一、滤筒式膜组件
二、板框式膜组件
三、螺旋卷式膜组件
四、管式膜组件
五、毛细管式膜组件
六、中空纤维式膜组件
思考题
第七章 吸附与离子交换
第一节 概述
一、吸附过程
二、吸附与离子交换的特点
第二节 吸附分离介质
一、吸附剂
二、离子交换剂
第三节 吸附与离子交换的基本理论
一、吸附平衡理论
二、影响吸附的主要因素
三、离子交换平衡理论
第四节 基本设备与操作
一、固定床吸附操作
二、移动床吸附器
三、膨胀床吸附操作
四、流化床吸附操作
五、吸附器净化效率的计算与选择
思考题
第八章 色谱分离技术
第一节 色谱分离技术概述
一、色谱技术的基本概念
二、色谱法的分类
三、色谱系统的操作方法
第二节 吸附色谱法
一、吸附色谱基本原理
二、吸附薄层色谱法
三、吸附柱色谱法
第三节 分配色谱法
一、基本原理
二、分配色谱条件
三、分配色谱基本操作
四、分配色谱法的应用
第四节 离子交换色谱法
一、离子交换色谱技术的基本原理
二、离子交换剂的类型与结构
三、离子交换剂的理化性能
四、离子交换色谱基本操作
五、离子交换色谱的应用
第五节 亲和色谱
一、亲和色谱概述
二、亲和色谱原理
三、亲和色谱介质
四、亲和色谱介质的制备
五、亲和色谱的操作过程
六、影响亲和色谱的因素
第六节 色谱分离技术的应用
一、亲和色谱的应用
二、离子交换色谱的应用
三、吸附色谱的应用
四、分配色谱的应用
五、多种色谱技术的组合应用
思考题
第九章 离心技术
第一节 离心分离原理
一、离心沉降原理
二、离心过滤原理
第二节 离心分离设备
一、离心分离设备概述
二、离心沉降设备
三、离心过滤设备
四、离心分离设备的放大
第三节 超离心技术
一、超速离心技术原理
二、超速离心技术分类
三、超速离心设备
第四节 离心技术在生物分离中的应用
一、离心技术在生物分离应用中的注意事项
二、离心分离的优缺点
三、离心机的选择
四、离心在生物分离中的应用
思考题
第十章 浓缩、结晶与干燥
第一节 蒸发浓缩工艺原理与设备
一、蒸发浓缩工艺
二、蒸发浓缩设备
第二节 结晶工艺原理和设备
一、结晶操作工艺原理
二、结晶设备
第三节 干燥工艺原理与设备
一、干燥工艺原理
二、干燥设备
思考题
主要参考文献

J. 1，为何要进行原料预处理原料预处理的方法有哪些2，生物工程设备的发展趋势

摘要 1、原料品质的好坏，对塑件的质量影响甚大，为此，对原料应进行相应的预处理。2、 (1) 原料的检验 从市场上购回的原料是否符合生产要求，尚难认定，需要通过检验来确认、主要有以下内容。 1) 确认所用原料的品种、规格、牌号等与所要求的参数相符合。 2) 确认原料的色泽、颗粒形状及均匀性与所要求的相符，原料中不能夹杂杂质。 3) 确认原料的物理性能，如流动性、热稳定性、含水量、收缩率、熔融指数等符合要求。 (2) 原料的造粒和染色 如果原料是粉料，有时还需进行造粒，如塑件要求带色，则要对原料进行染色，常用的染色法有以下三种： 1) 浮染法。将原料和着色剂按一定比例拌匀或直接加入注射机料斗中。此法简单适用，但仅适用混炼、搅拌效果较好的螺杆式注塑机。 2) 混合法。将原料和着色剂按比例要求装入混合机，再加人适量湿润剂搅拌混合均匀，此法因用专门混合机染色，故效果较浮染法好。 3) 造粒法。将上述经过染色的物料装入挤出造粒机造粒，使着色剂更加均 匀分布，此法对原料为粉料时，可将造粒与染色一起进行。 (3) 原料的干燥 1) 干燥的原因。各种塑料颗粒需含不同程度的水分及易挥发性物质，它们的存在常使塑料在高温下产生交联和降解，造成塑件的性能及外观质量下降，因此，对这类塑料要进行干燥，如PA、PC、PSF、PMMA、PPO等含湿量大， 是必须干燥的；但对含湿量少的塑料，如PE、PP、POM等，如包装完好，一般可不进行干燥。 2) 干燥的方法。干燥的方法很多，应根据塑料性能、生产批量和具体干燥设备条件进行选择：对于小批量生产时，可用热风循环烘箱和红外热烘箱干燥；对于在高温下易氧化变色的塑料，如PA，可用真空烘箱干燥；对于大批量生产时，可用沸腾干燥和气流干燥等。 3) 干燥的温度。温度越高，干燥越快，但干燥温度不能超过塑料的热变形温度，否则，粒料会变软，粘结成团，造成加料困难，一般为100℃左右。 4) 干燥的时间。较长的干燥时间有利于提高干燥效果，但过长则不经济， 而且对热稳性差的塑料，还易引起高温变色。 5) 干燥料层的厚度。由于塑料导热性差，若料层过厚，则难干燥均匀。