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生化工藝?yán)碚撜n復(fù)習(xí)提綱 第一章 緒論 ? 1.生物技術(shù)產(chǎn)品的特點(diǎn) ? （1）生物活性－結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ? （2）分布廣泛－胞內(nèi)胞外 ? （3）原始濃度偏低 ? （4）組分復(fù)雜 ? （5）產(chǎn)物穩(wěn)定性差 批間差異大 ? （6）質(zhì)量要求高（生物醫(yī)藥） ? （7）經(jīng)濟(jì)性 ? ? 2.生物分離純化技術(shù)的特點(diǎn) ? （1）環(huán)境復(fù)雜、分離純化困難 ? （2）含量低、工藝復(fù)雜 ? （3）穩(wěn)定性差、操作要求嚴(yán)格 ? （4）目標(biāo)產(chǎn)物最終的質(zhì)量要求很高 ? （5）終極產(chǎn)品純度的均一性與化學(xué)分離上純度的概念并不完全相同 ? （6）操作條件（環(huán)境）嚴(yán)格、無菌或密封 ? 3.生物分離純化技術(shù)選擇依據(jù) ? 目標(biāo)產(chǎn)物與雜志之間的生物學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)上的差異 ? ? 4.以發(fā)酵液為例，生物分離純化的一般工藝流程 ? 第二章 發(fā)酵液的預(yù)處理 ? 1.發(fā)酵液預(yù)處理目的 （1）改變料液性質(zhì),促進(jìn)固液分離，提高分離效率 （2）除去部分雜質(zhì)(雜蛋白和不溶性的多糖等），以利后續(xù)操作 （3）盡可能使產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到后處理的相(液）中，利于提取和精制的順利進(jìn)行。 ? 2.常見發(fā)酵液預(yù)處理方法 ? ①過濾特性的改善 ? a、加熱（降低黏度、去除雜蛋白） ? b、pH、稀釋 ? c、凝聚與絮凝（增大粒度） ? d、加助濾劑（改善過濾） ? ②雜質(zhì)的去除 ? a、去雜蛋白（等電點(diǎn)、變性劑、吸附） ? b、去多糖（酶解） ? c、去離子（沉淀） ? ? 3.凝聚、絮凝與鹽析 聯(lián)系： 絮凝、凝聚和鹽析都是使蛋白質(zhì)等膠體從溶 液中析出的方法，但其原理和方法有所不同。 區(qū)別： 絮凝是指通過聚電解質(zhì)的架橋作用，將溶液中的蛋白質(zhì)連接起來，增大蛋 白質(zhì)的尺度而不是蛋白沉淀。 凝聚和鹽析雖然都是采用無機(jī)鹽使蛋白質(zhì)沉淀，但凝聚所用的是含有高價(jià)離子的無機(jī)鹽，主要是由于蛋白質(zhì)與帶相反電荷的高價(jià)離子發(fā)生電荷中和作用而使得蛋白質(zhì)聚集沉淀，所以凝聚所需的鹽濃度很低。而鹽析使用的是中性鹽，主要依靠鹽離子的親水性，奪走與蛋白質(zhì)親和的水而沉淀，因而鹽析通常需要較高的鹽濃度。 ? 4.助濾劑-定義、原理 ? （1）定義： ? 助濾劑是一種質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒均勻，不可壓縮的，具有吸附膠體能力的惰性物質(zhì)。 ? （2）原理： ? 助濾劑具有吸附膠體能力，可以改變?yōu)V餅的結(jié)構(gòu)（使其成網(wǎng)狀），降低濾餅的可 ? 壓縮性（可壓縮變成部分可壓縮），從而降低過濾的阻力，加快過濾速度。 ? ? 5.改善過濾的方法 ? a. 降低黏度：加水稀釋和加熱 ? b. 調(diào)整pH ? c、加入反應(yīng)劑 ? d、加入助濾劑 ? e、增大懸浮顆粒體積 ? f、操作條件的改變 ? 6. 錯(cuò)流過濾（定義）：懸浮液在過濾介質(zhì)表面做切向流動(dòng)，利用流動(dòng)的剪切作用將過濾介質(zhì)表面的固體帶走的方 ? 1.細(xì)胞破碎的定義、方法有哪些？ ? 定義：用物理、化學(xué)、酶或機(jī)械的方法破壞細(xì)胞壁或細(xì)胞膜。 ? 方法： ? （1）機(jī)械破碎： 高壓勻漿法、珠磨法、超聲波破碎法、X-press法 ? （2）非機(jī)械破碎：酶溶法、化學(xué)試劑法、滲透壓沖擊法、反復(fù)凍融法、干燥法 ? ? 2.高速球磨與高壓勻漿的影響因素 ? 高速球磨：⑴攪拌速度 －適中 ? a. 破碎速率與外緣速度成正比（一定范圍） ? b.外緣速度增加，熱量與消耗的功率增加，產(chǎn)物失活率增加 ? ⑵細(xì)胞濃度－最佳 ? ⑶珠粒的大小、用量 ? a.珠粒越小，細(xì)胞破碎速度越快（太小，易于漂浮）－0.2mm。 ? b.用量越多，細(xì)胞破碎速度越快（80－90％填充密度） ? ⑷T－5-40℃ ⑸流量－小 (6)微生物 ? 高壓勻漿：a. T b.操作壓力 ? ? 3.細(xì)胞破碎方法的選擇依據(jù) ? (1) 目標(biāo)生化物質(zhì)的位置： ? (2) 目標(biāo)生化物質(zhì)對破碎條件的敏感性： ? (3) 破碎程度、目的 ? (4) 規(guī)模、經(jīng)濟(jì) ? 4.各破碎方法的原理及應(yīng)用 ? ? 5.包涵體（定義） 細(xì)菌表達(dá)的蛋白在細(xì)胞內(nèi)凝集，形成無活性的固體顆粒 第三章 固相析出分離技術(shù) ? 1.可逆沉淀與不可逆沉淀 ? 可逆沉淀：等電點(diǎn)沉淀、鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀； ? 不可逆沉淀：熱變性沉淀、重金屬鹽沉淀、有機(jī)酸沉淀 ? ? 2.鹽析-定義、原理及影響因素 ? 鹽析：在高濃度的中性鹽存在下，蛋白質(zhì)（酶）等生物大分子物質(zhì) ? 在水溶液中的溶解度隨鹽濃度的升高會(huì)急劇下降，并產(chǎn)生沉淀， ? 這種現(xiàn)象稱為鹽析。 鹽析原理a.鹽親水性大于pr親水性－破壞水化模 ? b.鹽離子中和pr分子表面電荷，靜電斥力減弱。 ? 影響因素： ? 鹽飽和度的影響、樣品濃度的影響、ph的影響、溫度的影響 ? 影響因素： ? (1)溶質(zhì)種類的影響： ? (2)溶質(zhì)濃度的影響： ? 蛋白質(zhì)濃度大，鹽的用量小，共沉作用明顯，分辨率低； ? 蛋白質(zhì)濃度小，鹽的用量大，共沉作用小、分辨率高 ? (3)pH值：影響蛋白質(zhì)表面凈電荷的數(shù)量 ? 通常調(diào)整體系pH值使其在pI附近；且pr穩(wěn)定性好 ? (4)鹽析溫度-常溫 ? 一般在高鹽濃度下，溫度升高，其溶解度反而下降 ? ? 3.有機(jī)溶劑沉淀-原理、常見沉淀劑（或條件）及影響因素 ? . 有機(jī)溶劑沉淀原理： ? （1）降低了溶質(zhì)的介電常數(shù)，使溶質(zhì)之間的靜電引力增加，從而出現(xiàn)聚集現(xiàn)象，導(dǎo)致沉淀。 ? （2）由于有機(jī)溶劑的水合作用，降低了自由水的濃度，降低了親水溶質(zhì)表面水化層的厚度，從而降低了親水性，導(dǎo)致脫水凝聚－破壞水化膜。 ? （3）加有機(jī)溶劑后，pr等分子的空間結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化，使內(nèi)部疏水基團(tuán)部分外露，并與有機(jī)溶劑的疏水基團(tuán)結(jié)合成疏水層，從而使蛋白沉淀。 ? 常用的有機(jī)溶劑沉淀劑（或條件）：乙醇（常用于蛋白質(zhì)、核酸、多糖等 ? 生物大分子的沉淀）、丙酮、甲醇 ? 影響因素：（1）溫度－預(yù)冷：低溫有利于防止溶質(zhì)變性；有利于提高收 ? 率（溶解度下降）；（有機(jī)溶劑溶于水放熱） ? （2）攪拌速度－散熱 ? （3）溶液pH值：目標(biāo)蛋白與雜質(zhì)帶有相同的電荷，pI附近； ? 穩(wěn)定性好 ? （4）離子強(qiáng)度: 離子強(qiáng)度低有利于沉淀，0.01－0.05mol/L ? （5）樣品濃度: 0.5－2% ? ?。喝軇┯昧看?，回收率低，但共沉淀作用小 濃：節(jié)省溶劑用量，共沉作用強(qiáng)，分辨率低 ? ? ? 4.沉淀與結(jié)晶的區(qū)別 ? 聯(lián)系：沉淀法與結(jié)晶法都是將溶質(zhì)以固體形式從溶液中析出的方法 ? 區(qū)別：沉淀是利用沉淀劑使所需提取的生化物質(zhì)或雜質(zhì)在溶液中的溶解 ? 度；結(jié)晶是 溶液中的溶質(zhì)在一定條件下，因分子有規(guī)則的排列而 ? 結(jié)合成晶體。兩者的區(qū)別在于構(gòu)成單位的排列方式不同，晶體的 ? 原子、離子或分子排列是規(guī)則的，而沉淀是不規(guī)則的。 ? ? 5.影響結(jié)晶的因素 ? (1)雜質(zhì)： ? a.促進(jìn)生長、抑制生長、影響晶體外形 b.其透經(jīng)不同：晶體內(nèi)、吸附在晶體表面、晶體與溶液界面上的液層 ? (2)攪拌：加速晶體生長、加速晶核的生成； ? (3)溫度：T升高有利于擴(kuò)散，增加結(jié)晶速度； ? (4)過飽和度：過飽和度增高一般使晶體生長速度增大，但粘度增大，結(jié) ? 晶速度受阻 ? ? 第四章 萃取技術(shù) ? 1.基本概念：萃取、反萃取、分配定律及分離系數(shù) ? 萃取:利用溶質(zhì)在互不相溶的兩相中溶解度(或分配系數(shù)）的不同而使溶質(zhì)得到化 ? 或濃縮的技術(shù)。 ? 反萃取:將目標(biāo)產(chǎn)物從有機(jī)相轉(zhuǎn)入水相的萃取操作。 ? 分配定律：在恒溫恒壓條件下，溶質(zhì)在互不相溶的兩相中達(dá)到分配平衡時(shí)，在兩相 ? 中的平衡濃度之比為常數(shù)。 ? 分離系數(shù)：萃取劑對溶質(zhì)A和B分離能力的大小可用分離因素β來表征 ? β＝Ka/Kb ? ? 2.各種萃取方式的流程圖(P135)與特點(diǎn) ? 特點(diǎn)： ? 單級萃取:操作簡單、快速，但對分配系數(shù)不大的產(chǎn)物分離時(shí)回收率低 ? 多級錯(cuò)流萃取:回收率較高、但溶劑用量大、產(chǎn)物濃度低、能耗較大 。 ? 多級逆流萃?。狠腿⌒矢撸腿∠嘀心繕?biāo)產(chǎn)物濃度高；溶劑用量少。 ? ? 3.有機(jī)溶劑萃?。? （1）影響因素（pH） a) 萃取劑的性質(zhì) b) 原溶劑（B）的 pH值對弱電解質(zhì)分配系數(shù)均具有顯著影響。弱酸性電解質(zhì)的分配系數(shù)隨pH降低(即氫離子濃度增大)而增大，而弱堿性電解質(zhì)則正相反。 c) 溫度－適宜 d) 鹽析 （2）萃取劑具備的條件 a) 萃取容量大（如青霉素） b) 有較高的選擇性 c) 不與目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，并且與水相不互溶； （d）與水相有較大的密度差，并且粘度小，表面張力適中，相分散和相分離較容易； （e）有鏈烴或芳烴，水溶性低 （f）價(jià)廉易得；容易回收和再利用； （7）毒性低，腐蝕性小，使用安全。 （3）乳化（定義、類型、形成條件、不利影響及消除方法） 定義：一種液體以細(xì)小液滴（分散相）的形式分散在另一互不相容的液體（連續(xù)相）中。類型——油包水（W/O ）型和水包油（O/W ）型兩大類 乳狀液形成的條件 a.互不相溶的兩相溶劑 b.表面活性劑使有機(jī)溶劑（油）和水的表面張力降低 不利影響:相分離困難；夾帶目的物，導(dǎo)致收率低 a) 去乳化方法：加熱、稀釋、吸附 b) 離心或過濾（乳化現(xiàn)象不嚴(yán)重 ） c) 加強(qiáng)電解質(zhì)，破壞乳狀液雙電層 d) 轉(zhuǎn)型：加相反的界面活性劑，促使乳狀液轉(zhuǎn)型。（如：對于o /w乳狀液，加親油性表面活性劑如SDS ，可使o /w向w/o轉(zhuǎn)化，但由于溶液條件不允許w/o的形成，從而達(dá)到破乳目的，相反對于w/o型乳濁液，加入親水性表面活性劑可達(dá)到破乳的目的）。 e) 加入表面活性更強(qiáng)的物質(zhì)，把界面活性劑替代出來的頂替法 f) 凝聚或絮凝等預(yù)處理 4.雙水相萃取 （1）雙水相萃取特點(diǎn) (a) 條件溫和，保留產(chǎn)物活性 (b) 通用性強(qiáng)（大分子及小分子萃?。? (c) 步驟簡單,可連續(xù)操作（除去細(xì)胞的同時(shí)純化蛋白質(zhì)）、易于放大 (d) 細(xì)胞碎片不需要去除 (e) 成本高 （2）雙水相形成的條件、相圖 條件：至少有一種親水性很強(qiáng)的高聚物，另一種可以是親水性很高的無機(jī)鹽或高聚物 相圖: （3）雙水相體系的類型及原因 類型：1、 兩種都是非離子型高聚物（PEG / DEX、聚丙二醇/ DEX等） 2、非離子型高聚物和離子型高聚物（羧甲基纖維素鈉/葡聚糖DEX） 3、兩種都是離子型高聚物（羧甲基纖維素鈉/羧甲基葡聚糖鈉） 4、高聚物和無機(jī)鹽（磷酸鹽、硫酸鹽等） 原因：1、聚合物/聚合物體系——高聚物不相容性 2、對于聚合物/無機(jī)鹽雙水相系統(tǒng)－主要是由于鹽析作用分相的 （4）聚合物的不相容性 （5）影響雙水相萃取的因素 1. 雙水相中聚合物組成的影響2. 雙水相中聚合物濃度影響 3.鹽與緩沖液 4.pH 5. 溫度的影響(離開臨界點(diǎn)遠(yuǎn)，不太敏感，粘度) 5.反膠團(tuán)萃取 ? （1）反膠團(tuán)萃取的特點(diǎn) a) 成本低 b) 選擇性好、萃取率和反萃取率高 c) 操作方便、放大容易 d) 萃取劑 (反膠團(tuán)相 )可循環(huán)利用 e) 蛋白質(zhì)不易變性等優(yōu)點(diǎn) f) 影響因素多 ? （2）膠團(tuán)與反膠團(tuán)的定義、結(jié)構(gòu)特征 膠團(tuán)：表面活性劑分子的兩親性質(zhì)使之在水溶液中能自發(fā)形成結(jié)構(gòu)有序的多分子聚集體反膠團(tuán)：是指當(dāng)油相中表面活性劑的濃度超過臨界膠束濃度后,其分子在非極性溶劑中自發(fā)形成的親水基向內(nèi)、疏水基向外的具有極性內(nèi)核(polarcore)的多分子聚集體 結(jié)構(gòu)特征：膠團(tuán)：極性頭向外，非極性頭向內(nèi)，形成非極性核，溶解非極性化合物 ? 反膠團(tuán)：極性頭向內(nèi)，非極性頭向外，形成極性核 （3）表面活性劑的結(jié)構(gòu)、種類 ? 結(jié)構(gòu)：表面活性劑是由親水憎油的極性基團(tuán)和親油憎水的非極 ? 種類：可分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和非離子型表面活性劑。 （4）反膠團(tuán)萃取的影響因素（pH、離子強(qiáng)度） a) 水相的pH值決定了蛋白質(zhì)表面電荷的狀態(tài)； b) 離子強(qiáng)度對萃取率的影響以下幾個(gè)方面： ? ①影響蛋白質(zhì)與表面活性劑極性基團(tuán)的靜電作用； ? ②影響反膠團(tuán)的大?。? ? ③離子進(jìn)入“微水池”影響其他溶質(zhì)的進(jìn)入。 c) 表面活性劑類型及濃度的影響 d) 離子種類對萃取的影響 e) 影響反膠束結(jié)構(gòu)的其他因素 ? 1）有機(jī)溶劑的影響 ? 2）溫度的影響 ? 3） 助表面活性劑 ? 6.超臨界流體萃取 ? （1）基本概念（夾帶劑、Tc、Tp） ? 超臨界流體（SCF）：溫度和壓力均超過臨界點(diǎn)時(shí)，物質(zhì)介于氣體和液體之間的一 ? 種特殊的非凝縮性的高密度流體。 ? 臨界溫度（Tc）：當(dāng)溫度超過Tc后，不管施加多大的壓力，都不能使氣體變?yōu)橐? ? 體→是氣體能夠液化的最高溫度。 ? 臨界壓力（pc）：是指在臨界溫度下，氣液平衡時(shí)的壓力。 ? 夾帶劑：在純流體中加入少量與被萃取物親和力強(qiáng)的組分，以提高其對被萃取組分 ? 的選擇性和溶解度→夾帶劑，也稱為改性劑或共溶劑。 ? （2）超臨界流體萃取原理 ? 原理：利用超臨界流體在臨界區(qū)附近，溫度和壓力微小的變化，而引起流體密度大 ? 的變化，而非揮發(fā)性溶質(zhì)在超臨界流體中溶解度大致和流體的密度成正比。 ? ? （3）超臨界流體的特性 ? a.無明顯的氣－液界面，既不是氣體，也不是液體；是一種氣液不分的狀態(tài)。 ? b.性質(zhì)介于氣體和液體之間 ? c.密度隨T、P變化明顯，溶質(zhì)的溶解度隨流體的密度增大而增大。（ ? （4）超臨界流體具備的條件 ? ①萃取劑需具有化學(xué)穩(wěn)定性，對設(shè)備沒有腐蝕性； ? ②臨界溫度不能太低或太高，最好在室溫附近或操作溫度附近： ? ③操作溫度應(yīng)低于被萃取溶質(zhì)的分解溫度或變質(zhì)溫度； ? ④臨界壓力低，可節(jié)約壓縮動(dòng)力費(fèi)； ? ⑤選擇性要好，容易得到高純度制品； ? ⑥溶解度要高，可以減少溶劑的循環(huán)量； ? ⑦萃取溶劑要容易獲取，價(jià)格要便宜。 ? ⑧當(dāng)在醫(yī)藥、食品等工業(yè)上使用時(shí)，萃取溶劑必須對人體沒有任何毒性，這一點(diǎn)也 ? 是很重要的。 ? （5）超臨界流體萃取工藝流程（3種） ? 1)等T法－依靠壓力變化的萃取分離法 ? a.萃取壺T＝分離壺T ? b.萃取壺P＞分離壺P ? 2)等壓法－依靠溫度變化的萃取分離法 ? a.萃取壺T＜分離壺T ? b.萃取壺P＝分離壺P ? 3)吸附法－用吸附劑進(jìn)行的萃取分離法 ? 在分離器中，經(jīng)萃取出的溶質(zhì)被吸附劑吸附，氣體經(jīng)壓縮后返回萃取器循環(huán)使用。 ? PS：a.方法（1）（2）主要用于萃取相溶質(zhì)為需要的精制品 ? b.方法（3）萃取相溶質(zhì)溶質(zhì)為需要除去的有害成分或雜質(zhì) ? ? 第五章 膜分離過程 ? 1.膜的分類 ? ⑴按膜的孔徑：微濾膜、超濾膜、反滲透膜、納濾膜 ? ⑵按膜的結(jié)構(gòu)：對稱性膜、非對稱性膜、復(fù)合膜等 ? ⑶按膜的材料：合成聚合物膜、無機(jī)材料膜等 ? ? 2.各種膜分離的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用 ? ①.微濾(MF)原理：利用微孔濾膜的篩分作用，在靜壓力差推動(dòng)下，將濾液中尺寸 ? 大小 0.01-10um的微生物和微粒子截留下來，實(shí)現(xiàn)溶液分離、 ? 濃縮的技術(shù)。 ? 特點(diǎn) ? ( I ) 微濾過程不受滲透壓影響 ? （II）滲透量遠(yuǎn)大于納濾、超濾、反滲透 ? （III）操作壓0.05-0.5MPa ? 應(yīng)用：（I）微生物的檢測（飲用水中大腸桿菌、醫(yī)藥制品細(xì)菌） ? （II）微粒子的檢測（注射劑中不容性異物） ? ②超濾(UF)原理：根據(jù)高分子溶質(zhì)之間或高分子與小分子溶質(zhì)之間相對分子質(zhì)量的 ? 差別進(jìn)行分離的方法。（相對分子質(zhì)量較小的溶質(zhì)和水分透過膜， ? 而相對分子質(zhì)量較大的溶質(zhì)被截留。） 特點(diǎn)：①膜材料本身無毒性，對所濾溶液及產(chǎn)品無害 ②除醋酸纖維素膜外，許多高分子合成膜均有較好的耐酸堿、耐溶劑性能 ③設(shè)備簡單經(jīng)濟(jì)，安裝操作方便 ④一次處理可完成濃縮及精制工作 ⑤超濾裝置整體為密閉系統(tǒng)，可減少污染機(jī)會(huì)，清洗消毒方便，可重復(fù)使用 ⑥操作過程無相變 ⑦操作過程不需要改變?nèi)芤旱膒h及離子強(qiáng)度 ⑧低壓操作，不引起截留物的切變損害，不形成氣溶膠，不引起產(chǎn)品變性或失活 應(yīng)用： UF膜的孔徑較MF膜小，主要用于處理不含固形成分的料液；純化濃縮大分 子物質(zhì)（蛋白質(zhì)、酶、病毒等） ? ③反滲透（RO)：若在溶液的一側(cè)施加一外壓，當(dāng)此壓力大于滲透壓時(shí)，迫使?jié)馊? ? 液中的溶劑反相（如B側(cè)溶液中 (水)透過到A側(cè)）透過膜向稀溶 ? 液一側(cè)擴(kuò)散。 ? 特點(diǎn) ? ①壓力（1.0－10MPa）大于超濾、微濾、納濾，膜孔致密。 ? ②溶劑從鹽類、糖類等濃溶液中透過膜。 ? 應(yīng)用：海水脫鹽、超純水制備、發(fā)酵液中溶劑的分離（乙醇、丙酮等）、濃縮AA、 ? 維生素等 ? ④納濾技術(shù) ? 納濾是介于反滲透與超濾之間的一種以壓力為驅(qū)動(dòng)力的新型膜分離過程。 ? 特點(diǎn)①在過濾分離過程中，它能截留小分子的有機(jī)物并可同時(shí)透析出鹽，即集濃縮 ? 與透析為一體； ? ②操作壓力低，因?yàn)闊o機(jī)鹽能通過納米濾膜而透析，使得納米過濾的滲透壓遠(yuǎn) ? 比反滲透為低，這樣，在保證一定的膜通量的前提下，納米過濾過程所需的 ? 外加壓力就比反滲透低得多，具有節(jié)約動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。 ? 應(yīng)用：a.納米過濾在抗生素的回收與精制上的應(yīng)用 ? b.納米過濾在各類肽的純化與濃縮中的應(yīng)用 ? ⑤電滲析原理： a) 在離子交換膜表面和孔內(nèi)共價(jià)鍵合有可解離的基團(tuán)，如磺酸基(－SO3H）等酸性陽離子基和季銨基(－N＋R3 OH－)等堿性陰離子基。 b) 解離后固定在膜上的基團(tuán)帶正電荷的膜稱作陰離子交換膜，解離后固定在膜上的基團(tuán)帶負(fù)電荷的膜稱作陽離子交換膜。 c) 在電場的作用下，前者選擇性透過陰離子，后者選擇性透過陽離子。 適用： 小分子電解質(zhì)(例如氨基酸、有機(jī)酸)的分離和溶液的脫鹽、海水脫鹽。 ? 膜 分 離 法 傳質(zhì)推動(dòng)力 分 離 原 理 應(yīng) 用 舉 例 微 濾 （MF） 壓差0.05～0.5 篩 分 除菌，回收菌，分離病毒 超 濾 壓差0.1～1.0 篩 分 蛋白質(zhì)、多肽和多糖的回收和濃縮 反 滲 透 壓差1.0～10 篩 分 鹽、氨基酸、糖的濃縮、淡水制造 滲 析 濃 差 篩 分 脫鹽，除變性劑 電 滲 析 電 位 差 電荷、篩分 脫鹽，氨基酸和有機(jī)酸分離 滲透氣 化 分壓差、溫差 溶質(zhì)與膜的親和作用 有機(jī)溶劑與水的分離，共沸物的分離 ? ? ? ? ? 3.濃差極化定義與消除方法 ? 定義：在膜分離過程中，膜表面上溶質(zhì)濃度高于主體溶質(zhì)濃度而使得溶質(zhì)向溶液主 ? 體擴(kuò)散的現(xiàn)象稱為濃差極化。 ? 方法：高速、低壓、升溫、清洗等 ? ? 4.截留率（MWCO）：是指對一定分子量的物質(zhì)來說,膜所能截留的程度 ? ? ? 5.膜污染定義、原因及減小的方法 ? 定義：指由于懸浮物或可溶物質(zhì)沉積在膜的表面、孔隙內(nèi)壁,從而造成膜通量降低的過程團(tuán) 原因：①凝膠極化引起的凝膠層，阻力為Rg 。 ? ② 溶質(zhì)在膜表面的吸附層，阻力為Ras 。 ? ③膜孔堵塞，阻力為Rμ ? ④膜孔內(nèi)的溶質(zhì)吸附，阻力為Rsp ? 方法： ? a.預(yù)處理供給液、膜 ? b.加大流速 ? c.開發(fā)抗污染膜 ? d.膜的清洗 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 6.膜組件定義、類型及各自優(yōu)缺點(diǎn) .膜組件：由膜、固定膜的支撐體以及收納這些部件的容器構(gòu)成的一個(gè)單元 類型：管式、平板式、螺旋卷式、中空纖維（毛細(xì)管） 組件 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 板框式 保留體積小，操作費(fèi)用低的壓力降，液流穩(wěn)定，比較成熟 投資費(fèi)用大，大的固含量會(huì)堵塞進(jìn)料液通道，拆卸比清潔管道更費(fèi)時(shí)間 螺旋卷式 設(shè)備投資低，操作費(fèi)用也低，單位體積中所含過濾面積大，換新膜容易 料液需經(jīng)預(yù)處理，壓力降大，易污染，難清洗，液流不易控制 管 式 易清洗，單根管子容易調(diào)換，對液流易控制，無機(jī)組件可在高溫下用有機(jī)溶劑進(jìn)行操作并可用化學(xué)試劑來消毒 高的設(shè)備投資和操作費(fèi)用，保留體積大，單位體積中所含有過濾面積較小，壓力降大 中空纖維式 保留體積小，單位體積中所含過濾面積大，可以逆流操作，壓力較低，設(shè)備投資低 料液需要預(yù)處理，單根纖維管損壞時(shí)，需調(diào)換整個(gè)組件，不夠成熟 第六章 色譜技術(shù) ? 1.分類 ? （1）根據(jù)溶質(zhì)分子與固定相相互作用的機(jī)理不同的分類： ? 離子交換色譜分離法 ? 吸附色譜法 ? 分配色譜法 ? 親和色譜 ? 凝膠色譜 ? （2）根據(jù)固定相的形狀不同的分類： 柱色譜法、薄層色譜法 ? （3）根據(jù)流動(dòng)相的物態(tài)不同的分類 ： ? 液相色譜（LC）：LLC、LSC ? 氣相色譜（GC）：GLC、GSC ? （4） 根據(jù)流動(dòng)相與固定相的極性分類 ： ? 正相色譜：固定相極性大于流動(dòng)相 ? 反相色譜：固定相極性小于流動(dòng)相 ? ? 2.基本概念（保留時(shí)間、保留體積） ? 保留時(shí)間（tR）：從開始進(jìn)樣至出口處被測組分出現(xiàn)濃度最大值所需要的時(shí)間。 ? 保留體積（VR）：從開始進(jìn)樣到柱出口處 被測組分出現(xiàn)濃度最大值時(shí)所通過的流動(dòng)相的體積 ? ? 3.分配系數(shù)與Rf ? 分配系數(shù)：溶質(zhì)在固定相與流動(dòng)相濃度比值 ? 分配系數(shù)（K）與遷移率（Rf）關(guān)系： K大，Rf?。籏小，Rf大 ? 阻滯因子Rf=溶質(zhì)的移動(dòng)距離/流動(dòng)相在色譜系統(tǒng)中的遷移距離 阻滯因子定義：是在色譜系統(tǒng)中溶質(zhì)的移動(dòng)速度和標(biāo)準(zhǔn)物（與固定相沒有親和力的流 動(dòng)相 Kd=0）的遷移率之比 ? ? 4.吸附（定義、作用力、常見吸附劑及影響因素）、吸附薄層色譜、吸附柱色譜 ? 吸附定義：吸附是利用吸附劑對液體或氣體中某一組分具有選擇性吸附的能力，使 ? 其富集在吸附劑表面的過程。 （表面吸附與吸收） ? 作用力： 吸附劑與吸附質(zhì)間的范德華力（定向力、誘導(dǎo)力、色散力）或氫鍵。 ? 常用吸附劑：活性炭、硅膠、大孔性吸附樹脂、氧化鋁 ? 影響因素（1）吸附劑的性質(zhì)：影響吸附容量和吸附速率 ? a.吸附劑表面積 ? b.吸附劑孔徑-適中 ? c.極性：極性化合物選極性吸附劑；非極性化合物選非極性吸附劑。 ? （2）吸附質(zhì)性質(zhì) ? a.溶質(zhì)從較易溶解的溶劑中被吸附時(shí)，吸附量較少（相似相容） ? b.極性 ? 吸附薄層色譜基本原理： 利用吸附劑對樣品中各成分的吸附能力不同，及展開劑 ? 對他們的解析能力不 同，使各成分達(dá)到分離 ? 吸附柱色譜基本原理： 含有固定相和流動(dòng)相，根據(jù)物質(zhì)在兩相間的分配行為不 ? 同，經(jīng)過多次分配，達(dá)到分離的目的的一種方法 ? ? 5.離子交換（離子交換劑的結(jié)構(gòu)、種類、理化性質(zhì)；離子交換的原理、選擇性及操作與應(yīng)用） ? 結(jié)構(gòu)：基質(zhì)、功能基團(tuán)、反離子（活性離子） ? 種類：（1）陽離子交換樹脂（含酸性基團(tuán)-強(qiáng)酸性、弱酸性） ? （2）陰離子交換樹脂（含堿性基團(tuán)-強(qiáng)堿性、 弱堿性） 理化性能：①外觀：球形、淺色為宜，粒度大小為16~60目>90%； ? ②機(jī)械強(qiáng)度：>90%； ? ③含水量：0.3-0.7g/g 樹脂； ? ④交換容量：重量交換容量、體積交換容量、工作交換容量或稱表觀 ? 交換容量（在某一條件下）； ? ⑤穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性； ? ⑥膨脹度：交聯(lián)度、活性基團(tuán)的性質(zhì)與數(shù)量、活性離子的性質(zhì)、介質(zhì)的 ? 性質(zhì)和濃度、骨架結(jié)構(gòu)； ? 原理： 以離子交換樹脂作為固定相，選擇合適的溶劑作為流動(dòng)相，使溶質(zhì)按照其 ? 離子交換親合力的不同而得到分離的方法 ? 選擇性：（1）離子交換常數(shù)：交換勢或交換系數(shù) ? （2）影響離子交換選擇性的因素 ? a.水合離子半徑：半徑越小，親和力越大； ? b.離子化合價(jià)：高價(jià)離子易于被吸附； ? c.溶液pH：影響交換基團(tuán)和交換離子的解離程度，但不影響交換容量； ? d.離子強(qiáng)度：越低越好； ? e.交聯(lián)度、膨脹度、分子篩：交聯(lián)度大，膨脹度小，篩分能力增大；交聯(lián)度小，膨 ? 脹度大，吸附量減少； ? ? 離子交換柱層析操作： a樹脂的選擇 b 樹脂的預(yù)處理及轉(zhuǎn)型 c裝柱及平衡（要保持均勻、無氣泡和斷層 d上樣吸附： e洗滌與洗脫：改變pH或離子強(qiáng)度 離子交換應(yīng)用 1. 離子交換法提取蛋白質(zhì)、氨基酸 2. 水處理（軟水、去離子水的制備） 3. 抗生素的提取 4. 肝素的提取 6.正相色譜與反相色譜