生分復(fù)習(xí)要點

1、分離工程復(fù)習(xí)要點考試時間:11月25日9:40-11:40祝大家考出好成績！ A_AChapter 11、生物反應(yīng)過程的組成和特點 原材料的預(yù)處理生物催化劑的制備生物反應(yīng)器和反應(yīng)條件的選擇產(chǎn)物的分離純化（下游工程）2、下游加工技術(shù)的含義生物分離工程（生物工程下游技術(shù)）：對由生物界自然產(chǎn)生或微生物菌體發(fā)酵、動植物細(xì)胞組織培養(yǎng)、酶反應(yīng)等各種生物工業(yè)生產(chǎn)過程獲得的生物原料，經(jīng)提取分離、加工精致目的成分，最終使其成為產(chǎn)品的技術(shù)。生物分離過程包括：包括目標(biāo)產(chǎn)物的提取，濃縮，純化，成品化。3、下游加工技術(shù)的特點和重要性以及要求生物分離過程的特點和重要性（1 ）成分復(fù)雜發(fā)酵液或培養(yǎng)液是復(fù)雜的多相系統(tǒng)，含有細(xì)

2、胞、代謝產(chǎn)物和未用完的營養(yǎng)成分，從中分離單個組分很困難（2）濃度稀發(fā)酵液中含有的生物物質(zhì)濃度低，必須先濃縮，且雜質(zhì)含量高（3 ）產(chǎn)物的穩(wěn)定性差生物活性需要一定的 pH、溫度來維持：生物物質(zhì)通常不穩(wěn)定，遇熱、極端 pH有機溶劑等 都會造成失活或分解，特別是蛋白質(zhì)的生物活性常常與一些輔助因子、 金屬離子的存在和空 間構(gòu)型構(gòu)象相關(guān)（4）生產(chǎn)過程中的影響因素較多生物變異性大，各批發(fā)酵液的差異較大，要求下游加工具有一定的彈性（5 ）代價昂貴下游加工的成本制約了生產(chǎn)者提高經(jīng)濟效益要求（參考）（1） 必須設(shè)計合理的分離過程和操作條件，實現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的快速分離純化，獲得高活性 目標(biāo)產(chǎn)品（2） 要求分離過程必須除

3、去原料液中含有的熱原及具有免疫原性的異體蛋白，并且防止 從外界混入。（3） 為了提高回收效率，必須優(yōu)化設(shè)計分離過程的各個操作，并努力開發(fā)和應(yīng)用新型高 效的分離純化技術(shù)。（4） 需要對原料進(jìn)行高度濃縮（5） 反應(yīng)過程必須補充使熵減少所需的能量。4、生物工程發(fā)展的歷史 傳統(tǒng)微生物發(fā)酵技術(shù)天然發(fā)酵 （無上下游技術(shù)之分， 產(chǎn)物幾乎不需要經(jīng)過后處理直接使用）第一代微生物發(fā)酵技術(shù) 純培養(yǎng)技術(shù)的建立（產(chǎn)品相對簡單，基本上是無活 性的小分子， 分離過程開始引入化學(xué)工程中成熟的近代分離技術(shù)， 如過濾、蒸餾、精餾等。）第二代微生物發(fā)酵技術(shù) 深層培養(yǎng)技術(shù)（借鑒和引進(jìn)吸收了大量的近代化學(xué)工業(yè)分離技 術(shù)）第三代微生物發(fā)

4、酵技術(shù) 微生物工程 （固液分離技術(shù)、 細(xì)胞破碎技術(shù)、 初步分離純化技術(shù)、 高度分離純化技術(shù)）5、下游加工技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）、膜技術(shù)的推廣使用（2）、親和技術(shù)的推廣使用（生物大分子與特殊配基間的專一性親和力）（3）、優(yōu)質(zhì)層析介質(zhì)的研究（4）、子代分離技術(shù)（各種分離技術(shù)的相互結(jié)合、交叉、滲透 ）（5）上游技術(shù)的影響（產(chǎn)物的濃度、胞內(nèi)轉(zhuǎn)為胞外）（6）發(fā)酵與提取技術(shù)相結(jié)合（半透膜發(fā)酵罐、耦合發(fā)酵）（7）清潔生產(chǎn)Chapter 21、發(fā)酵液預(yù)處理的主要內(nèi)容 預(yù)處理：從微生物發(fā)酵液或細(xì)胞培養(yǎng)液中提取生化物質(zhì)的第一個必要步驟 預(yù)處理的目的（ 1）使菌體內(nèi)的產(chǎn)物盡可能地釋放到液相中； （ 2）去除濾液雜質(zhì)，

5、改變?yōu)V液 物理性質(zhì)以利于后續(xù)的操作。2、凝聚和絮凝技術(shù)的含義凝聚技術(shù) 定義：在發(fā)酵液中加入中性鹽， 降低雙電層排斥電位， 使膠體體系不穩(wěn)定而產(chǎn)生的沉淀現(xiàn)象。 由于蛋白大多帶負(fù)電，一般加入高價陽離子無機鹽凝聚劑凝聚能力的判斷絮凝技術(shù) 定義：在某些高分子絮凝劑存在下，基于鹽橋作用（分子作用、靜電作用） ，使膠粒成團聚 結(jié)而沉淀。是一種以物理集合為主的過程。3、過濾的類型常壓過濾 特點：效率低、時間長減壓過濾 體積小、主要用于結(jié)晶和母液的分離加壓過濾 利用氣體或發(fā)酵液的壓力，壓力一般為 3-5kg/cm24、發(fā)酵液的過濾類型以及濾餅的比阻值 發(fā)酵液多屬于非牛頓型液體，濾渣為可壓縮性的。 衡量過濾特性

6、的重要指標(biāo)濾餅的質(zhì)量比阻力 a （ 平均比阻 ）a = k（ p）mk 不可壓縮濾餅的比阻，常數(shù)m 壓縮性指數(shù)，對不可壓縮濾餅為 0 p壓力差（1）可壓縮的濾餅阻值隨壓力提高而增大 （2） 壓力是過濾操作中重要的參數(shù) （3） 過濾開始時， 以濾布為過濾介質(zhì)， 后來以濾餅為過濾介質(zhì)， 濾餅一般具有可壓縮性， 壓力越大， 壓縮越厲 害，形成的阻力也越大。一般施加的壓力不超過 0.3-0.4MPa5、影響發(fā)酵液過濾的因素發(fā)酵微生物的類型 ：一般，霉菌 酵母放線菌細(xì)菌培養(yǎng)條件：發(fā)酵液的狀態(tài)、培養(yǎng)基的成分、殘留的營養(yǎng)物質(zhì)都直接影響發(fā)酵液的黏度正確選擇發(fā)酵終點時間，在菌絲自溶前必須放罐過濾條件過濾介質(zhì)孔徑

7、的大小(2)操作的壓力( 3)過濾的溫度 ( 4)濾餅性質(zhì)6、提高發(fā)酵液過濾性能的方法加入助濾劑 (1) 直接加入濾液助濾劑的用量等于懸浮液中固體含量 , 濾速最快在過濾介質(zhì)上預(yù)先鋪上濾速降低、濾液透明度很快增加7、微生物細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)細(xì)菌的細(xì)胞壁由堅固的肽聚糖骨架組成， 短肽一般由 3-5 個氨基酸殘基組成， 聚糖鏈由N-乙酰葡萄糖胺和 N-乙酰胞壁酸交替通過B -1 ,4糖苷鍵連接而成。聚糖鏈借短肽交聯(lián)成網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞具有一定的形狀和強度。(G-肽聚糖層薄，最外層還有含脂蛋白和脂多糖的外壁層，G+太聚糖層厚，主要含肽聚糖、多糖、磷壁酸)酵母細(xì)胞壁的主要成分是葡聚糖、甘露聚糖和蛋白質(zhì)

8、，厚度比G+稍厚。酵母細(xì)胞壁的最里層是有葡聚糖的細(xì)纖維組成, 構(gòu)成細(xì)胞壁的剛性骨架, 使細(xì)胞維持一定的形狀。 在葡聚 糖細(xì)纖維上覆蓋著一層糖蛋白。 最外層是甘露糖的 1,6 磷酸二酯鍵共價連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的 甘露聚糖。真菌細(xì)胞壁主要由多糖組成, 還含有少量蛋白質(zhì)和脂類。 不同真菌細(xì)胞壁的組成差別比 較大,大多數(shù)真菌的多糖壁是由幾丁質(zhì)和葡聚糖構(gòu)成。8、細(xì)胞破碎的主要方法 選擇機械破碎應(yīng)考慮細(xì)胞的大小、形狀、外壁聚合物的交聯(lián)程度 選擇非機械破碎應(yīng)考慮細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和組成,選擇適當(dāng)?shù)拿负突瘜W(xué)方法進(jìn)行處理。(一)機械法 . 高壓勻漿法 . 珠磨法 . 噴霧撞擊破碎 超聲波法(二)非機械法 酶溶法 ( 自

9、溶法 外加酶法 ) . 化學(xué)滲透法 . 酸堿處理 滲透壓沖擊 法 凍融法 . 干燥法9、細(xì)胞破碎率的測定方法直接測定法測定釋放的蛋白質(zhì)量或酶的活力導(dǎo)電率測定Chapter 3、 沉淀法的定義 沉淀：是物理環(huán)境的變化引起溶質(zhì)溶解度降低、生成固體凝聚物的現(xiàn)象。 沉淀法是采取適當(dāng)?shù)拇胧└淖內(nèi)芤旱睦砘瘏?shù), 控制溶液中各種成分的濃度, 從而將溶液中 提取的目的成分與其他成分分開,因此沉淀法也稱為溶解度法。2、沉淀法的主要類型分類(依據(jù)：加入沉淀劑的不同)、鹽析法：多用于分離純化蛋白質(zhì)和酶類。、有機溶劑沉淀法：多用于生物小分子、多糖、核酸及蛋白質(zhì)的分離純化。、等電點沉淀法：氨基酸、蛋白質(zhì)及其它兩性類物質(zhì)

10、的分離。非離子型聚合物沉淀法：生物大分子的純化。聚電解質(zhì)沉淀法：酶類和食用蛋白質(zhì)的分離。、生成鹽復(fù)合物沉淀法：適用于化合物,尤其是小分子物質(zhì)的分離。熱變性和酸堿變性沉淀法： 也稱為選擇性變性沉淀, 通過加熱和 pH 條件, 選擇性除去 易變性的雜蛋白。、其他沉淀法：只針對某種或某類物質(zhì)產(chǎn)生沉淀的方法。3、鹽析法的原理、操作特點、以及影響因素原理：由于靜電作用引起親水膜破壞和電荷中和最終導(dǎo)致沉淀的結(jié)果影響鹽析的因素?zé)o機鹽 離子強度和種類的影響 ( 離子強度越大， 蛋白質(zhì)的溶解度越低、 陰離子的影響較 陽離子顯著 )溫度(在高鹽濃度中，蛋白質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而降低)pH( pH值接近等電點，蛋

11、白溶解度最小) 溶質(zhì)性質(zhì)(蛋白質(zhì)不對稱性越大，分子量越大，越容易沉淀，加入電解質(zhì)量越少) 溶質(zhì)的起始濃度( 起始濃度越大，加入電解質(zhì)飽和度??；起始濃度越小，加入電解質(zhì)飽和 度大)(3 )鹽析一般在溫和的條件下進(jìn)行(合適的PH和溫度)，并且在鹽析后一般要進(jìn)行脫鹽操作。4、有機溶劑沉淀法的原理、優(yōu)缺點以及影響因素和溶劑選擇的注意事項原理 ：有機溶劑的沉淀作用是多種效應(yīng)的結(jié)果，其中主要作用是(1)有機溶劑破壞溶質(zhì)分子周圍形成的水化層， 使溶質(zhì)分子因脫水而相互聚集沉淀析出( 2)有機溶劑的介電常數(shù)比水小，加入有機溶劑后，降低整個溶液的介電常數(shù)，導(dǎo)致靜電吸引力(庫侖力)增大，相互 吸引而聚集優(yōu)點 ：(1

12、) 、分辨能力比鹽析法高 (2) 、有機溶劑容易揮發(fā)，不需去除 (3) 、有機溶劑的密度 遠(yuǎn)比溶質(zhì)小，容易進(jìn)行固液分離缺點 ：1、容易引起蛋白質(zhì)的變性失活，需低溫2、有機溶劑易燃易爆，對操作安全要求高3 、有機溶劑通常具有一定的毒性選擇有機溶劑的注意事項 ( 1)有機溶劑是否與水互溶，在水中的溶解度如何( 2)有機溶劑 的毒性大小，對操作人員和環(huán)境的影響( 3)有機溶劑不得與待分離的目的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)( 4)選用的有機溶劑價格是否昂貴Chapter 41、萃取的定義以及原理 定義：利用溶質(zhì)在互不相溶的兩相之間分配系數(shù)的不同而使溶質(zhì)得到純化或濃縮的方法。 萃取的原理：各物質(zhì)在上下兩相的分配系

13、數(shù)的差異2、萃取的優(yōu)點比化學(xué)沉淀法分離程度高 (2) 比離子交換法選擇性好 (3) 傳質(zhì)速度快處理量大 (5) 能耗低 (6) 生產(chǎn)周期短 (7) 便于連續(xù)操作，容易實現(xiàn)自動化控制 物質(zhì)的溶解過程溶質(zhì)各質(zhì)點的分離(此過程需要吸收能量) 一般：非極性物質(zhì) 極性物質(zhì) 氫鍵物質(zhì) 離子型物質(zhì)。溶劑在溶質(zhì)的作用下形成可容納溶質(zhì)質(zhì)點的空位(此過程也需要吸收能量) 一般：非極性物質(zhì) 極性物質(zhì) 氫鍵物質(zhì)。溶質(zhì)質(zhì)點進(jìn)入溶劑形成的空位(此過程釋放能量) 一般：溶質(zhì)、溶劑均為非極性分子 一非極性分子，一極性分子 均為極性分子。質(zhì)各質(zhì)點的分離3、良好萃取劑應(yīng)具備的要求萃取容量大，即單位體積的萃取溶劑能萃取大量的產(chǎn)物

14、(2) 有良好的選擇性 (3) 與 被萃取的液相互溶度小，黏度低、界面張力適中，有利于相的分散和兩相分離(4) 溶劑的回收、 再生容易 (5) 化學(xué)穩(wěn)定性好， 不易分解，對設(shè)備的腐蝕性小 (6) 經(jīng)濟性好， 來源廉價(7) 安全性好，對人體無毒或低毒 (8) 不與目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)4、影響萃取的因素離子強度 主要影響物質(zhì)的溶解度 (2) 溫度 影響生物物質(zhì)活性、萃取速度、分配系 數(shù)pH 兩性物質(zhì)在等電點附近溶解度最小 (4) 帶溶劑的使用 一類能和所提取的生物 物質(zhì)形成復(fù)合物， 從而易溶于溶劑的物質(zhì)， 且復(fù)合物在一定條件下容易分解形成原來的生物 物質(zhì)。5、乳化的定義以及乳化的原因 乳化：水或有機

15、溶劑以微小液滴形式分散在有機相或水相的現(xiàn)象 乳化現(xiàn)象出現(xiàn)兩種夾帶： ( 1)發(fā)酵廢液夾帶有機溶劑微滴(目標(biāo)產(chǎn)物收到損失)( 2)有機溶劑中夾帶發(fā)酵液(給后續(xù)處理帶來困難) 乳化的原因：發(fā)酵液中存在的蛋白質(zhì)和固體顆粒等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有表面活性劑的作用， 使有機溶劑 (油)和水的表面張力降低， 油或水易于以微小液滴形式分散在水相或有機相中。6、去乳化的方法 (1)離心分離法：分散相在離心力場作用發(fā)生碰撞而聚沉，造成兩相分離。提高溫度：降低溶液的黏度稀釋法：降低乳化劑的濃度電解質(zhì)破乳法：中和液滴上的帶電性吸附法：吸附乳濁液中的水相頂替法：加入的表面活性更強但不能形成保護(hù)膜的物質(zhì)，常用的頂替劑戊醇，

16、表面活 性強，但由于碳鏈短，不能形成保護(hù)膜轉(zhuǎn)型法：在 0/W型乳濁液中加入親脂性的乳化劑，乳濁液由O/W型轉(zhuǎn)變?yōu)?W/0型，但在轉(zhuǎn)變過程中，其他條件不允許形成W/0型乳濁液，最后造成乳濁液破壞；反之亦然7、工業(yè)萃取的方式 工業(yè)萃取操作的三個步驟 (1)混合 料液和萃取劑充分混合形成具有很大比表面積的乳濁液， 產(chǎn)物自料液轉(zhuǎn)入萃取劑中；( 2)分離 將乳濁液分離成萃取相和萃余相；(3)溶劑回收 從萃取相中分離有機溶劑，回收(在少量混溶的情況下，也可從萃余相中回收)。單級萃取混合澄清式萃取 2 多級錯流接觸萃取 3 多級逆流接觸萃取 4 微 分萃取Chapter 51、雙水相萃取的定義一些高分子水溶

17、液在濃度超過一定界限時可以分為兩個水相，蛋白質(zhì)在兩個水相中的溶解度有很大的差別。利用雙水相萃取分離蛋白質(zhì)等溶于水的生物產(chǎn)品個過程。2、雙水相形成的條件(1) 體系熵的增加( 2) 分子間的作用力對大分子而言，分子間的作用力比混合熵占重要地位3、影響雙水相萃取的因素聚合物種類和濃度的影響鹽的種類和濃度pH溫度(在臨界點附近影響最大，離臨界點越遠(yuǎn)，影響越小)4、雙水相萃取技術(shù)的發(fā)展趨勢提高分離效率雙水相系統(tǒng)與生物轉(zhuǎn)化相結(jié)合雙水相系統(tǒng)無毒，產(chǎn)物萃取到上相中，解除產(chǎn)物的抑制作用分配在下相中的細(xì)胞和酶可以循環(huán)使用雙水相系統(tǒng)與膜分離技術(shù)結(jié)合1 解決雙水相系統(tǒng)容易發(fā)生乳化以及生物大分子在兩相界面上吸附加快萃

18、取速率親和雙水相 提高分配系數(shù)和萃取效率（二）廉價雙相系統(tǒng)的使用Chapter 61、膜過濾的優(yōu)點和重要類型優(yōu)點（1）處理效率高，設(shè)備易于放大（ 2）可在室溫或低溫下操作，適宜于熱敏感物質(zhì)的分離濃縮； （3）化學(xué)與機械強度小，生物活性損失??；（4）無相轉(zhuǎn)變，節(jié)能； （ 5）具有相當(dāng)好的選擇性，在分離濃縮的同時達(dá)到部分純化的效果；（ 6）系統(tǒng)封閉，防止外來污染； （7）不外加化學(xué)物，透過液（酸、堿或鹽溶液）可循環(huán)使用，降低成本，減少對環(huán)境 的污染； （ 8）選擇合適的膜與操作參數(shù)，可得到較高的回收率。?膜過濾包括 大部分的微濾以及超濾、反滲透、透析、電滲析、滲透汽化，都是采用各種高 分子膜為過濾

19、介質(zhì)2、膜的分類以及不同膜的特點 根據(jù)物理化學(xué)性質(zhì)，膜分為對稱膜和不對稱膜（1）對稱膜：結(jié)構(gòu)與方向無關(guān)（2）不對稱膜：具有致密表面活性層和多孔底面支持層（3）復(fù)合膜：選擇性活性膜層沉積于具有微孔的底膜支撐層上，表層與底層材料不同，而 在非對稱膜是同一材料。復(fù)合膜的性能取決：選擇性的表面薄層微孔支撐層的結(jié)構(gòu)、 孔徑、孔徑分布、多孔率（4）荷電膜：就是離子交換膜，一種對稱膜，含有高度的溶漲膠載著固定的正、負(fù)電荷（5）動態(tài)膜：在多孔介質(zhì)上沉積一層顆粒物（如氧化鋯）作為選擇性膜，該沉積層與溶液 處于動態(tài)平衡。優(yōu)點 ：透過量大、可高溫應(yīng)用、沉積物容易去除 缺點 ：膜不穩(wěn)定3、表征膜性能的參數(shù)孔的性質(zhì)：包

20、括孔徑、孔分布和孔隙度 截斷分子量：表示超濾膜對某溶質(zhì)的截留能力 水通量：膜材料在一定條件下（O.IMpa, 20 C）通過測量透過一定量純水所需要時間。膜孔徑越大，通量下降速度越快，大孔徑微濾膜的穩(wěn)定通量比小孔徑膜小。 原因：溶質(zhì)微粒容易進(jìn)入孔徑較大的膜孔種堵塞膜孔造成抗壓能力、 pH 適用范圍、對熱和溶劑的穩(wěn)定性。4、影響膜過濾的因素（ 1 ）操作形式（ 2）料液流速（ 3）壓力的影響（ 4）料液濃度（ 5）溫度的影響。5、膜材料的特點（ 1 ）較大的透過速度 （ 2） 較高的選擇性 （ 3） 機械強度好（ 4）耐熱（ 5） 耐化學(xué)試劑 （ 6）不被細(xì)菌侵染（ 7）可高溫滅菌（ 8）價格低

21、廉Chaper 71、離子交換樹脂的定義和特點離子交換劑（樹脂） ：人工合成的不溶于酸、堿和有機溶劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 ，并具有離子交 換能力的高分子聚合物。2）組成：（1）不能移動的高分子基團，構(gòu)成樹脂的骨架，起保護(hù)樹脂不溶性和化學(xué)穩(wěn)定性（ 能夠移動的活性離子，起與外界離子2、離子交換法的優(yōu)缺點 優(yōu)點：設(shè)備簡單、操作方便、成本低、不用或少用有機溶劑容易實現(xiàn)自動化控制、高效率 缺點：生產(chǎn)周期長、在生產(chǎn)過程中 pH 變化大，不適合穩(wěn)定性差的物質(zhì)3、離子交換樹脂的分類（1）陽離子交換樹脂 （強酸性陽離子交換樹脂、弱酸性陽離子交換樹脂）：活性基團是陽離子，酸性基團，與陽離子發(fā)生交換（2）陰離子交換樹脂

22、（強堿性陰離子交換樹脂、弱堿性陰離子交換樹脂）：活性基團是陰離子，堿性基團，與陰離子發(fā)生交換（3）兩性樹脂：既有酸性基團，又有堿性基團的兩性樹脂（4）大網(wǎng)格樹脂：與通常的凝膠樹脂不同，空隙大，樹脂內(nèi)部的表面積大，適宜吸附大分 子和用作催化劑4、離子交換樹脂的表征參數(shù) 孔徑、孔徑分布、比表面積、孔隙率都是評價離子交換劑性能的重要參數(shù) 交換容量、滴定曲線也表征離子交換劑特性（1）含水量：樹脂一般都是親水性的，含有大量的水分（2）交聯(lián)度：樹脂合成時，加入交聯(lián)劑（如二乙烯苯）含量的百分?jǐn)?shù)（3）膨脹度：（4）交換容量：單位質(zhì)量干燥樹脂或單位體積濕樹脂中，所能吸附的一價離子物質(zhì)的量 （ 5） 滴定曲線5、

23、離子交換過程的機制 離子交換靜電力（1） 離子交換過程按化學(xué)當(dāng)量關(guān)系進(jìn)行，平衡狀態(tài)與過程的方向無關(guān)（2） 稀溶液中，兩種離子樹脂相的濃度和溶液中的濃度比呈線性關(guān)系 離子交換的一般步驟 （A + RB RA + B + ）A+ 自溶擴散至樹脂表面（外擴散）A+從樹脂表面擴散到樹脂內(nèi)部的活性中心（內(nèi)擴散）A+與樹脂上的B+發(fā)生交換反應(yīng)（化學(xué)反應(yīng)）B+從樹脂內(nèi)部擴散 到樹脂表面（內(nèi)擴散）B+從樹脂表面擴散到溶液中（外擴散） 內(nèi)擴散是重要的調(diào)控步驟6、影響離子交換速度的因素（ 1）顆粒大小減小顆粒無論對內(nèi)部擴散控制或外部擴散控制，都有利于提高交換速度，同時對內(nèi)擴散的影響更顯著。（2）交聯(lián)度 交聯(lián)度越低

24、樹脂越容易膨脹，樹脂內(nèi)擴散越容易。當(dāng)內(nèi)擴散控制時， 降低樹 脂的交聯(lián)度，能提高交換速度。（ 3）溫度 熱運動，溫度升高，擴散系數(shù)增大，因此交換速度提高。（4） 離子的化合價 離子在樹脂中擴散時， 和樹脂骨架 （與擴散離子電荷相反） 存在庫侖 引力。離子的化合價越高，庫侖引力越大，因此擴散速度越小。化合價增加1 價，內(nèi)擴散系 數(shù)減少一個數(shù)量級。（5）離子的大小 小離子的交換速度比較快。有時可以利用大分子和小分子在樹脂上交換 速度不同，而達(dá)到分離目的，這樣的樹脂稱為分子篩。（ 6）攪拌速度 增加攪拌速度可提高交換速度，但攪拌速度增大到一定程度后，再增加對交換速度的影響就比較小了。（7）溶液濃度當(dāng)溶

25、液濃度為0.001M, 般為外擴散控制。 當(dāng)濃度增加，交換速度也增加,當(dāng)濃度達(dá)0.01M，濃度再增加，速度提高也慢。此時內(nèi)擴散和外擴散同時起作用。當(dāng)濃度繼 續(xù)增加，交換速度達(dá)到極限最大值后不再增大此時轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)擴散控制。7、離子交換過程的選擇性Chapter 81、吸附法的定義以及優(yōu)缺點定義利用固體吸附的原理從液體或氣體中除去有害成分或分離回收目標(biāo)產(chǎn)物的過程過去（1 ）優(yōu)點：操作簡便、安全、設(shè)備簡單、可不用或少用有機溶劑、生產(chǎn)過程中pH變化小、適用于穩(wěn)定性差的生物產(chǎn)物（2）缺點：選擇性差、得率不高、無機吸附劑不穩(wěn)定、不能連續(xù)操作現(xiàn)在凝膠類吸附劑和大網(wǎng)格聚合物吸附劑的發(fā)展克服了吸附法的過去的缺點，

26、廣泛應(yīng)用于原料液脫色、除臭、提取濃縮目標(biāo)產(chǎn)物以及精制各種生物活性物質(zhì)。2、吸附的理論固體內(nèi)部的分子所受的力是對稱的，彼此處于平衡狀態(tài)。界面上的分子同時受到不相等的兩相分子的作用力，因此界面分子的力場是不飽和的存在一種固體的表面力，能從外界吸附分子、原子或離子，并在吸附劑表面附近形成多 分子層或單分子層，從而降低表面自由能，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。3、吸附的類型（一）物理吸附：吸附劑和吸附物通過分子引力產(chǎn)生吸附。特點：（1）吸附作用不局限于活性中心，而是整個自由界面；（2）放熱反應(yīng)（3）兩相瞬時達(dá)到平衡；（4）反應(yīng)是可逆的，吸附的同時也解吸；（5）可形成單分子層或多分子層吸附；（6 ）有時吸附速度慢，是由

27、于在吸附劑顆粒的孔隙中擴散速度是控制步驟的原因；（7 ）由于分子力的普遍存在，一種吸附劑可吸附多種物質(zhì)，沒有嚴(yán)格的選擇性。（二）化學(xué)吸附：由于吸附劑和吸附物間的電子轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的吸附。特點：（1）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，屬于庫侖力范圍；（2）有顯著的選擇性；（3）放熱反應(yīng)，大于物理吸附；4 ）一般是單分子層，吸附速度較慢（5）溫度提高，吸附速度加快；（6）不易解吸，并且解吸具有選擇性。（三）離子交換吸附極性吸附：吸附劑和溶液間發(fā)生離子交換的吸附過程。特點：（1）吸附劑表面為極性分子或離子，容易吸引溶液中帶相反電荷的離子而形成雙電層；（2）離子的電荷是交換吸附的決定因素（3）離子所帶電荷越多吸附力越強，電荷

28、相同的離子，水化半徑越小，越容易被吸附。4、影響吸附的主要因素（1）吸附劑的性質(zhì)吸附劑的物理化學(xué)性質(zhì)對吸附的影響很大 要求吸附劑的吸附容量大、吸附速度快、機械強度高 吸附容量主要與比表面積有關(guān)，比表面積大，吸附容量高吸附速度主要與顆粒度和孔徑有關(guān)，顆粒越小，吸附速度越快；孔徑適當(dāng)，有利于 吸附物在空隙中擴散機械強度高的吸附劑使用壽命長（2）吸附物的性質(zhì)對固體表面張力較小的液體容易吸附溶質(zhì)溶解度大，吸附小 極性相同的物質(zhì)容易吸附（3）溶液 pH 的影響pH影響溶質(zhì)的解離度一般有機酸在酸性條件，胺類在堿性條件容易被非極性吸附劑吸附（4）溫度的影響吸附熱越大，則吸附過程受溫度影響越大 溫度同時也影響

29、溶質(zhì)的溶解度，溶解度增大對吸附不利（5）溶液中其它溶質(zhì)的影響當(dāng)溶液中存在兩種以上的溶質(zhì)時， 由于溶質(zhì)性質(zhì)的不同， 可能對吸附產(chǎn)生互相促進(jìn)、 干擾或互不干擾等不同影響一般，吸附劑對混合組分溶質(zhì)吸附比純?nèi)苜|(zhì)差 也有少數(shù)混合組分吸附效果比單一組分好5、大網(wǎng)格樹脂的定義以及優(yōu)點定義 ：離子交換樹脂去功能基團，僅保留多孔骨架，性質(zhì)與活性炭、硅膠等吸附劑相似。 優(yōu)點 ：選擇性好、容易解吸、機械強度高、可重復(fù)使用、流體阻力??；孔隙大小、骨架結(jié)構(gòu) 和極性都可以根據(jù)需要而制造，適用于各種有機物的吸附純化。Chapter 91、色譜技術(shù)的定義利用樣品混合液中， 各組分在固定相和流動相兩相介質(zhì)之間分配比例不同的差別

30、而獲得分離的技術(shù)2、表征色譜分離性質(zhì)的主要常數(shù)解離常數(shù) : 討論分子間的相互作用 Kp = mc/q 分離因數(shù)：某一瞬時被吸附的溶質(zhì)量占總量的分?jǐn)?shù)a = q / Ct阻滯因數(shù) : 分配色層分離系統(tǒng)中，溶質(zhì)的移動速度和理想標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（通常和固定相無親和 力的流動相，分配系數(shù)為 0）的移動速度之比洗脫容積 ： 在柱色層分離中，使溶質(zhì)從柱中流出時所通過的流動相體積3、塔板理論將色譜柱比作蒸餾塔， 把一根連續(xù)的色譜柱設(shè)想成由許多小段組成。 在每一小段內(nèi)， 一部分 空間為固定相占據(jù)， 另一部分空間充滿流動相。 組分隨流動相進(jìn)入色譜柱后， 就在兩相間進(jìn) 行分配。 并假定在每一小段內(nèi)組分可以很快地在兩相中達(dá)到

31、分配平衡，這樣一個小段稱作一個理論塔板，一個理論塔板的長度稱為理論塔板高度H。經(jīng)過多次分配平衡，分配系數(shù)小的組分， 先離開蒸餾塔，分配系數(shù)大的組分后離開蒸餾塔。 由于色譜柱內(nèi)的塔板數(shù)相當(dāng)多，因 此即使組分分配系數(shù)只有微小差異，仍然可以獲得好的分離效果。主要的色譜分離方法的概念、特點、影響因素（無機吸附、離子交換、親和、凝膠過濾）（1）凝膠過濾色譜 ：利用凝膠粒子為固定相， 根據(jù)料液中溶質(zhì)相對分子量的差別進(jìn)行分離的液相色譜法特點 （ 1）選擇性低，處理量小，一般為柱體積5%（ 2）處理后產(chǎn)品被大量稀釋，后續(xù)需要濃縮操作單元影響因素 ：線速度（流速） 、料液體積和濃度、相對分子量、凝膠粒徑（2）離

32、子交換色譜： 利用離子交換劑為固定相，根據(jù)荷電溶質(zhì)與離子交換劑間的靜電相互作用力差別進(jìn)行溶質(zhì)分離的洗脫色譜法。優(yōu)點 （1）料液處理量大，操作條件適當(dāng)，分離過程具有濃縮作用（ 2）應(yīng)用范圍廣，優(yōu)化操作條件可大大提高分離選擇性，所需柱長較短，可在較高流速下操作（ 3）非特異性吸附小，產(chǎn)品回收率高 （ 4）離子交換劑種類繁多，選擇余地大且價格低廉缺點 影響分離特征因素復(fù)雜，生產(chǎn)放大有難度影響因素 流動相離子強度的微小變化可能導(dǎo)致溶質(zhì)尤其大分子分配系數(shù)的較大變化3）親和色譜 是利用親和吸附作用分離純化生物物質(zhì)的液相色譜優(yōu)點 （1）無內(nèi)擴散傳質(zhì)阻力，吸附速度快，達(dá)到吸附平衡時間短，配基利用率高3）微孔膜

33、介質(zhì)種類多，價格便宜3）分離效率低pH值、抑制氫鍵形成的物質(zhì)、2）設(shè)備壓降小，流速快，設(shè)備體積小，配基用量低（ 缺點（ 1）理論板數(shù)量低（ 2）吸附和清洗效率低流速是影響色譜柱效和分離速度的重要因素（離子強度、溫度、離液離子、螯合劑）（4）疏水相互作用色譜 是利用表面偶聯(lián)弱疏水性基團的吸附劑為固定相， 根據(jù)蛋白質(zhì)與疏水性吸附劑間的弱疏水性相互作用的差別進(jìn)行生物大分子分離純化的色譜技術(shù)。 影響因素： 1 、離子強度和種類、破壞水化作用的物質(zhì)（離子半徑大，電荷密度低的離液離子存在，疏水吸附減弱）、表面活性劑4、溫度（疏水結(jié)合作用隨溫度升高而增大）5）色譜聚焦 ：利用離子交換原理，根據(jù)兩性電解質(zhì)分子

34、間等電點的差別進(jìn)行分離純化的 色譜技術(shù)6）反相色譜：利用表面非極性的反相介質(zhì)為固定相，極性有機溶劑的水溶液為流動相，根據(jù)溶質(zhì)極性差別進(jìn)行分離的色譜技術(shù)反相色譜固定相的極性低于流動相的極性，在這種層析過程中，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。5、重要的層析填料特點（1）親和載體粒子的要求 具有親水性多孔結(jié)構(gòu)，無非特異性吸附，比表面積大 物理化學(xué)穩(wěn)定性高，機械強度高，使用壽命長 含有可活化的反應(yīng)基團，用于親和配基的固定化 粒徑均一的球形粒子（2）良好的凝膠介質(zhì)應(yīng)滿足的條件 親水性大，表面介質(zhì)惰性 化學(xué)穩(wěn)定性高，使用壽命長 具有一定的孔徑分布范圍 具有良好的機械強度，允許較高的

35、操作壓力（流速）Chapter 101、電泳的定義及其原理（參考） 定義：帶電粒子在電場中朝著與自身電荷相反電極定向移動的現(xiàn)象 原理：電泳是電泳涂料在陰陽兩極，施加于電壓作用下，帶電荷之涂料離子移動到陰極， 并與陰極表面所產(chǎn)生之堿性作用形成不溶解物，沉積于工件表面。它包括四個過程：1 ）電解（分解）在陰極反應(yīng)最初為電解反應(yīng)，生成氫氣及氫氧根離子 OH ，此反應(yīng)造成陰極面形成 一高堿性邊界層，當(dāng)陽離子與氫氧根作用成為不溶于水的物質(zhì)，涂膜沉積，方程式為：H2O OH+H2 ）電泳動（泳動、遷移） 陽離子樹脂及 H+ 在電場作用下，向陰極移動，而陰離子向陽極移動過程。）電沉積（析出） 在被涂工件表面

36、，陽離子樹脂與陰極表面堿性作用，中和而析出不沉積物，沉 積于被涂工件上。）電滲（脫水） 涂料固體與工件表面上的涂膜為半透明性的，具有多數(shù)毛細(xì)孔，水被從陰極涂 膜中排滲出來，在電場作用下，引起涂膜脫水，而涂膜則吸附于工件表面，而 完成整個電泳過程。2、影響電泳的主要因素（1）電場強度 電場強度又稱電位梯度、電勢梯度，是指每厘米的電位降。 電場強度對顆粒的運動速度影響很大。電場強度越高，帶電顆粒泳動越快。 根據(jù)電場電壓將電泳分為（2）溶液的 pH溶液的pH決定了溶液中帶電顆粒的解離程度，決定了顆粒所帶凈電荷的數(shù)量。對兩性電解質(zhì)，pH離pl越遠(yuǎn)，顆粒所帶的凈電荷越多，泳動速度越快。當(dāng)溶液的pH =

37、pl，凈電荷為 0，泳動速度為 0。（3）溶液的離子強度溶液的離子強度越高，顆粒的運動速度則慢，一般最適的離子強度為0.020.2（ 4）電滲 電場中，液體對固體支持物的相對移動電滲（5）其他因素 緩沖液的粘度以及溫度對泳動速度也有一定的影響。3、電泳的主要類型（依據(jù)介質(zhì)材料不同）紙電泳 薄層電泳 薄膜電泳 凝膠電泳 等電聚焦電泳 毛細(xì)管電泳Chapter 111、離心的定義及其原理借助于離心機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力， 根據(jù)物質(zhì)顆粒大小、 密度、 沉降系數(shù)和浮力不同而使物質(zhì) 分離的技術(shù) 。2、離心機的分類 按分離形式分為：沉降式和過濾式 按操作方式分為：間歇式、連續(xù)式、半連續(xù)式 按用途分為：分析、制備、分析 - 制備兩用 按離心機結(jié)構(gòu)特點分為：管式、吊籃式、轉(zhuǎn)鼓式、碟式 按離心機轉(zhuǎn)子分為：水平、角轉(zhuǎn)子、垂直、區(qū)帶、分析 按離