转现代分离技术思考题答案.docx

1、转现代分离技术思考题答案一、名词解释 1截留率: 1水通量: 1浓差极化: 1配系数: 1萃取因素 1带溶剂: 1结晶:. 1晶核: 2重结晶: 2双水相萃取: 2超临界流体萃取: 2离子交换技术: 2膜污染: 2凝聚值 2精馏: 2最小回流比: 2萃取精馏: 2共沸精馏: 2分离因子: 2絮凝: 2错流过滤称切向流过滤: 2比移值 2二、简答题 21.简述进行料液予处理的目的并说明常用的料液预处理方法 22.超临界萃取的特点是什么 23.常用的细胞破碎方法有哪些 24.溶剂萃取中萃取剂的选择原则 35.影响溶剂萃取的因素有哪些 36.乳化现象是如何发生的生产中应如何防止乳化现象的发生如何破乳

2、 37.说明双水相萃取的原理影响双水相分配的主要因素有哪些 39.试给出几种常用的工业起晶方法并说明维持晶体生长的条件 310.晶体质量的指标通常包括哪些内容生产中如何获得高质量的晶体产品 311.选择重结晶适宜溶剂的原则是什么 312.离子交换树脂有哪些分类方法 313.离子交换树脂的主要性能指标物理化学性质 314.离子交换树脂为什么要再生活化如何再生 315.微滤超滤纳滤反渗透分离技术的特点及适用范围 316.简要分析膜污染产生的原因和防、治方法 417.简述色谱分离技术的原理及分类 4三、实例分析 41.乙醇沉析法提取柑橘皮中的果胶 42.头孢菌素C盐分离工艺剖析 4一、名词解释 截留

3、率:指溶液经超滤处理后被膜截留的溶质量占溶液中该溶质总量的百分率。 水通量:纯水在一定压力温度下试验透过水的速度L/himg1815 浓差极化:电极上有电流通过时电极表面附近的反应物或产物浓度变化引起的极化 分配系数:物质在两种不相混的溶剂中平衡时的浓度比 HLB值:表面活性剂亲水-亲油性平衡的定量反映 萃取因素:影响双水相萃取的因素包括聚合物体系无机盐离子体系PH体系温度及细胞温度的影响 带溶剂:易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条件下又容易分解的物质也称为化学萃取剂 结晶:.物质从液态溶液或溶融状态或气态形成晶体 晶核:过饱和溶液中形成微小晶体粒子是晶体生长必不可少的核心。

4、 重结晶:利用杂质和洁净物质在不同溶剂和温度下的溶解度不同将晶体用合适的溶剂再次结晶以获得高纯度的晶体操作 双水相萃取:利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行的分离操作 超临界流体萃取:利用超临界流体作为萃取剂对物质进行溶解和分离 离子交换技术:通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法 膜污染:指处理物料中的微粒胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附沉积造成膜孔径变小或堵塞使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象 凝聚值:胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度 精馏:利用液体混合物中各组分挥发度的差异及回流手段来实现分离液

5、体混合物的单元操作 最小回流比:当回流比减小到某一数值后使两操作线的交点d落在平衡曲线上时图解时不论绘多少梯级都不能跨过点d表示所需的理论板数为无穷多相应的回流比即为最小回流比 萃取精馏:向原料液中加入第三组分称为萃取剂或溶剂以改变原有组分间的相对挥发度而得到分离 共沸精馏:体系中加入一个新的组分称为共沸剂共沸剂与待分离的组分形成新的共沸物用精馏的方法使原体系中的组分得到分离 分离因子: 凝聚:指在投加的化学物质铝、铁的盐类作用下胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程 絮凝:指使用絮凝剂天然的和合成的大分子量聚电解质将胶体粒子交联成网形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起

6、架桥作用 错流过滤称切向流过滤:在压力推动下悬浮液以高速在管状滤膜的内壁作切向流动利用流动的剪切作用将过滤介质表面的固体滤饼移走而附着在滤膜上的滤饼很薄因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度 比移值:在薄层色谱中被测物质移动的相对距离 二、简答题 1.简述进行料液予处理的目的并说明常用的料液预处理方法 目的:促进从悬浮液中分离固形物的速度提高固液分离的效率 方法:凝聚和絮凝加热法调节悬浮液的PH值杂蛋白的去处高价无机离子的去处助滤剂Filteraids和反应剂 2.超临界萃取的特点是什么 临界条件温和产品分离简单无毒、无害不燃无腐蚀性价格便宜 3.常用的细胞破碎方法有哪些 机械法:组织捣碎机匀

7、浆法研钵和研磨压榨器 物理法:反复冻溶法急热骤冷法超声波处理法 化学及生物化学法:自溶法酶溶法化学渗透法 4.溶剂萃取中萃取剂的选择原则 1选择性能好即加入少量萃取剂后能使溶液的相对挥发度发生显着提高 2挥发性小且不与原组分起化学反应不形成恒沸物以便于分离回收减少损失。 3安全无毒无腐蚀性热稳定性好以及价格便宜等。 5.影响溶剂萃取的因素有哪些 聚合物体系无机盐离子体系PH体系温度及细胞温度的影响 6.乳化现象是如何发生的生产中应如何防止乳化现象的发生如何破乳 乳化现象是由于表面活性剂的作用使本来不能混合到一起的两种液体能够混到一起的现象 防止乳化现象的方法有:长时间静置用滤纸过滤补加水或溶剂

8、再水平摇动离心分离用电吹风加热乳化层加盐等方法 乳浊液的破坏措施:物理法:离心、加热吸附稀释化学法:加电解质、其他表面活性剂转型法:加入一种乳化剂 7.说明双水相萃取的原理影响双水相分配的主要因素有哪些 双水相萃取原理:利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行的分离操作。 影响因素:聚合物的分子量聚合物的浓度盐类pH值温度。 9.试给出几种常用的工业起晶方法并说明维持晶体生长的条件 工业起晶方法:自然起晶法、刺激起晶法、晶种起晶法 维持晶体生长的条件:使料液产生过饱和并维持在一定过饱和度范围 10.晶体质量的指标通常包括哪些内容生产中如何获得高质量的晶体产品 指标:晶体的大小晶体的形状晶

9、体的纯度 获得高质量的晶体产品方法:1、晶体大小的控制a过饱和度b温度c搅拌d晶种 2、晶体形状的控制a过饱和度b选择不同的溶剂c杂质 3、晶体纯度的控制a晶体洗涤b重结晶 4、晶体结块的控制 11.选择重结晶适宜溶剂的原则是什么 课本P67 12.离子交换树脂有哪些分类方法 按化学功能团分1.阳树脂酸性基团弱酸性、强酸性2.阴树脂碱性基团弱碱性、强碱性3.活性离子H氢型阳树脂4.活性离子OH-羟型阴树脂 活性离子为其它离子统称盐型树脂 阳离子交换树脂阴离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂弱酸性阳树脂强碱性阴树脂弱碱性阴树脂 特殊类型的树脂:大网格离子交换树脂两性均孔树脂蛇笼树脂均孔树脂多糖交换

10、树脂 13.离子交换树脂的主要性能指标物理化学性质 1含水量2膨胀度:3膨胀率:4湿真密度:5交换容量6滴定曲线: 14.离子交换树脂为什么要再生活化如何再生 离子交换树脂使用一段时间后吸附的杂质接近饱和状态就要进行再生处理使之恢复原来的组成和性能 再生方法:钠型阳树脂可用NaCl溶液再生用量为其交换容量的2倍 氢型阳树脂用强酸再生盐酸或硫酸氯型碱性树脂主要以NaCl溶液来再生但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出OH型碱阴树脂则用4NaOH溶液再生。 15.微滤超滤纳滤反渗透分离技术的特点及适用范围 方法名称特点范围 微滤以多孔薄膜为过滤介质压力差为推动力消毒、澄清收集细胞 超滤

11、压力为推动力利用超滤膜不同孔径对液体中大分子物质分离 溶质进行分离的物理筛分过程 纳滤以适应在较低操作压力下运行进而实现降低成本小分子物质分离 反渗透以膜两侧静压差为推动力克服渗透压使溶剂小分子物质浓缩 通过反渗透膜实现对液体混合物进行分离的过程 16.简要分析膜污染产生的原因和防、治方法 产生原因:指处理物料中的微粒胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附沉积造成膜孔径变小或堵塞使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。 防止方法:可以通过控制膜污染影响因素减少膜污染的危害延长膜的有效操作时间减少清洗频率提高生产能力和效率 治理方法:化学法:选择清洗剂要注

12、意三点: 1.要尽量判别是何种物质引起污染 2.清洗剂要不致于对膜或装置有损害 3.要符合产品要求。 化学法常用的清洗剂有: :发酵工业中用得很普遍浓度为。它能水解蛋白质皂化脂肪和对某些生物高分子起溶解作用。 2.酸:如HNO3、H3PO4和HCI。用于去除无机污染物如钙和镁盐。对不锈钢装置不能用HCI。柠檬酸对含铁污染物有效。 3.表面活性剂:主要对生物高分子、油脂等起乳化、分散、干扰细菌在膜上的粘附。常用的SDS和TritonX-100有较好的去蛋白质和油脂等作用。 4.氧化剂:氯有较强的氧化能力。当NaOH或表面活性剂不起作用时可以用氯其用量为10-6mg/L活性氯其最适pH为1011。

13、 5.酶:酶本身是蛋白质能用其他清洗剂就酶。但如要去除多糖时淀粉酶有一定作用的。 6.有机溶剂:由于有机溶剂对膜和装置有不良作用因而很少采用。20-50乙醇可用于膜装置的灭菌和去除油脂或硅氧烷消泡剂但使用时系统必须符合防爆要求。 物理法: 海绵球擦洗 热水法 反冲洗和循环清洗 17.简述色谱分离技术的原理及分类 原理:利用分析试样各组分在不相混溶并作相对运动的两相中的溶解度的不同或在固定相上的物理吸附的不同等而使各组分分离。 分类:吸附薄层色谱分配薄层色谱离子交换色谱排阻薄层色谱 三、实例分析 1.乙醇沉析法提取柑橘皮中的果胶 操作方法 1将提取液加入1的硅藻土作助滤剂然后送入板框压滤机。过滤

14、后得无色透明的果胶稀溶液滤渣弃去 2将过滤收集的滤液置于真空浓缩装置中于75温度下浓缩直至浓缩到果胶浓度为4左右。 3将浓缩液置于搪瓷桶中并冷至室温然后乙醇以喷淋方式加至已浓缩好的果胶溶液中乙醇含量控制在4050的范围内不断搅动。这时果胶聚结成海绵状析出。 4将果胶-乙醇混合物经12h静置后送入板框压滤机过滤。收集滤饼果胶然后用80乙醇溶液洗涤滤饼12次再用95的乙醇洗涤12次。洗完后压干 5将以上滤好的果胶置于真空干燥器中于55左右干燥即得果胶纯品。 问题: a.分别注明操作方法1-5采取的分离技术 b.柑橘皮预处理时为何要加热至沸而灭酶 c.如何提高果胶的收率和质量 d.提取时加入焦磷酸钠的作用 2.头孢菌素C盐分离工艺剖析 a.在头孢菌素C盐分离工艺流程图中包括了哪些分离技术 b.大孔径吸附树脂的作用是什么 c.能否使用强碱性离子交换树脂为什么 d.为什么要在结晶液中加入醋酸锌 e.为什么要在结晶液中加入30左右的丙酮或乙醇 f.为什么要在真空条件下干燥 3.乙二醇生产中使用了哪些分离手段简要说明使用这些分离手段的目的和意义 实例分析答案参看课本P197-P204自行发挥