生物分离工程第四章-沉淀分离法
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第四章沉淀法在分离制备中,沉淀主要用于浓缩目的,或用于除去留在液相或沉淀在固相中的非必要成分。
沉淀:流体中分散悬浮的固体或液体,在重力、离心力、静电力等各种力场内,将粒子互相或自流体分离的作业。
例:澄清(clarification)、稠化(thickening)、类析(classification)、浮选(floatation)、重液分离(heavy liquid separation)、集尘(dust collection)。
其中使用离心力场的特称为离心分离。
一、沉淀的类型沉淀按其物理性质不同,可粗略分成两类:晶形沉淀和无定形沉淀 ( 又称非晶形沉淀或胶状沉淀 ) 。
晶形沉淀如:BaSO4,MgNH4PO4, CaC2O4·2H2O , PbSO4其颗粒直径约0.1 ~ 1 μ m 。
非晶形沉淀: Fe2O3·nH2O , ZnS ,Al2O3·nH2O[Al(OH)3] 其颗粒直径一般 <0.02 μ m 。
晶形沉淀:内部排列较规则,结构紧密,整个沉淀所占体积较小,易沉降于容器底部。
无定形沉淀,由许多疏松聚集在一起的微小沉淀颗粒组成,排列杂乱无章,有时又包含大量数目的 H2O ,所以是疏松的絮状沉淀。
介于晶形沉淀与无定形沉淀之间的为凝乳状沉淀,颗粒大小 0.1>d>0.02 μ m ,如 AgCl 。
二、沉淀的形成沉淀的形成一般经过晶核形成和晶核长大两个过程。
将沉淀剂加入试液中,当形成沉淀的离子浓度乘积大于其 KSP ,离子通过静电引力结合成一定数目的离子群,即为晶核。
晶核形成后,构晶离子向晶核表面沉积,晶核就逐渐长大成微粒。
聚集速度 V :由离子聚集成晶核,再进一步积集成沉淀颗粒的速度。
定向速度 V ′:在聚集的同时,构晶离子又按一定晶格排列,这种定向排列速度。
若聚集速度 V 大,而定向排列速度 V ′小,即离子很快聚集来生成沉淀微粒,却来不及进行晶格排列,则得到的是非晶形沉淀。
第一章1.生物分离工程的一般过程P4答:①发酵液的预处理主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相,液相分离,提高过滤速度。
过滤、离心是其最基本的单元操作。
②产物的提取采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。
③产物的精制常采用色谱分离技术,有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。
④成品的加工处理浓缩、结晶、干燥第二章一、概念:1.发酵液的预处理:指采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离,提高过滤速度。
2.凝集(凝聚):指在投加的化学物质(如水解的凝聚剂,铝、铁的盐类或石灰等)作用下,发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。
3.絮凝:指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用,使胶粒形成粗大絮凝团的过程。
4.离心分离:指在离心场的作用下,将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。
主要用于颗粒较细的悬浮液和乳浊液的分离。
(分为差示离心、均匀介质离心、密度梯度离心、等密度梯度离心和平衡等密度离心。
)5.等电点沉淀法:利用蛋白质等两性化合物在等电点时溶解度最低,易产生沉淀的性质,用酸化剂或碱化剂调节发酵液的pH,使其达到菌体蛋白的等电点而产生沉淀。
二、填空:1、按过滤时料液流动方向的不同,分为常规过滤和错流过滤。
2、可溶性杂蛋白的去除法包括:等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法三、问答1、发酵液的一般特征?①组成大部分为水;②发酵产物的浓度较低;③发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白的胶状物;④含有培养基中的残留成分,如无机盐类、非蛋白质大分子及其降解产物;⑤含有其他少量代谢副产物;⑥含有色素、毒性物质。
热原质等有机杂质。
2、常用的絮凝剂有什么?无极絮凝剂:Al2(SO4)3·18H2O (明矾)、氯化钙、氯化镁碱式氯化铝、高分子无机聚合物等。
有机絮凝剂:壳多糖及其衍生物、明胶、丙烯酰胺类、聚苯乙烯类、聚丙烯酰类聚乙烯亚胺类。
3、影响絮凝效果的因素?答:①絮凝剂的种类;②絮凝剂浓度;③ pH; 最关键因素,影响絮凝剂活性基团的解离度。
沉淀的分离的方法沉淀的分离方法是一种物质分离和纯化的常用技术。
它基于物质在溶液中形成团块或沉淀的特性,通过将沉淀与溶液分离来实现纯化的目的。
在化学实验、工业生产以及环境保护等领域中,沉淀的分离方法被广泛应用。
沉淀的形成是由于溶液中的物质之间发生化学反应或物理变化,导致产生不溶于溶液中的固态产物。
这些固态产物随着时间的推移逐渐沉淀到容器底部,形成一个可分离的沉淀物。
接下来,就是利用各种分离技术将沉淀与溶液进行分离。
常见的沉淀分离方法包括:离心、过滤和沉淀剂法。
离心是最常见的沉淀分离技术之一。
离心机利用离心力的作用,使沉淀物通过离心作用向底部沉积,从而使其与溶液分离。
离心速度的选择取决于沉淀物的性质和大小。
常见的离心机有台式离心机、超高速离心机等。
过滤是利用孔径大小不同的滤纸或滤膜将溶液中的沉淀物从溶液中分离出来的方法。
过滤操作一般要结合真空抽滤或压力过滤设备来完成。
滤纸或滤膜的选择要考虑过滤速度和分离效果。
沉淀剂法是利用化学反应生成的沉淀剂与溶液中的物质反应,进而产生一个不溶于溶液的沉淀。
沉淀剂与溶液中的目标物质发生反应,生成的沉淀物具有较大的比重,在重力作用下会迅速沉淀。
沉淀剂法常见的应用场景包括金属离子沉淀、矿物分离等。
除了以上三种常见的沉淀分离方法外,还有一些其他的辅助方法可以实现效果更好的分离。
例如,振荡沉淀法利用振荡设备使沉淀物颗粒之间产生相互碰撞和摩擦,从而加速沉淀的形成和分离。
冷冻沉淀法通过在低温下降低晶体的溶解度,促使溶液中的固态物质迅速沉淀。
在实际应用中,选择合适的分离方法要考虑到沉淀物的性质、溶液的性质、分离效率和操作便捷性等因素。
如果不同的分离方法不能满足要求,也可以将它们组合使用,例如先利用离心将可离心的沉淀物分离出来,再通过过滤将细小颗粒的沉淀物分离出来。
总之,沉淀的分离方法是化学实验和工业生产中常用的分离技术。
通过离心、过滤、沉淀剂法以及其他辅助分离方法,可以有效地将沉淀物与溶液分离,实现物质的纯化和分离。