第三章 聚凝和絮凝二

11级生物工业下游技术复习第一章绪论一、生物分离技术的基本路线？二、主要生物分离技术的分离原理？三、生物分离技术的特点？四、生产中怎样选取生物分离技术手段？第二章下游技术的基础理论1．对生物产品进行分离的理论依据有那三个方面？2．化学性分子识别和生物学的特异性相互作用的相似和区别？第三章发酵液预处理一、名词解释1．凝聚： 2．絮凝： 3．过滤： 4．离心沉降： 5．离心过滤： 6．助滤剂： 7．沉降：二、单项选择1．真空转鼓过滤机工作一个循环经过（）。

A、过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区B、缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区C、过滤区、缓冲区、卸渣区、再生区D、过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区2．以下哪项不是在重力场中，颗粒在静止的流体中降落时受到的力（）A.重力B. 压力C.浮力D. 阻力3．以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力（）A.离心力B. 向心力C.重力D. 阻力4．颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（）A.越小B.越大C.不变D.无法确定5．工业上常用的过滤介质不包括（）A.织物介质B.堆积介质C.多孔固体介质D.真空介质6．下列物质属于絮凝剂的有（）。

A、明矾B、石灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁三、判断对错1．助滤剂是一种可压缩的多孔微粒。

（）2．通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一。

（）3．在生物制剂制备中，常用的缓冲系统有磷酸盐缓冲液；碳酸盐缓冲液；盐酸盐缓冲液；醋酸盐缓冲液等。

（）四、填空1．发酵液常用的固液分离方法有（）和（）等。

2．为使过滤进行的顺利通常要加入（）。

3．工业离心设备从形式上可分为（），（），（），等型式。

4.典型的工业过滤设备有（）和（）。

5．常用离心设备可分为（）和（）两大类；五、简答1．改变发酵液过滤特性的主要方法有哪些？其简要机理如何？2．除去发酵液中杂蛋白的常用方法有哪些？3．试述生物工业中常用固液分离设备的原理、特点及适用范围？第四章细胞破碎一、名词解释1.超声波破碎法2.酶解法二、单项选择1．适合小量细胞破碎的方法是（）A.高压匀浆法B.超声破碎法C.高速珠磨法D.高压挤压法2．丝状（团状）真菌适合采用（）破碎。

第2章 发酵液旳预处理和固液分离措施
一.发酵液旳预处理： 二.凝聚和絮凝技术： 三.发酵液旳过滤：
一.生化分离工程旳工艺流程：
二.发酵液旳预处理技术：
目旳： 针对对象： 预处理措施： 高价离子旳清除： 杂蛋白质旳清除： 有色物质旳清除
三.凝聚和絮凝技术
凝聚技术 絮凝技术
凝聚技术
扩散双电层旳构造模型图 胶粒能保持分散状态旳原因 双电层特征旳表征和电动电位（ξ） 常用旳凝聚剂
常用絮凝剂旳种类：
1.聚丙烯酰胺（Polyacrylamide）衍生物： 非离子型： 阴离子型：（含-COOH） 阳离子型：（含-NH2）
2.苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂 聚合铝盐 聚合铁盐
3.天然有机高分子絮凝剂 明胶 海藻酸钠 骨胶 甲壳素 甲酰胺 多聚糖类胶粘物
四.发酵液旳过滤：
常用旳凝聚剂
Al2(SO4)3.18H2O(明矾)，AlCl3.6H2O，FeCl3， ZnSO4，MgCO3
阳离子对负电荷旳胶粒凝聚能力顺序为： Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+因 常用絮凝剂旳种类
絮凝作用旳影响原因：
絮凝剂用量:絮凝效果呈钟形变化。 溶液旳pH：pH主要影响离子型絮凝剂中功能团 旳电离度，从而影响了分子链旳伸展状态，变化了 架桥能力。 搅拌速度和时间： 助滤剂：添加助滤剂能增长絮凝效果。
4.1 过滤方程式：
一般微生物旳发酵液多属非牛顿型液体，具可压缩性。 在恒压条件下，可压缩性滤饼旳比阻值rB视为常数，其过滤方 程为：
q2=2*Δp/(μ*rB*XB)*τ 据滤饼旳重量比阻rB可衡量不同发酵液过滤旳难易程度。 rB 越小越易过滤，单位面积滤液量q越大。

胶核
ψ
ζ
ζ
①混凝剂投加过多，混凝效果反而下降。
②投加与胶粒带相同电荷的聚合物或高分子有机物也有良好 的混凝效果。
吸附-电中和作用机理 ★ 吸附 - 电中和作用是指胶粒表面吸附异号离子、异号 胶粒或链状带异号电荷的高分子，从而中和胶粒本身 所带的部分电荷，减少了胶粒间静电斥力，使胶粒更 易于聚沉。 ★ 吸附作用驱动力包括: 静电引力、氢键、配位键、范 德华引力等。
胶体颗粒的表面电荷和电位不同，所需要的混凝剂量也不同； ◆ 水的pH值对混凝剂的水解反应有显著影响，不同混凝剂对pH值的 适应范围不同，水解产物的形态不同，混凝效果也各不相同。 ◆ 高分子混凝剂的混凝效果受水的pH值的影响较小。
3.水的碱度的影响
◆ 在盐类混凝剂的水解过程中不断产生H+，导致pH值下降，所以必 须有足够的碱性物质与其中和，即要保证碱度适中。 ◆ 如果碱度不足，应投加碱性物质（如石灰）来提高混凝效果。
网捕--卷扫作用机理
网捕--卷扫作用是指投加到水中的铝盐、铁盐等混凝剂水解后
形成大量的具有三维立体结构的水合金属氧化物沉淀，当这些 水合金属氧化物体积收缩沉降时，会像多孔的网一样，将水中
胶体颗粒捕获卷扫下来，产生沉淀分离。 网捕--卷扫作用主要是一种机械作用，其混凝除浊效率不高。 所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当原水中胶体的含量 多时，所需混凝剂少。
ψ
ζ ζ 吸附层 滑动面 扩散层
胶团
胶 胶粒 核
位越高，胶粒带电量越大，带同性电荷
的胶体颗粒之间静电斥力越大，胶体颗粒越具稳定性。
3.1.2 胶体之间的相互作用
胶体颗粒共存时相互之间的作用规律可用DLVO理论进行描述。DLVO理 论是由德加根（Derjaguin）和兰道(Landan）与伏维（Verwey）、奥

排 斥 势 能 E R
r
r
Er E Emax
(a)
0
a
c
间 x 距
吸 引 势 能 EA
Ea
图 6-2 3-2
相 作 势 与 粒 离 系 互 用 能 颗 距 关
（ a)双 层 叠 电 重 ； (b)势 变 曲 能 化 线
3.2 混凝机理
一.铝盐在水中的化学反应 铝盐最有代表性的是硫酸铝Al2(SO4)3⋅18H2O,溶 于水后,立即离解铝离子,通常是以[Al(H2O)6]3+存在. 在水中,会发生下列过程。 1. 过 配位水分子发生水解： [Al(H2O)6]3+――[Al(OH)(H2O)5]2++ H+ ……. 其结果是：价数降低，pH降低，最终产生――Al (OH)3沉淀
。 胶
H值的影响 (2) 水的pH值的影响 (3) 水的碱度的影响 (4) 水中浊质颗粒浓度的影响 (5) 水中有机污染物的影响 (6) 混凝剂种类与投加量的影响 (7) 混凝剂投加方式的影响 (8) 水力条件的影响
3.3 混凝剂
一.混凝剂 种类有不少于200 300种 200－ 种类有不少于200－300种 其分类见表3-1 其分类见表3
3.1 胶体的稳定性
一.胶体的稳定性 胶体的稳定性
动力学稳定性 聚集稳定性
布朗运动对抗重力。 布朗运动对抗重力。 胶体带电相斥（憎水性胶体） 胶体带电相斥（憎水性胶体） 水化膜的阻碍（亲水性胶体） 水化膜的阻碍（亲水性胶体）
两者之中,聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。 两者之中,聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。 对胶体稳定性的影响起关键作用
G= p
µ
当 当 能 ，