第六章 沉淀和膜分离技术

⽣物⼯程下游技术思考题答案⼀．绪论1、从某⼀动物培养的细胞中分离某⼀抗体(⼀蛋⽩的代表）的⼀般⼯艺过程。

答：⽣物⼯程下游技术的⼀般⼯艺过程（p12）2、分离纯化某⼀酶制剂的主要步骤和结果如下表：（（2）亲和层析的原理是什么？3、产品的分离提取⼯艺应考虑那些因素？答：⽣物分离过纯化过程的选择准则（P16）①步聚少，成本低②次序合理③产品规格（注射，⾮注射）④⽣产规模⑤物料组成⑥产品形式固体：适当结晶，液体：适当浓缩⑦产品稳定性⑧物性溶解度，分⼦电荷，分⼦⼤⼩，功能团，稳定性，挥发性⑨危害性⑩废⽔处理第⼆章发酵液预处理1．沉降速度离⼼的原理。

（p15）答：沉降速度法：主要⽤于分离沉降系数不同的物质。

2．沉降平衡离⼼的原理。

（p15）答：沉降平衡法：⽤于分离密度不同的物质。

如梯度密度离⼼。

3．差速离⼼的概念。

（p15）答：采⽤不同的转速将沉降系数不同的物质分开的⽅法。

4． rpm与RCF的换算关系。

5.已知某⼀离⼼机的转⼦半径为25cm，转速为1200r/min，计算相对离⼼⼒为多⼤？第三章细胞破碎1除去发酵液杂蛋⽩质的常⽤⽅法有那些？答：杂蛋⽩质的除去（p6）(1) 沉淀法：蛋⽩质是两性物质，在酸性溶液中，能与⼀些阴离⼦（三氯⼄酸盐、⽔扬酸盐）形成沉淀；在碱性溶液中，能与⼀些阳离⼦（Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+等）形成沉淀。

(2) 变性法：使蛋⽩质变性的⽅法很多，如：加热，调节pH，有机溶剂，表⾯活性剂等。

其中最常⽤的是加热法。

(3) 吸附法：加⼊某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋⽩质⽽除去。

2产品的分离提取⼯艺应考虑那些因素？答：(1) 是胞内产物还是胞外产物；(2) 原料中产物和主要杂质浓度；(3) 产物和主要杂质的物理化学特性及差异；(4) 产品⽤途和质量标准；(5) 产品的市场价格；(6) 废液的处理⽅法等。

3发酵液过滤与分离的困难的原因及解决⽅法。

答：第⼀节发酵液过滤特性的改变微⽣物发酵液的特性可归纳为： (P3)①发酵产物浓度较低，⼤多为1％⼀10％，悬浮液中⼤部分是⽔；②悬浮物颗粒⼩，相对密度与液相相差不⼤；③固体粒⼦可压缩性⼤；④液相粘度⼤，⼤多为⾮⽜顿型流体；⑤性质不稳定，随时间变化，如易受空⽓氧化、微⽣物污染、蛋⽩酶⽔解等作⽤的影响。

化学实验室的废水处理技术废水处理是一项关乎环境保护的重要工作。

尤其在化学实验室这样的场所，废水中可能含有各种有害物质，因此对废水进行有效的处理非常重要。

本文将介绍一些常用的化学实验室废水处理技术。

一、沉淀法沉淀法是一种常见的废水处理技术。

它通过加入化学试剂，使废水中的有害物质与试剂反应生成不溶性物质，从而实现废水中有害物质的沉淀。

在化学实验室中，常用的沉淀试剂包括氢氧化钙、氢氧化铁等。

沉淀法不仅可以去除废水中的有害物质，还可以使废水达到排放标准。

二、中和法中和法是另一种常用的废水处理技术。

化学实验室废水中常含有酸性或碱性物质，使用中和试剂可以将其中和至中性。

常见的中和试剂有碳酸氢钠、氢氧化钠等。

中和法不仅可以调整废水的pH值，还可以使废水中的有害物质转化为易处理的形式。

三、活性炭吸附法活性炭吸附法是一种常用的物理吸附技术，适用于废水中有机物的处理。

活性炭具有良好的吸附性能，能够有效地吸附废水中的有机物质。

化学实验室废水中可能含有各种有机试剂或废溶剂，使用活性炭吸附法可以将这些有机物质从废水中去除。

四、生物处理法生物处理法通过利用微生物降解有机物质的能力来处理废水。

化学实验室废水中可能含有一些有机物质，使用生物处理法可以使这些有机物质得到有效降解。

生物处理法具有工艺简单、成本低等优点，因此在废水处理中得到广泛应用。

五、膜分离技术膜分离技术是一种使用特殊膜进行分离的技术。

在化学实验室废水处理中，可以使用逆渗透膜、超滤膜等进行废水的分离和浓缩。

膜分离技术具有高效、节能等优点，适用于处理废水中的高浓度有机物质或颗粒物。

综上所述，化学实验室的废水处理技术多种多样。

根据废水中的污染物特点和废水排放标准，可以选择合适的废水处理技术进行处理。

通过科学的废水处理技术，可以有效减少化学实验室废水对环境的污染，实现可持续发展的目标。

矿井污水处理新技术及工程应用矿井污水处理是矿山开采过程中必不可少的环境保护措施。

随着矿业开采的不断发展，矿井污水处理技术也在不断创新和提高。

本文将介绍一些新的矿井污水处理技术及其工程应用。

1. 高效沉淀技术高效沉淀技术是一种常用的矿井污水处理技术。

通过给污水添加适当的多聚合物或在适宜条件下控制pH值，可以促使矿井污水中的悬浮固体迅速沉淀，并形成易于沉淀和过滤的污泥。

这种技术具有沉淀效率高、处理周期短、处理成本低等优点。

2. 膜分离技术膜分离技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等技术，是一种将污水中的溶质和悬浮固体与废水分离的方法。

通过不同孔径的膜片，可以将污水中的悬浮固体和有机物分离出来，达到净化水质的目的。

膜分离技术具有处理效果好、适用范围广、占地面积小等优点，已广泛应用于矿井污水处理中。

3. 厌氧处理技术厌氧处理技术是将矿井污水在无氧条件下进行处理的方法。

通过建立良好的厌氧处理系统，可以有效地降解矿井污水中的有机物，减少氮、磷等污染物的含量。

厌氧处理技术具有处理效果稳定、方便操作等优点，适用于矿井污水处理的中小型矿山。

4. 生物滤池技术生物滤池技术是一种利用微生物对污水中的有机物进行降解的方法。

通过建立生物滤池，使矿井污水经过滤池中的生物膜，微生物对有机物进行降解，将有机物转化为无机物和二氧化碳。

生物滤池技术具有处理成本低、处理效果好等优点，已被广泛应用于矿井污水处理中。

5. 离子交换技术离子交换技术是一种通过树脂材料将溶液中的离子进行吸附和释放的方法。

通过选择适宜的离子交换树脂，可以将矿井污水中的重金属等有害离子吸附下来，实现矿井污水的净化。

离子交换技术具有选择性强、处理效果好等优点，是一种较为成熟的矿井污水处理技术。

在工程应用方面，矿井污水处理技术的选择和设计需要考虑具体的矿井特点、污水性质和处理要求。

通常需要进行前处理、主处理和后处理。

前处理包括筛分、调节pH值等；主处理采用上述提到的各种污水处理技术；后处理包括除氧、消毒等。

水厂去除氨氮的工艺一、物理法物理法去除氨氮主要包括沉淀法、膜分离技术等。

1. 沉淀法沉淀法是通过向水中投加药剂，使水中悬浮物和胶体物质形成絮凝体，在沉淀池中沉淀分离，以达到去除氨氮的目的。

常用的药剂有氯化钙、氢氧化钙等，这些药剂可以与水中的氨氮反应生成沉淀物，从而降低水中氨氮的含量。

2. 膜分离技术膜分离技术是利用半透膜，使水在压力作用下通过膜过滤，从而去除氨氮。

膜分离技术主要包括反渗透、超滤、纳滤等。

其中反渗透技术去除氨氮的效果最好，但成本较高。

二、化学法化学法去除氨氮主要包括折点氯化法、酸化吹脱法等。

1. 折点氯化法折点氯化法是通过向水中投加氯气，使氯气与氨氮反应生成氮气，以达到去除氨氮的目的。

该方法的优点是去除效率高，操作简单，但需要消耗大量的氯气，成本较高。

2. 酸化吹脱法酸化吹脱法是通过向水中加酸，使水中的氨氮转化为铵离子，再通过吹脱作用将铵离子从水中去除。

该方法的优点是去除效率高，操作简单，成本较低，但会产生酸性废水。

三、生物法生物法去除氨氮是利用微生物的硝化反硝化作用，将水中的氨氮转化为硝酸盐或氮气，以达到去除氨氮的目的。

常用的生物法包括A/O工艺、A2/O工艺等。

生物法去除氨氮的优点是处理效果好，无二次污染，但需要一定的反应时间和反应条件，处理周期较长。

四、高级氧化法高级氧化法去除氨氮是利用强氧化剂将水中的氨氮氧化成硝酸盐或氮气，以达到去除氨氮的目的。

常用的高级氧化法包括芬顿试剂氧化法、臭氧氧化法等。

高级氧化法去除氨氮的优点是反应速度快，处理效果好，但需要投加大量的氧化剂，成本较高。

生物分离工程复习题第一章导论一解释名词生物下游加工过程（生物分离工程），生物加工过程二简答题1 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？（生物下游加工过程特点是什么？生物分离工程的特点是什么？）2 生物分离工程在生物技术中的地位？3 分离效率评价的主要标准有哪些？各有什么意义？4 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？（简述或图示分离工程一般流程及基本操作单元）5 在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？6 下游加工过程的发展趋势有哪些方面？7 纯化生物产品的得率是如何计算的？若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？第二章发酵液预处理一解释名词凝聚，絮凝，凝聚剂，过滤，离心，细胞破碎，包含体二简答题1 为什么要进行发酵液的预处理？常用处理方法有哪几种？2 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？常用的絮凝剂有哪些？3 发酵液预处理中凝聚剂主要起什么作用？絮凝机理是什么？4 细胞破碎的方法包括哪几类？工业上常用的方法有哪些？为什么？5 沉降与离心的异同？6 离心设备可分为哪两大类？按分离因子Fr不同，离心机一般分为哪几类？7 常用的离心沉降设备有哪些？常用的过滤设备有哪些？8 固-液分离主要包括哪些方法和设备？9 试比较固液分离中过滤和离心分离技术的特点。

10 高压匀浆与高速珠磨破碎法各有哪些优缺点？11 比较工业常用的过滤设备优缺点。

离心与过滤各有什么优缺点？第三章沉淀与结晶一解释名词沉淀，结晶，盐析，盐溶，盐析结晶，盐析沉淀，硫酸铵饱和度，晶种，晶核，晶型, 饱和溶液，过饱和溶液，饱和度二简答题1 根据加入沉淀剂的不同沉淀分离主要包括哪几类？）2 常用的蛋白质沉淀方法有哪些？有机溶剂沉淀蛋白质的机理什么？用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项？3 影响盐析的主要因素有哪些？在工艺设计中如何应用？4 如何确定盐析过程中需要加入硫酸铵的量？5 简述有机溶剂沉淀的原理。

环境工程原理-环境工程原理课后思考题解答6膜分离第六章膜分离技术1、什么是膜分离过程，有哪些膜分离过程，各有什么特点，各分离过程分离离子的范围？答：若在流体内部或两流体间有一薄层凝聚相物质把流体分隔为两部分，则这一薄层物质称为膜，膜可以是固态、液态或气态。

膜分离是利用膜材料具有选择性渗透作用而使气体或液体混合物得到分离的一种方法。

膜分离技术具有以下优点：(1)能获得高纯度组分；(2)操作过程的能耗较低；(3)分离操作通常在常温或低温下操作，对热敏物料的分离尤其适宜。

2、说明膜分离过程的推动力及分离原理。

答：物质能选择性地透过膜的推动力有两种：一种是由外界提供能量，使物质能由低位向高位移动；另一种是因膜的存在造成被分离系统具有化学位差的作用下由高位向低位移动。

3、不同的膜分离过程适用于哪些场合？答：依据膜孔径的不同，分离的粒子颗粒直径也有差异。

4、膜组件有哪些形式，各有什么特点？答：(1)板框式膜组件板框式膜组件优点：组装方便，膜的清洗更换比较容易，料液流通截面较大，不易堵塞，可视生产需要组装膜组件。

缺点：密封边界长，板框和密封件的加工精度高；每块板上料液的流程短，通过板面的透过液量较少，(2)卷式膜组件与板框式膜组件相比，卷式膜组件优点是：膜组件比较紧凑；单位体积内的膜面积大；制作相对简单。

其缺点是：清洗不方便，膜损坏时，不易更换；卷式膜组件所用的膜必须是可焊接或可粘贴的膜。

(3)管式膜组件优点：结构简单；安装、操作方便；流体流动状态好,不易被堵塞。

缺点：单位体积膜组件的膜面积少，一般仅为30~330m2/m3，除特殊场合外，一般不被使用。

(4)中空纤维膜组件优点：设备紧凑，组件单位体积内的有效膜面积高达16000～3000m2/m3缺点：中空纤维内径小阻力大，易堵塞，所以料液走纤维管间，透过液走纤维管内。

透过液侧流体能量损失大，压降可达数个大气压，膜污染难除去。

5、简要说明反渗透的原理，反渗透的操作压力与膜的类型有关吗？答：当纯水与盐水用一张能透过水的半透膜隔开时，纯水能透过膜向盐水一侧渗透，直到盐水一侧水位升高到一定高度为止，渗透过程达到动态平衡，这种现象称之为渗透现象。

膜分离技术膜分离技术是材料科学和过程工程科学等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的新领域，是当代新型高效的共性技术，特别适合于现代工业对节能、低品位原材料再利用和消除环境污染的需要，成为实现经济可持续发展战略的重要组成部分。

膜分离技术推广应用的覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业，能源利用和环境保护的水平。

膜分离技术以选择性透过膜为分离介质。

在常温下以膜两侧压力差或电位差为动力，对溶质和溶剂进行分离、浓缩、纯化。

膜分离技术主要是采用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。

现已应用的有反渗透、纳滤、超过滤、微孔过滤、透析电渗析、气体膜分离、渗透蒸发、控制释放、液膜、膜蒸馏膜反应器等技术。

膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作(如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换等)相比较，其过程大多为无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小和污染轻等优点。

1.微滤(MF)Microfiltration，其特点：对称细孔高分子膜，孔径0.03～10 nm，滤除≥50 nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂和溶解物，被截留物质：悬浮物、细菌和微粒子。

2.超滤(UF)Ultrafiltration，其特点：非对称结构的多孔膜，孔径l～20 nm，滤除5～100 nm的颗粒，以压力差为分离驱动力，透过物质：溶剂、离子和小分子，被截留物质：蛋白质、各类酶、细菌和乳胶。

3.纳滤(NF)Nanofiltration，其特点：1 nm的微孔结构，滤除相对分子质量在200～2000，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂、相对分子质量<200，被截留物质：溶质、二价盐、糖和染料 (相对分子质量200～1000)。

4.反渗透(RO)Reverse Osmosis，其特点：带皮层的不对称膜、复合膜(<l nm)，用于水溶液中溶解性盐的脱除，以压力差为分离驱动力，透过物质：水、溶剂，被截留物质：无机盐、糖类、氨基酸和BOD。

膜分离技术及应用1 膜分离技术的简介1.1 膜分离的概念利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

膜分离的一般示意性图见图1。

1.2 膜的简介在一种流体相间有一层薄的凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。

膜本身是均一的一相或由两相以上凝聚物构成的复合体。

被膜分开的流体相物质图1 膜分离过程示意图是液体或气体。

膜的厚度应在0.5mm以下，否则不能称其为膜。

1.2.1 对于不同种类的膜都有一个基本要求：（1）耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5Mpa，反渗透膜的压力更高，约为1~10MPa（2）耐高温：高通量带来的温度升高和清洗的需要（3）耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解；（4）化学相容性：保持膜的稳定性；（5）生物相容性：防止生物大分子的变性；（6）成本低。

1.2.2 膜的分类按孔径大小：微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤膜按膜结构：对称性膜、不对称膜、复合膜按材料分：有机高分子（天然高分子材料膜、合成高分子材料膜）膜、无机材料膜1.2.3 各种膜材料（1）天然高分子材料膜主要是纤维素的衍生物，有醋酸纤维、硝酸纤维和再生纤维素等。

其中醋酸纤维膜的截盐能力强，常用作反渗透膜，也可用作微滤膜和超滤膜。

醋酸纤维膜使用最高温度和pH范围有限，一般使用温度低于45~50℃，pH3~8。

再生纤维素可制造透析膜和微滤膜。

（2）合成高分子材料膜市售膜的大部分为合成高分子膜，种类很多，主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯类和含氟聚合物等。

其中聚砜是最常用的膜材料之一，主要用于制造超滤膜。

聚砜膜的特点是耐高温(一般为70~80℃，有些可高达125℃)，适用pH 范围广(pH=l~13)，耐氯能力强，可调节孔径范围宽(1~20nm)。

但聚砜膜耐压能力较低，一般平板膜的操作压力权限为0.5~1.0MPa 。

酒厂污水处理技术引言概述：酒厂作为一个重要的生产企业，其生产过程中产生的污水问题向来备受关注。

酒厂污水中含有大量的有机物质和高浓度的COD（化学需氧量），如果不经过有效的处理，将对环境造成严重的污染。

因此，研究和应用酒厂污水处理技术是非常必要的。

本文将从四个方面详细介绍酒厂污水处理技术。

一、物理处理技术1.1 沉淀技术：通过加入沉淀剂，使污水中的悬浮物沉淀下来。

常用的沉淀剂有铁盐、铝盐等。

沉淀技术能有效去除污水中的悬浮物和部份重金属离子。

1.2 过滤技术：采用过滤器将污水中的固体颗粒物截留下来。

过滤技术可以去除较小颗粒的悬浮物，提高污水的澄清度。

1.3 膜分离技术：利用特殊的膜材料，将污水中的溶解物和悬浮物分离。

膜分离技术具有高效、节能的特点，对酒厂污水处理具有广阔的应用前景。

二、生化处理技术2.1 厌氧处理技术：通过在无氧条件下，利用厌氧菌对有机物进行分解，产生沼气和有机肥料。

厌氧处理技术适合于高浓度有机废水的处理，具有能源回收的优势。

2.2 好氧处理技术：在充氧条件下，利用好氧菌对有机物进行氧化降解。

好氧处理技术能够有效去除污水中的有机物和氮、磷等营养物质，使污水达到排放标准。

2.3 活性污泥法：通过在好氧条件下，利用活性污泥中的微生物对有机物进行降解。

活性污泥法具有处理效果好、操作简单的特点，是酒厂污水处理中常用的技术之一。

三、化学处理技术3.1 氧化技术：利用化学氧化剂对污水中的有机物进行氧化降解。

常用的氧化剂有高锰酸钾、过硫酸盐等。

氧化技术能有效去除难降解的有机物。

3.2 中和技术：通过加入中和剂，调节污水的pH值，使其接近中性。

中和技术可以去除污水中的酸碱物质，减少对环境的影响。

3.3 吸附技术：利用吸附剂对污水中的有机物进行吸附。

常用的吸附剂有活性炭、聚合物等。

吸附技术能够去除污水中的有机物和部份重金属离子。

四、综合处理技术4.1 A/O（好氧/厌氧）工艺：将好氧和厌氧工艺相结合，充分利用两种工艺的优势。