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前言苦豆子总生物碱中含有苦豆子所包含的绝大多数种类的生物碱。
苦豆子生物碱为其良好药物活性被广泛用于临床,不仅具有抗癌、抑癌、抑制和杀灭各种微生物作用,而且对免疫系统、神经系统、心血管系统有广泛的药理作用。
总生物碱的提取方法有多种,主要有乙醇提取法、水提取法、酸水提取法及阳离子交换树脂提取法等等。
目前，国内关于苦豆子生物碱的纯化方法，多用酸水萃取法，用离子交换大孔吸附树脂分离纯化苦豆子生物碱的研究尚未见报道。
因此，本文着重研究了用离子交换大孔吸附树脂分离纯化苦豆子生物碱的工艺条件，以期找出一种经济有效、适合大规模工业化生产的分离纯化苦豆子生物碱的方法，旨在为以后进一步研究苦豆子生物碱提供理论依据。
离子交换法的优点如下：有机溶剂用量少，离子交换树脂再生后可反复使用；所得生物碱纯度高。
缺点是苦参类生物碱与树脂的结合力强，不能将生物碱完全洗出，所以主要生物碱的损失较大[2]。
利用非极性大孔树脂DF01直接从苦豆子酸浸取液中离生物碱，生物总碱的吸附量和解吸率分别为17mg/mL和96%，分离效果较好，该法的优点是生物碱吸附速度快、解容易、树脂的寿命长[2]。
鉴于此，我们综合离子交换树脂和大孔吸附树脂的优点，采用离子交换大孔吸附树脂来富集分离苦豆子生物碱。
本实验通过离子交换大孔吸附树脂对苦豆子中的生物碱进行分离，先通过静态吸附与解吸实验选出最佳树脂及最佳吸附时间；然后通过动态吸附实验考察上柱量、上柱流速、上柱液pH值等因素对吸附率的影响，确定最佳上柱条件；由最佳条件上柱，考察洗脱液、洗脱液乙醇浓度、洗脱流速等因素对解吸率的影响，找出最佳的解吸条件，从而达到为进一步研究苦豆子生物碱提供借鉴的目的。
第一章、综述1.1 离子交换树脂的发展离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，其历史可追溯到二十世纪30年代。
1935年英国的Adams和Holmes[3]发表了关于酚醛树脂和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子领域。
吸附剂和生物分离技术随着人们对生物学认知的不断深入，越来越多的应用场景需要对复杂混合物中的生物分子进行精细分离。
而这类分离对于高效、精准和经济的吸附剂和生物分离技术的需求也越来越迫切。
一、吸附剂的发展历程及其应用吸附剂是指能够将某些特定的分子从混合液中抽离出来，并通过某种方式将其固定在其表面上的物质。
其原理基于分子间相互作用力的差异：吸附剂的表面结构能够与目标分子的结构产生相应的“亲和”作用力，从而吸引目标分子停留在其表面上并保持稳定状态。
在静态吸附分离领域，传统的吸附剂材料主要有活性炭、过滤纸及其合成物等。
由于其具有易制备和经济的优势，传统吸附材料在某些特定场景中仍然具备一定的应用价值。
但是，传统材料结构单一、特异性不强，且容易受污染和反复使用后损耗，无法满足越来越严苛的生物分离需求。
近年来，随着化学、物理、生物学和材料学等领域的深度交叉和融合，新型吸附剂层出不穷。
比如以金属有机骨架材料（MOF）为代表的多孔材料、离子液体、仿生材料等，这些吸附剂材料在结构、表面性质等方面与传统材料存在很大不同，具有更好的选择性和适应性，可以在更广泛的领域应用。
在动态吸附分离领域，流动床技术和扩散吸附技术是比较常见的方法。
流动床吸附技术适用于较大分子物质的分离，更加普遍地应用于废水处理、空气净化等领域。
扩散吸附技术适用于分子大小相仿的物质分离，主要应用于工业气体、血液分离、酒精等领域。
比如现有的氢气分离技术，一般都是采用气体分离膜或压力摩尔分离技术，但是成本较高，而扩散吸附技术则能够运用在更广阔程序，因其低成本和更高的选择性而受到广泛关注。
二、生物分离技术的现状及其前景生物分离技术指的是根据生物大分子（如蛋白质、核酸等）之间的特异性相互作用，以分离目标分子为主要目的的分离技术。
生物分离技术的发展对于生物学、生物医学等相关领域起到了至关重要的作用。
同时，它也是目前生物药品制造中必备的零件，对于分子药物研究和生物制剂工程具有重要的意义。
生物活性物质的分离与提纯技术生物活性物质是指那些能够对生命体产生生理上或者药理学上显著影响的物质。
在研究生物活性物质的过程中，活性分子的分离与提纯是非常关键的步骤。
分离提纯技术是将混合的物质分离成单独的组分的一种方法。
当我们从一个复杂的混合物中分离有特殊活性的成分时，需要选择一种准确的分离提纯技术，以便在提取过程中保留活性成分的完整性。
一、离子交换色谱法离子交换色谱法是一种广泛用于生物分离和提纯的技术。
从水性溶液中分离分子时，离子交换柱可以将带电离子性分子分离出来，而留下未带电分子。
这种分离技术是通过将离子交换树脂与离子交换用来清除有问题分子的化合物结合进行的，该化合物可以与样品中的毒素或其他有害物质结合，并将这些化合物从样品中移除。
这种技术还可以用于分离DNA和RNA的不同形式，例如线性化和超螺旋化形式。
二、层析技术层析技术是将混合物中的不同成分通过在固相和液相之间交替传递中逐渐分离的技术。
在层析柱中，分子将在移动相流动时根据其特定化学性质进行分离。
例如，根据分子大小，首先流过去的是较小的分子，然后是较大的分子。
静态工艺也可以使用此技术。
三、电泳分离技术电泳是另一种分离提纯技术，通过使用电场分离分子。
这使得通过在凝胶中移动受电泳影响的分子成为可能，其中不同的分子将根据其分子量迁移不同的距离。
在DNA和RNA分离，筛选和可视化的过程中使用了电泳。
这种技术还被用于蛋白质分离，丰富和结晶。
四、透析透析是通过固定膜的膜分离技术针对较小分子进行的一种分离技术。
透析可以分离溶液中单一的小分子，并通过选择合适的膜来去除溶液中的杂质。
这种技术通常用来清除小分子，例如盐或药物残留物。
总之，分离和提纯是分子生物学和生物化学领域极为重要的步骤。
离子交换色谱法、层析技术、电泳分离技术和透析等技术能够帮助人们将混杂的混合物分离成单独的组成部分，以便进行更精确的研究并应用生物活性物质。
在不同的实验中应用不同的分离技术可以将研究活性物质的精度提高到新的水平，从而推动人们在生命科学领域和药物研究中有更大的发现。
生物分离工程实验强调一下：下周一、二下午（3月31日、4月1日）一点半在生物楼411上实验，预习实验一、带讲义、不许迟到。
共5次课，缺席一次就没有成绩。
生物分离工程实验吴国峰郑春英二零一四年三月实验一凝胶色谱法分离蛋白质一、实验目的1. 掌握凝胶色谱的基本原理；2. 掌握凝胶色谱的基本操作；3. 了解物质在色谱柱中的洗脱行为与分配系数的关系。
二、实验原理本实验将蓝葡聚糖2000（分子质量2000kD ）、细胞色素c （分子质量17kD ）和DNFP-甘氨酸（分子质量0.5kD ）的混合物通过交联葡聚糖凝胶G-50（Sephadex G-50）的色谱柱，以蒸馏水为洗脱溶剂进行洗脱。
蓝葡聚糖2000分子量最大，全部被排阻在凝胶颗粒的间隙中，而未进入凝胶颗粒内部，因而洗脱速度最快，最先流出柱，其V e =V o 即K d =0。
DNFP-甘氨酸分子量最小，不被排阻而可完全进入凝胶颗粒内部，洗脱速度最慢，最后流出柱，其V e =V i +V o 即K d =1。
细胞色素c 分子量在上述二者之间，其洗脱速度居中。
可以从蓝、红、黄三种不同颜色直接观察到三种物质分离的情况，并通过洗脱体积计算V i 、V o 和各自的K d 。
d K 与e V 、0V 和i V 的关系见下式：d K 0e iV V V -= 式中 K d ——分配系数，表示其被排阻的程度，只与被分离物质分子的大小和凝胶颗粒孔隙的大小分布有关；V t ——柱体积，从柱的底板到凝胶沉积表面的体积，在色谱柱中充满凝胶的部分称为凝胶床；V 0——外水体积，色谱柱内凝胶颗粒间隙，这部分体积称外水体积，亦称间隙体积；V i ——内水体积，因为凝胶为三维网状结构，颗粒内部仍有空间，液体可进入颗粒内部，即分间隙的总和为内水体积，又称定相体积（不包括固体支持物的体积g V ）；V e ——峰洗脱体积，指被分离物质通过凝胶柱所需洗脱液的体积。
通常情况下，0＜K d ＜1，当K d ＞1时，说明凝胶对组分有吸附作用。
1. 生物分离技术:指从动物与微生物的有机体或器官`生物工程产物(发酵液`培养液)及生物化学产品中提取`分离`纯化目标物质的技术过程.2. 生物分离的一般工艺[理想化过程]:⑴动植物原料→细胞破碎→萃取与预处理→$$. ⑵发酵液→预处理→分支为①②{①胞外产物→固-液分离.&②胞内产物→细胞破碎→固-液分离.$$}→初步纯化[沉淀分离`静态吸附`静态离子交换`膜分离]→精制[吸附层析`离子交换层析`凝胶层析`亲和层析`疏水层析`高效 ??色谱]→成品加工[脱盐`浓缩`结晶`干燥].不溶物的去除[过滤`离心`细胞破碎]→产物分离[吸附`萃取`泡沫`膜分离]→产物纯化[色谱`电泳`层析]→产品精致[结晶`脱盐].3. 过滤:传统的化工单元操作,原理是使料液通过固态过滤介质时,固态悬浮物与ag分离.4. 过滤前预处理:⑴加热:最简单经济的预处理,使液体粘度降低,加快过滤速率,同时可灭菌,前提是目标物为热稳定性产物.⑵加入电解质:①凝聚:原理:某些与胶粒带电性相反地电解质加入时,扩散双电层的排斥电位降低,电解质离子在水中的水化作用也会破坏胶粒周围的水化层,两者共同作用结果是,破坏胶体的分散状态,使胶体粒子聚集.②絮凝:原理:指在某些高分子絮凝剂存在下,在悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程,作为絮凝剂的高分子聚合物必须有长链线状结构,易溶于水,长链节上含较多官能团,[根据带电不同,絮凝剂分为:阴离子型`阳离子型`非离子型].⑶加入助滤剂:助滤剂均为细粉或纤维,使难以过滤的物料变得易于过滤. 硅藻土:几百年前水生植物沉淀的遗骸;;珍珠岩:处理过的膨胀火山岩.5. 硅藻土使用方法:⑴作为深层过滤介质过滤悬浮液:硅藻土不规则的粉粒形状之间形成曲折的毛细孔道,借助筛分作用去除固体粒子;同时由于吸附,除去胶体粒子.⑵作为预涂层使用:以保护支撑介质的细孔不被堵塞.⑶预投后,预料液共同过滤,形成多孔性滤饼,降低滤饼可压缩性,以提高过滤效率.6. 影响絮凝效果因素:⑴絮凝剂的分子量和种类:①分子量大`链长`吸附架桥效果好;②分子过小`絮凝剂在水中溶解度小.⑵絮凝剂用量:①浓度较低时增加用量有助于架桥充当,絮凝效果提高;②絮凝剂浓度过多时,引起吸附饱和,胶粒上形成覆盖层,失去与其他胶粒架桥作用.⑶pH值:影响离子型絮凝剂官能团电离度,提高电离度`使分子链上同电荷间斥力增大,链伸展,提高架桥能力.⑷搅拌速率和时间:剪切力会打散絮凝团,要注意搅拌.7. 过滤设备及其结构:按推动力的不同可分为以下四类:⑴重力过滤:应用较少.⑵加压过滤:操作繁杂,拆装不便.⑶真空过滤:可实现连续化生产.⑷离心过滤:略8. 重力沉降:当静置悬浮液时,密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉. 离心沉降见103ρs g/6 d—微粒半径[m]. ρs 9. 重力沉降受重力:F g=πd—固体颗粒介质密度[kg/m3].g—微粒加速度[m/s2].10. 离心沉降:基于固体颗粒和周围液体密度存在差异,在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程.11. 分离因数:Z=F C/g=4π2N2r/g .12. 超离心技术分类:⑴制备型超离心.⑵分析型超离心.13. 制备型离心:⑴离子差速离心法[分布离心法]:①逐渐增加离心速度.②高速与低速交替进行,使沉降粒子在不同离心速度及不同离心时间内分批分离出来.⑵一般密度梯度离心法[区带离心]:先将样品ag置于一个由梯度材料形成的密度梯度液体柱中,离心后被分离组分以区带层分布于梯度柱中,是粒子在完全沉降之前,液体梯度中形成不连续的分离区带,前提是要控制好粒子分离的时间.⑶等密度离心法:当不同离子存在密度差时,在离子力场作用下,粒子向上浮起,或向下沉降,一直移动到与它们密度正好相等的位置上,并形成区带.①预形成梯度等密度离心.②自形成梯度等密度离心.14. 细胞破碎原理:动`植物及微生物长生的天然产物,有胞外型和胞内型两种.为回收胞内产物,需用利用外力破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内含物释放出来,然后再进行分离纯化.15. 选择细胞破碎方法所考虑因素:⑴细胞壁的坚韧长度.⑵产物的性质[承受剪切力`耐酸`耐热].16. 化学破碎法: 渗透冲击法`增溶法`碱溶法`酶溶法`脂溶法.17. [化学破碎]渗透冲击法:适用范围:⑴细胞破碎难易程度决定于其类型,红血球细胞非常适合采用渗透冲击法溶破,快速改变介质中盐浓度,将十分有效地破碎红血球细胞.⑵①动物细胞只有当其组织被机械切碎或匀浆后才易溶破;②植物细胞很难溶破,因其细胞中含有大量木质成分,通过渗透流很难渗透.18. [化学破碎]增溶法:⑴方法:将2倍细胞体积的某浓度表面活性剂加入到细胞中,表面活性剂溶解细胞壁中的脂类成分,从而破碎细胞,胞内物释放.⑵表面活性剂通常是两性的,结构中含有亲水基团[离子及疏水基团[烃基],既能和水作用也能和脂作用.19. [化学破碎]碱溶法:⑴原理:细胞壁外层和浆膜上有Pro成分,利用Pro在碱性条件下溶解的特性,调节溶液pH值,实现Pro溶解,细胞壁破碎.⑵①优点:成本低廉,反应速度快;②缺点:反应剧烈,不具选择性,碱的加入,与细胞壁产生多种反应,包括磷脂皂化等.20. [化学破碎]酶溶法:⑴加酶法:将溶解细胞壁的酶加入体系中,细胞壁受到部分或完全破坏后,再利用渗透压冲击等方法破坏细胞壁,进一步增大胞内产物通透性.⑵自溶法:通过调节温度`pH值或添加有机溶剂,诱使细胞产生溶解自身的酶的方法.⑶①优点:条件温和`具有选择性,可催化细胞壁反应,而不破坏细胞内的其他物质;②缺点:价格昂贵,限制大规模生产中的使用.21. [化学破碎]脂溶法:⑴原理:选择适当溶剂,加入细胞悬浮液中,细胞壁脂质吸收后导致细胞壁膨胀`裂开,细胞质释放.⑵选择理想的溶剂应选和细胞壁脂溶解度相配,而与细胞质相差较大的.22. 物理破碎法:匀浆法`超声法`研磨法`珠磨法.23. [物理破碎]匀浆法:影响高压破碎的主要因素:操作压力`破碎次数`阀型设计`操作温度`细胞浓度.24. [物理破碎]超声:影响因素:⑴振幅:振幅直接声能有关,影响目标产物的释放量.⑵细胞悬浮液的黏度:黏度过大会抑制空穴现象.⑶被处理悬浮液的体积:体积越大需要的能量也越大.⑷珠粒的体积和直径:添加细小的珠粒有助于形成空穴,同时可以辅助研磨效应.随着珠粒直径的变化,目标K有最大值出现.⑸超声条件:破碎时间`温度`细胞种类`pH值`料液比.25. [物理破碎]高速搅拌珠研磨法:过程:⑴研磨仓为一个密封系统,有垂直和水平两种设计:①垂直仓的研磨介质载量为50-60%,可减少珠的磨损,但效率低.②水平仓的研磨介质装载量80-85%,研磨效率高,但磨损大.⑵搅拌设计:主要是给研磨珠的推动力,搅拌盘与驱动轴有同心的,也有偏心的,有垂直的,也有倾斜的.⑶研磨珠:有无铅玻璃`钢珠`陶瓷珠等,直径在0.1-1.5mm范围内. ①使用研磨珠的大小主要由细胞的大小决定:细菌菌体--用小的研磨珠,直径0.1mm;;酵母菌菌体--用大的研磨珠,直径0.5mm. ②另外目标产物在细胞内的位置也影响研磨珠的选择:用大直径可以有效释放游离在细胞之中的目标产物,在细胞质中的产物,不必把细胞完全破碎;;在细胞核中的目标产物须完全破碎,用小直径的珠.⑷研磨珠的装载量:一般在80-90%之间.①太低,提供的碰撞率和剪切力不够,增加装载量提高细胞破碎率.②过大,研磨珠之间产生相互干扰,研磨珠会过度磨损,同时产生的温度会很高,能量消耗大,对目标产物也有影响. 细胞破碎率与流速成反比关系.26. 吸附:利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力,使其富集在吸附剂表面的过程.27. 吸附过程[四过程]:料液与吸附剂混合→吸附质被吸附→料液流出→吸附质解吸附吸附剂再生.28. 吸附剂种类:⑴活性炭:活性炭粉末[效力强`需带压];颗粒活性碳[效力中`效率高];棉纶活性炭[效力弱`易洗脱].⑵大孔网状吸附剂:①吸附机理:大孔树脂属属非离子型共聚物,借助范德华力从ag中吸附各种有机物,其吸附能力与树脂的化学结构`物理性能以及与溶质`ag性质有关.②遵循规律:非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质;;极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质;;中等极性吸附剂兼有以上两种能力.29. 影响吸附的主要因素:⑴吸附剂的性质:①比表面积大,吸附容积大:因此,颗粒度越小,微孔越发达,吸附速率越快,吸附能力越强.②孔结构:孔径太大,比表面积小,吸附能力差;;孔径太小,不利于吸附质向空隙中扩散.⑵吸附质的性质:①表面张力越小,液体被固体吸附越多;②在ag中溶解度大时,吸附量少;③相似相吸;④相对分子量大易吸附.⑶操作条件:①温度:吸附是放热过程,还要兼顾吸附质的稳定性.②溶液pH值:影响吸附质的解离,进而影响吸附量.最佳pH值需通过实验来确定.③盐浓度:有影响,或阻止或促进吸附,依情而定.30. 亲和吸附:利用溶质和吸附剂之间特殊的可你亲合作用[静电`氢键`疏水`金属配位],从而实现分离.31. 离子交换:利用离子交换树脂树脂作为吸附剂,将ag中的待分离组分,依据其电荷差异,依靠库仑力吸附在树脂上,然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来,达到分离目的.32. 主要的多糖基离子交换树脂:⑴离子交换纤维素:①树脂骨架为纤维素,根据活性基团的性质可分为阳离子交换纤维素和阴离子交换纤维素两类.②特点:骨架松散`亲水性强`表面积大`交换容量大`吸附力弱`交换和洗脱条件温和`分辨率高.③常用的:甲基磺酸纤维素`羧甲基纤维素`二甲基氨基乙基纤维素.⑵葡聚糖凝胶离子交换树脂:①骨架为葡聚糖凝胶,根据功能集团的不同,亦可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂.②命名方法:交换活性基团+骨架+(阳C/阴A)原骨架编号.③如:DEAE-sephadex A-25为二乙基氨基乙基葡聚糖阴离子树脂;CM-sephadex C-25为羧甲基葡聚糖阳离子树脂.33. 离子交换树脂分类:⑴按活性基团性质:阳离子交换树脂[含酸性基团]`阴离子交换树脂[含碱性基团].⑵具体分为:强阳`弱阳&强阴`弱阴.34. 离子交换树脂的理化性能:⑴外观:球形浅色为宜,粒度大小16-60目>90%.⑵机械强度:>90%.⑶含水量:0.3-0.7g/g树脂.⑷交换容量:重量交换容量`体积交换容量`工作交换容量`表观交换容量.⑸稳定性:化学稳定性`热稳定性.⑹膨胀度:交联度`活性基团的性质与数量`活性离子的性质`介质的性质和浓度`骨架结构.⑺湿真密度:单位体积湿树脂的重量.⑻吸附性能指标:孔度`孔径`比表面积.⑼滴定曲线:表征树脂官能团.35. 离子交换机理:⑴A+自ag中扩散到树脂表面.⑵A+从树脂表面进入树脂内部的活性中心.⑶A+与R-B在活性中心上发生复分解反应.⑷解吸附离子B+自树脂内部扩散至数值表面.⑸B+离子从树脂表面扩散到ag中.36. 扩散控制步骤:⑴内部扩散:液相浓度越快,搅拌越激烈,浓度越浓,颗粒越大,吸附越弱.⑵外部扩散:液体流动慢,浓度稀,颗粒细,吸附强.37. 离子交换速度方程:⑴外部扩散控制:ln(1-F)=-K1t K1--外扩散速度常数;F—时间为t时,树脂的饱和度.⑵内部扩散控制:F=1-6/π2*∑[1/n2×e(-Din2π2t/r02)].38. 影响交换速度的因素:⑴颗粒大小:愈小愈快,无论对内`外扩散.⑵交联度:交联度小,树脂易膨胀,交换速度快.⑶温度:越高越快.⑷离子化合价:化合价越高`越快.⑸离子大小:越小越快,大分子阻力大,与骨架碰撞.⑹搅拌速度:在一定程度上`越大越快.⑺ag浓度:当交换速度为外扩散控制时,浓度越大,交换速度越快.39. 应用实例—硬水软化:如果水质要求高,不仅要去除阳离子,还要出去阴离子.一般采用阳离子树脂和阴离子树脂.利用氢离子交换阳离子,而以氢氧根离子交换阴离子;以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子[如Na+`Ca2+`Al3+].同样的,以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到各种阴离子[如Cl-].从阳离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水.40. 蛋白质离交分离的基本步骤:⑴平衡:以平衡缓冲液冲洗装填好的分离柱,目的是使离子交换树脂表面的碱性[或酸性]配基完全被平衡缓冲液中的反离子所饱和,确保分离柱处于稳定的状态.⑵吸附:样品ag进入分离柱,各组分依据离子交换亲和力大小与离子交换剂作用,目标物分子吸附于树脂上,并释放出反离子.⑶洗脱:媳妇完成后,以洗脱剂洗脱.洗脱剂含有高浓度反离子,通过竞争性吸附实现目标物洗脱.⑷再生:通过高浓度洗脱剂使离子交换树脂重新获得吸附能力.41. 泡沫分离定义:以通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体,液相中的溶质或颗粒在表面活性的作用下吸附于气泡上进行的分离,人们通常把凡是利用气体在ag中鼓泡,以达到分离或浓缩目的的这类方法总称为泡沫吸附分离技术.42. 泡沫分离技术须在低于CMC浓度下进行.见48的⑶43. 泡沫分离效率的衡量指标:富集比`回收率.富集比=消泡液中的表面活性物质浓度/液相中初始料液浓度.回收率=(初始液浓度*初始液体积--剩余液浓度*剩余液体积)/(初始液浓度*初始液体积).44. 泡沫的形成:⑴当气体在含表面活性剂的水ag中发泡时,首先在液体内部形成被气裹的气泡,与此同时,ag表面活性剂分子立即在气泡表面排成单分子膜,亲油基指向气泡内部,亲水基指向ag.⑵气泡借助浮力上升,冲击ag表面的单分子膜.⑶某些情况下,气泡可以跳出液体表面,此时,该气泡表面的水膜外层上,形成与液体内部单分子膜的分子排列完全相反的单分子膜,从而构成了较为稳定的双分子层气泡体,形成接近于球体的单个气泡.45. 泡沫分离法的分类:⑴泡沫分离:按分离对象是ag还是含有固体粒子的悬浮液`胶体ag,泡沫分离可分成:①泡沫分离:用于分离溶解物质,他们可以是表面活性剂,或者可与表面活性剂结合的物质,当料液鼓泡时,能进入液层上方泡沫层,从而与液相主体分开.②泡沫浮选:用于分离不溶解物质,按被分离对象是分子/胶体,是大颗粒/小颗粒.又被称作分子浮选`粒子浮选`胶体浮选等.应用较多的是对于Pro`酶的分离,目前还处于实验室阶段,最初用于胆酸和胆酸钠混合物中分离胆酸,泡沫中胆酸浓度为料液的3-6倍,活性增加65%,还有大豆蛋白质的分离也在实验室阶段成功提取.⑵无泡沫分离:用鼓泡进行分离,但不一定形成泡沫层,按是否存在萃取层,可分为:①鼓泡分离:从设备底部通气鼓泡,表面活性物质被气泡富集并上升至塔顶,和液相主题分离,使溶质得到浓缩,液相主体被净化.②萃取浮选:在ag顶部设置有一种与其互不相容的溶剂,用它来萃取或富集有塔底鼓出的气泡所吸附的表面活性物质.应用与贵重金属的分离辅机,如采用乙基二甲二硫代氨基甲酸酯将尾矿中的黄金由每吨5g左右提高到每吨2250g以上.46. 气泡间当膜间夹角为120°时,压力差最小,泡沫稳定.47. 泡沫的稳定性影响因素:⑴泡径大小:泡径小,利于稳定,合成大气泡的历程长,且泡膜中含液量相对较大,较能经受液体流失造成的稳定性损失.另方面,泡径小,在液相中的上升速度慢,为表面活性剂的吸附提供充足的时间,增加了稳定性.⑵起泡液粘度:一定的黏度有利于泡沫稳定,某些ag,[如Pro溶液,虽然表面张力较高,但因粘度大,对于外力的冲击起到缓冲作用,所以产生的泡沫稳定].⑶温度:基本条件是应达到表面活性剂的气泡温度,但随温度升高,ag粘度降低,表面弹性降低,排液速度加快,泡沫稳定性下降.⑷离子强度:表面电荷离子型表面活性剂,水解后带电荷,泡沫的定向吸附层为双电层结构,由于离子间延缓泡沫变薄过程,使泡沫稳定.48. 泡沫分离操作的影响因素:⑴待分离物质的种类:不同分离物质其理化性质不同,表面活性也不同,因此是对分离影响最大的因素.⑵pH值:不同的pH值对分离效果有影响,对于天然表面活性物质,[如:Pro的泡沫分离,在等电点时,Pro在泡沫表面的吸附量最大]这些条件下进行分离,分离效率最高.⑶表面活性剂浓度:一般要在CMC以下,过高引起排液阻力大;;太低,泡沫层不稳定,太高,分离效率下降.⑷温度:温度应达到表面活性剂的气泡温度,保持泡沫稳定性;还要根据吸附平衡类型来选择分度高低.⑸气流速度[气体流量]:上升,泡沫形成速度↑,单位时间的去除率也↑,泡沫停留时间短,影响分离选择性;;过低时,泡沫又停留时间过长,效率低,且物质易变性.⑹泡沫柱高度:足够高的柱体才能保证泡沫层高度,使泡沫在柱中有适当的停留时间,满足目标分离需求.49. 萃取分类:⑴按萃取对象分:①液-液:用选定的溶剂分离液体混合物中的某种组分.溶剂与被萃取混合液体不相溶具有选择性的溶解能力,有好的热稳定性和化学稳定性,并有小的毒性和腐蚀性.②固-液:也叫浸取,用溶剂分离固液混合物中组分,如用水浸取甜菜中的糖类;用正乙烷浸取黄豆中的豆油;用水从药中浸取有效成分叫做”渗沥”或”浸沥”.⑵按萃取机理分:①物理萃取:利用溶剂对欲分离组分有较高溶解能力,分离过程为物理过程.②化学:溶剂首先在选择性与溶质化合或络合,从而在两相中重新分配而达到分离目的.50. 有机溶剂萃取法:[溶剂萃取]利用样品中不同组分分配在两种互不相容的溶剂中的溶解度或分配比不同来达到分离`提纯或纯化的目的.51. 萃取分离原理:分配定律:在一定T`P下,溶质在两个互不相溶的溶剂中分配,平衡时,如果在两相中的相对分子质量相等,溶质在两相中平衡浓度之比为成熟,成为分配系数K,表征平衡的两个共存相中溶质浓度的关系.k=y/x;;y—平衡时溶质在萃取相中的浓度.x—平衡时溶质在萃余相中的浓度.52. 萃取步骤方法:⑴单机萃取.⑵多级萃取:①错流接触.②逆流接触[多用].53. 多级萃取设备流程:待分离液经去杂后进入第一级萃取罐,在此与第二级沉降器来的萃取相[含目标物]混合接触,然后流入第一级沉降器分成上`下两液层,上层萃取相富含目的产物送去蒸馏回收溶剂及产物进一步精制;下层萃余相,含目的产物浓度较低,送第二级萃取.54. 有机溶剂萃取的影响因素:⑴有机溶剂的选择.⑵乳化与去乳化.⑶萃取操作的因素.55. 萃取操作的因素:⑴pH值:①对弱酸随pH值降低,分配系数增大.②对弱碱随pH值降低,分配系数减少..pH值低有利于酸性物质分配在有机相;碱性物质分配在水相.⑵温度:①温度高,分子扩散速度快,萃取速度快.②温度低,使分配系数增加.⑶盐析:生化物质在水中溶解度低,有利于溶质向有机相中分配.56. 常用表面活性剂及其相应的有机溶剂:⑴AOT—烃类`异辛烷`环己烷`四氯化碳`苯.⑵CTAB—己醇/异辛烷`己醇/辛烷`三氯甲烷/辛烷.⑶TOMAC—环己烷.⑷TritonX—己醇/环己烷.⑸磷脂酰胆碱—苯`庚烷.⑹磷脂酰乙醇胺—苯`庚烷.57. 水壳模型:大分子蛋白质被封闭在”水池”中,表面存在一层水化层与胶束内表面分隔开,从而使蛋白质不与有机溶剂直接接触.依据:⑴从似弹性光散射的研究证实在Pro分子周围存在一个单分子水层.⑵反胶束中酶动力学特征与水中接近.⑶某蛋白酶在胶束中的荧光特性与主题水中相像.58. Pro溶入反胶束的推动力:⑴静电引力作用:Pro的表面电荷与表面活性剂反胶束内表面电荷[离子型表面活性剂]之间的静电引力作用.对于阳离子表面活性剂形成的反胶束体系,萃取只发生在水溶液的pH>pI.⑵空间位阻作用:反胶束”水池”的物理性能[包括其大小`形状及其中水的活度]会影响Pro的增溶或排斥.59. 反相微胶束分离过程分为3步:⑴选择有利于形成油包水和适当W0值的表面活性剂[HLB为3-6].⑵含生物大分子的反相微胶团的形成.⑶反相微胶团的破乳及生物大分子的释放.60. 反胶束萃取操作方法:⑴相转移法.⑵注入法.⑵溶解法.61. 反萃取效果评估:一方面对Pro的回收率和分离度进行评估,还应对其分离过程中微观变化分子构象评估,即对其生物活性要有保证.62. 双水相萃取:利用生物物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行分离的过程.63. 双水相体系的种类:⑴两种都是非离子型高聚物(PEG/DEX`聚丙二醇/DEX等).⑵其中一种是离子型高聚物(羧甲基纤维素钠/葡聚糖DEX).⑶两种都是离子型高聚物(羧甲基纤维素钠/羧甲基葡聚糖钠).⑷其中一种是无机盐(PEG/磷酸盐或硫酸盐).64. 试差实验及放大:⑴双水相体系形成判定:将一定量的高聚物P浓溶液置于试管内,然后用已知浓度的高聚物Q溶液来滴定.随着高聚物Q的加入,试管内ag由均相突然变浑浊,记录Q加入量.然后在试管内加1ml水,ag又澄清,继续滴加高聚物Q,ag又变浑浊,此时系统形成.以高聚物P浓度对高聚物Q浓度作图,为一系列双节线上的系统组成点,即可得到双节线.⑵试差实验放大:采用10ml离心管进行试验,结果可直接放大生产.操作过程:①配置高浓度的聚合物和盐的备用液,配置一系列不同浓度`pH值的双水相,每个双水相只改变一个参数[pH的调节可采用磷酸盐缓冲液].②先加入料液,再加入配置好的备用高聚物及盐液,使整个系统质量达到5-10g,离心管封口后,充分混合.③在1800-2000g离心3-5min,使两相完全分离.④小心移取上下两相,分别测定目标物含量,并与加入总量作对比.65. 膜分离技术的概念:利用天然的或人工合成的`具有选择透过性的薄膜,以外界能量差作为推动力,由于ag中各组分迁移率的不同而进行分离`分级`提纯`富集的一种技术.66. 膜分离技术的优势&劣势:⑴优势:①能耗低,处理量大.②分离条件温和,使用热敏物质的分离.③操作方便结构紧凑,工作方式灵活,自动化程度高.⑵劣势:①操作工程化中膜面容易发生污染,膜性能呈衰减趋势.②膜的耐药性`耐热性和耐溶剂能力有限.③多数膜组件价格昂贵,投资高.67. 膜分离分类依据:⑴膜的平均孔径.⑵膜的推动力.⑶膜的状态.⑷膜的结构.⑸膜的形状.⑹膜的材质.68. 膜分离技术按孔径分类:⑴微滤[MF]:以多孔细小薄膜为过滤介质,主要用于DNA`病毒截留与浓缩,也多于膜分离的前处理,孔径分布范围约在0.02-10μm之间.⑵超滤[UF]:分离介质同上,但孔径更小,约为0.001-0.1μm,适合与分离酶`Pro等生物大分子物质.⑶纳滤:从ag中截留平均分子量300-5000的物质,孔径分布在0.2-2nm.⑷反渗透[RO]:孔径范围0.0001-0.001μm之间,主要应用于汗水脱盐`超净水设备等.69. 截留分子量[MWCO]:又称为切割分子量,指截留率为90%时所对应的分子量,与膜孔径大小有关.由于直接测定超滤膜的孔径相当困难,所以使用一直分子量的球状物质进行测定.如膜对被截留物质的截留率达到90%时,就用被截留物质的分子量表示膜的截留性能,称为膜的截留分子量.实际上,所用的物质并非绝对球形,膜孔径也绝非绝对均一,所测定的截留率不能绝对表示膜的分离性能.70. 膜分离过程模型:⑴浓差极化:①在操作过程中,由于膜的选择透过性,被截留组分在膜料液侧表面积累形成浓度边界层,其浓度大大高于料液的主体浓度,在膜表面与主体料液之间浓度差的作用下,将导致溶质从膜表面向主体的反向扩散.②危害:膜面处浓度C i。
静态吸附法的名词解释静态吸附法是一种广泛应用于化学、材料科学和环境工程领域的实验方法，旨在研究物质分子或离子在固体表面上的吸附行为。
它基于物质分子与固体表面之间的相互作用力，通过将待吸附物质暴露于固体表面上，观察和测量其在固体表面的吸附量，从而推断出吸附过程的特性和机制。
静态吸附法通常分为两种常用方法：等温吸附法和非等温吸附法。
在等温吸附法中，温度保持恒定，吸附介质在平衡状态下与固体表面进行反应。
这种方法常用于测量物质在常温下的吸附量和吸附等温线。
而非等温吸附法则考虑了温度对吸附过程的影响，通过在不同温度下进行吸附实验，从而得到吸附与温度的关系，研究吸附热力学及动力学特性。
静态吸附法的实验操作相对简单，首先需要准备好待吸附物质和吸附材料，确保它们的纯度和质量。
然后，选取适当的实验条件，包括温度，吸附介质的浓度，固体材料的形态和比表面积等因素。
在实验过程中，将待吸附物质与固体材料接触一段时间，使其达到平衡状态。
通过测量样品前后的吸附物质的浓度或质量差异，可以计算出吸附量。
静态吸附法不仅可以用于理解和解释吸附过程的机理，还可以评估吸附材料的吸附性能和应用潜力。
它广泛应用于环境领域，例如探究水体中有害物质的吸附行为，研究气体中的污染物吸附特性等。
此外，在化学过程中，静态吸附法也可用于催化反应的研究，例如催化剂的吸附性能评价与优化。
除了纯实验研究外，静态吸附法还具有一定的应用价值。
例如，根据吸附物质与固体表面的亲疏水性，可以制备各类功能性材料，如吸附剂、分离膜、催化剂等。
通过更好地理解和掌握静态吸附法，人们可以开发出更高效、更环保的吸附材料。
值得注意的是，静态吸附法虽然在理论研究和实际应用中都具有重要意义，但它仅仅是研究吸附过程的一种方法之一。
在实际应用中，还需要综合考虑实际环境因素、材料的可再生性以及吸附过程的经济性等因素。
总而言之，静态吸附法作为一种研究物质在固体表面吸附行为的实验方法，为我们提供了深入理解吸附过程和开发吸附材料的重要手段。
