第一篇：生物分離工程論文

超臨界萃取技術(shù)(分離工程)

姜浩

化工1010 1001011010

摘要：超臨界流體萃取(SFE)技術(shù)開辟了分離工業(yè)的新領(lǐng)域，是一種新型的分離技術(shù)。本文對超臨界萃取的基本原理進(jìn)行了闡述，介紹了超臨界萃取的特點(diǎn)及其在天然香料工業(yè)、食品和天然中草藥等方面的應(yīng)用和研究進(jìn)展，并對今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：超臨界萃取

應(yīng)用

展望

Abstract: Supercritical fluid extraction is a new kind of separation technology.This paper reviewed about its characteristic and the development of application in natural perfume, food, natural herbal medicine and other fields, and prospect of its development in the future Keywords: Supercritical fluid extraction Application Advance

超臨界萃取技術(shù)也叫做超臨界流體萃取技術(shù)。超臨界流體(Supercritical Fluid)是指處于超過物質(zhì)本身的臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的流體。這種狀態(tài)下的流體具有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低粘度，又兼有與液體相近的密度和對物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力[1]。

超臨界流體萃取技術(shù)(Supercritical Fluid Extraction簡稱SEE)以超臨界狀態(tài)下的流體作為溶劑，利用該狀態(tài)下流體所具有的 y 滲透能力和 y 溶解能力萃取分離混合物的過程超臨界流體的溶解能力隨體系參數(shù)(溫度和壓力)而發(fā)生連續(xù)性變化，因而通過改變操作條件，稍微提y溫度或降低壓力，便可方便地調(diào)節(jié)組分的溶解度和萃取的選擇性

超臨界溶劑包括 CO2，NO2，SO2，N2 低鏈烴等，而 CO2 是最常用的超臨界萃取介質(zhì)，這是因?yàn)樗呐R界溫度(31.1)接近室溫，臨界壓力(7.3AmPa)較低，萃取可以在接近室溫下進(jìn)行，對熱敏性食品原料、生理活性物質(zhì)、酶及蛋自質(zhì)等無破壞作用，同時(shí)又安全、無毒、無臭，因而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域中；具有廣泛的適應(yīng)性。由于超臨界狀態(tài)流體溶解度特異增大的現(xiàn)象，因而理論上超臨界流體萃取技術(shù)可作為一種通用高效的分離技術(shù)而應(yīng)用。

1.超臨界萃取技術(shù)概述 1.1.原理及特點(diǎn)

超臨界流體處于臨界溫度和臨界壓力以上，兼具氣體和液體的雙重性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，粘度小，接近于氣體，而密度又接近于液體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的10～100倍，具有良好的溶解特性和傳質(zhì)特性[4]。

由于在超臨界狀態(tài)下的壓力太高以及內(nèi)部相平衡模擬體系等原因，所以超臨界流體的基礎(chǔ)理論研究還處于發(fā)展階段，尚未形成系統(tǒng)的理論。對于計(jì)算超臨界物質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同時(shí)后人又進(jìn)行了一些改進(jìn)，如Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche對SCF相平衡作了系統(tǒng)的應(yīng)用分析，提出將SCF作為密相氣體或膨脹液體處理的模型，并指出狀態(tài)方程對臨界點(diǎn)和臨界區(qū)計(jì)算的局限性，尤其對于不對稱混合物組成的物系，難以找到適應(yīng)性比較好的混合規(guī)則。近年來許多研究者對SCF密度、極性、溶解度、相平衡和溶劑相互作用等，利用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅等計(jì)算機(jī)模擬方法作了大量工作，但仍難以滿足要求。尋求新的和準(zhǔn)確的模型方程和計(jì)算方法是預(yù)測SCF相行為和進(jìn)行SCF反應(yīng)研究的保證[5]。1.2.超臨界下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)選擇性

超臨界狀態(tài)下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)通常利用過渡狀態(tài)原理，許多學(xué)者利用它描述了超臨界反應(yīng)速率常數(shù)和壓力、活化體積等因素的關(guān)系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很寬的流體密度范圍內(nèi)研究了簡單反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。Troe及其合作者公式化了擴(kuò)散(籠效應(yīng))對表觀速率常數(shù)的影響，并用范德瓦爾斯簇的形成解釋了他們的試驗(yàn)結(jié)果。Yoshimura和Kimura在超臨界CO2流體中很寬的密度范圍內(nèi)研究了2-甲基-2-亞硝基丙烷的分解動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)速率常數(shù)隨密度增加而減小，但是在中等密度范圍內(nèi)，密度的依賴性很小[6-7]。

超臨界狀態(tài)下壓力和粘度可以影響某些反應(yīng)的選擇性或某些分解反應(yīng)的途徑，同時(shí)超臨界流體的溶劑效應(yīng)可以影響異構(gòu)化反應(yīng)的機(jī)理，對某些反應(yīng)的中間態(tài)起到穩(wěn)定或促進(jìn)作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改變化學(xué)反應(yīng)的立體選擇性和配位選擇性，并認(rèn)為是由于壓力引起的溶劑極性變化所致。Kimura研究了SCF的性質(zhì)對超臨界反應(yīng)平衡的影響。Peck的研究認(rèn)為對可逆反應(yīng)，極性超臨界溶劑有利于反應(yīng)朝極性化合物的方向移動(dòng)[7]。

2.超臨界革取技術(shù)的應(yīng)用

［］2.1.臨界流體萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)中的應(yīng)用8

20世紀(jì)80年代以來國外的工業(yè)裝置兒乎都是以天然香料分離提取為對象。傳統(tǒng)的提取方法部分不穩(wěn)定的香氣成分受熱變質(zhì)，但在超臨界條件卜，可以將整個(gè)分離過程在常溫卜進(jìn)行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同時(shí)被抽出，并且CO2無毒、無殘留現(xiàn)象[9-11]。從洗滌用品、化妝品中的添加劑到香水，使得植物芳香成分在精細(xì)日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超臨界CO2對桂花、茉莉花進(jìn)行了萃取研究，考察萃取時(shí)間、溫度、壓力對浸膏得率和質(zhì)量的影}響。桂花萃取最佳工藝條件為：壓力12-16MPa，溫度308-318 K，時(shí)間1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工藝條件為：壓力12-15MPa，溫度308-323K，時(shí)間1-1.5h，浸膏得率為0.240%。

由于液體CO2的極性較小，對果汁中的醇、酮、酯等有機(jī)物的溶解能力較強(qiáng)。因此，液體CO2同樣可作為蔬菜特有香味的抽提劑。具稱所得產(chǎn)物富含含氧成分，香氣風(fēng)味俱佳。而且SFE-CO2法還有望成為一種果汁脫苦的方法?？掠诩襕10-11]等用0.1L超臨界CO2萃取裝置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工藝、組成成分等方面的內(nèi)容，并且與傳統(tǒng)的水汽蒸餾法進(jìn)行了比較。超臨界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并對辛香料精油的中試、工業(yè)化試驗(yàn)的情況，用25L.200L超臨界CO2萃取裝置萃取辛香料精油的工藝、組成成分、物性指標(biāo)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究。張忠義[12]等用超臨界CO2流體萃取技術(shù)和分子蒸餾對大蒜化學(xué)成分進(jìn)行萃取與分離，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定其化學(xué)成分；從超臨界CO2萃取物中鑒定出16種成分，經(jīng)分子蒸餾后，得到4種主要成分。2.2.食品方面的應(yīng)用

伴隨著人類利會的進(jìn)步，飲食文化的內(nèi)涵不斷豐富，人們對食品提出了營養(yǎng)性、方便性功能性等更多的要求，同時(shí)還越來越強(qiáng)調(diào)其安全性。我國食品工業(yè)應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)己逐步由實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化，集中用在脫咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分離等方面。2.2.1.脫咖啡因

超臨界流體萃取技術(shù)得到較旱大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用的是天然咖啡豆的脫咖啡因?？Х纫蚴且环N較強(qiáng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑，富含十咖啡豆和茶葉中，許多人飲用咖啡或茶時(shí)，不喜歡咖啡因含量過高，而且從植物中脫卜的咖啡因可做藥用。已常作為藥物中的摻合劑，因此咖啡豆和茶葉脫咖啡因的研究應(yīng)運(yùn)而生。韓佳賓[13]、江和源[14]等通過正交實(shí)驗(yàn)確定了超臨界流體脫除茶葉中咖啡因的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，茶樣形態(tài)對咖啡因脫除影響極大，60日磨碎茶樣的咖啡因脫除率可達(dá)85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率對茶葉中咖啡因的脫除率影響也較大，含水率為35%-50%時(shí)較適宜。正交實(shí)驗(yàn)中，咖啡因脫除率的影響因子主次順序?yàn)閴毫?溫度>動(dòng)態(tài)循環(huán)時(shí)間>夾帶劑用量，而對兒茶素來說，夾帶劑的影響較為明顯。2.2.2.啤酒花有效成分萃取

啤酒花中對釀酒有用的部分是揮發(fā)油和軟樹脂中的律草酮又稱α-酸。揮發(fā)油賦予啤酒特有的香氣，而α-酸在麥芽汁煮沸過程中將異構(gòu)化為異α-酸，這是造成啤酒苦味的重要物質(zhì)。用超臨界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可達(dá)95%以上。萃取物為黃綠色的帶芳香味的膏狀物。張侃[15]、黃亞東[16]等對啤酒花的超臨界CO2萃取物的組分進(jìn)行了分析，氣相色譜圖表明了超臨界CO2和液態(tài)CO2萃取物的異同；并對超臨界CO2萃取物進(jìn)行釀酒試驗(yàn)，結(jié)果表明超臨界CO2萃取物不僅增加啤酒香味，還能改善日味。2.2.3.植物油脂的萃取

超臨界二氧化碳萃取對植物油脂的應(yīng)用比較廣泛成熟，呂維忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝，探討萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間對萃取率的影響。通過正交試驗(yàn)得到優(yōu)化工藝條件為:萃取壓20MPa，萃取溫度50度，萃取時(shí)間5h。銀建中[18]等建立了一套超臨界流體萃取實(shí)驗(yàn)裝置，就大豆和花生兩種植物油超臨界流體萃取進(jìn)行了較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。在探討了壓力、溫度、顆粒度、空隙率以及時(shí)間等對萃取率的影響之后，獲得了指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)條件。2.2.4.色素的分離

超臨界CO2還可以分離天然色素，隨著合成色素的不安全性日益受到人們的重視，世界各國合成色素的種類日趨減少。天然色素不僅使用安全，而且常有一定的營養(yǎng)價(jià)值，深受消費(fèi)者喜愛。孫慶杰等[19]采用超臨界CO2萃取技術(shù)從番茄加工副產(chǎn)品番茄皮中提取出番茄紅素。研究了不同的壓力、溫度、流量和萃取時(shí)間對萃取率的影響。當(dāng)萃取壓力在15-25MPa，溫度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可將番茄皮中90%以上的番茄紅素萃取出來。姜煒[20]介紹超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提純辣椒紅色素的工作原理及工藝流程。工藝流程通過改變萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間和流速等參數(shù)確定了最佳工藝條件，在此條件下，得到的辣椒紅色素的色價(jià)達(dá)150以上，且雜質(zhì)含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)[21-22]。2.3.在中藥研究與開發(fā)中的應(yīng)用

在醫(yī)藥工業(yè)中，中藥研制與開發(fā)中，必須組遵循 “三效”(速效、高效、長效)，：“一小”(劑量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲藏、攜帶、使用方便)為目的原則。而超臨界流體萃取技術(shù)很大程度上避免了傳統(tǒng)提藥制藥過程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的殘留溶劑，同時(shí)具有操作條件溫和與不致使生物活性物質(zhì)失活變性的優(yōu)點(diǎn)，而且對環(huán)境保護(hù)也具有十分重要的作用，已為我國的中藥現(xiàn)代化、國際化提供了一條全新的途徑[23]。

根據(jù)中醫(yī)辯證論治理論，重要復(fù)方中有效成分是彼此制約、協(xié)同發(fā)揮作用的，SEF-CO2不是簡單地純化某組分，而是將有效成分進(jìn)行選擇性分離，更有利十重要復(fù)方優(yōu)勢的發(fā)揮[23]。

除了從動(dòng)植物中提取有效成分，還包括藥用成分分析及粗品的濃縮精制等[23]。楊林等研究萃取丹參素的最佳工藝條件。且通過正交設(shè)計(jì)，用超臨界CO2流體萃取，優(yōu)化出合理工藝條件，并與傳統(tǒng)溶劑提取工藝相對照。使得超臨界CO2流體萃取率為傳統(tǒng)工藝萃取率的1.1倍。鄧永智[24-26]等采用自制的CO2超臨界流體萃取系統(tǒng)提取了銀杏葉中聚戊烯醇酷考察了溫度、壓力、流速及時(shí)間等因素對提取效率的影響，確定了最佳的超臨界流體提取條件[24]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CO:超臨界流體提取銀杏葉中聚戊烯醇酷的最佳壓力、溫度、流速、時(shí)間分別為25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物經(jīng)過硅膠色譜柱純化及高效液相色譜分析，與溶劑提取法相比較，提取效率比較好。

其他將中草藥各類成分的超臨界萃取分類如下：林秀仙等對百南紅豆杉、楊蘇蓓對五味子中的木脂素、張虹對川芍的有效成分提取、史慶龍等萃取黃山藥中的薯禎皂素、姚渭溪等提取靈芝內(nèi)有效成分及脫除有害成分[25]。

3.SFE的前景與展望

自20世紀(jì)70年代以來，超臨界流體技術(shù)已經(jīng)取得長足的進(jìn)展。超臨界流體技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注，并在萃取、化學(xué)反應(yīng)、材料制備等方面得到廣泛的應(yīng)用。超臨界萃取技術(shù)早己實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前的趨勢是向大規(guī)模、高附加值和套裝工藝方向發(fā)展。在國內(nèi)外，超臨界流體技術(shù)還廣泛用于高分子聚合、有機(jī)反應(yīng)、酶催化反應(yīng)、材料制備等方面，目前各類報(bào)道頗多，但產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)卻為數(shù)不多，有望在不久的將來能形成規(guī)模生產(chǎn)，得到實(shí)際應(yīng)用。超臨界流體技術(shù)以綠色、環(huán)保而受到人們的關(guān)注，它為綠色化學(xué)提供了全新的反應(yīng)體系，相信超臨界流體技術(shù)必將得到迅速發(fā)展，應(yīng)用也將有廣闊的前景[27]。

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第二篇：生物分離工程選擇題

選擇題：

1.B 可以提高總回收率。

A.增加操作步驟 B.減少操作步驟 C.縮短操作時(shí)間 D.降低每一步的收率

2．分離純化早期，由于提取液中成分復(fù)雜，目的物濃度稀，因而易采用（A）A、分離量大分辨率低的方法 B、分離量小分辨率低的方法

C、分離量小分辨率高的方法 D、各種方法都試驗(yàn)一下，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定 選擇題：

1、適合小量細(xì)胞破碎的方法是（）

A、高壓勻漿法 B.超聲破碎法 C.高速珠磨法 D.高壓擠壓法

2、絲狀（團(tuán)狀）真菌適合采用（A）破碎。

A、珠磨法 B、高壓勻漿法 C、A與B聯(lián)合 D、A與B均不行

3、撞擊破碎法適用于（C）的回收。A、蛋白質(zhì) B、細(xì)胞壁 C、細(xì)胞器 D、核酸

4、以下哪項(xiàng)不是在重力場中，顆粒在靜止的流體中降落時(shí)受到的力（B）A.重力 B.壓力 C.浮力 D.阻力

5、顆粒與流體的密度差越小，顆粒的沉降速度（A）A.越小 B.越大 C.不變 D.無法確定

6、碟片式離心機(jī)中碟形分離板的作用是；（D）。

A、增大離心力，提高處理能力 B、增大流體阻力，提高處理能力

C、增大料液量，提高處理能力 D、增大沉降面積，提高處理能力

7、那種細(xì)胞破碎方法適用工業(yè)生產(chǎn)（A）

A.高壓勻漿 B超聲波破碎 C.滲透壓沖擊法 D.酶解法

8、可壓縮濾餅的平均比阻與壓力之間的關(guān)系為：（C）。

A、隨壓力提高而減小 B、與壓力無關(guān) C、隨壓力提高而增大 D、與壓力的倒數(shù)成正比

9、重力沉降過程中，固體顆粒不受 C 的作用。A.重力 B.摩擦力 C.靜電力 D.浮力 10.過濾的透過推動(dòng)力是 D。

A.滲透壓 B.電位差 C.自由擴(kuò)散 D.壓力差 11.在錯(cuò)流過濾中，流動(dòng)的剪切作用可以 B。

A.減輕濃度極化，增加凝膠層的厚度 B.減輕濃度極化，降低凝膠層的厚度 C.加重濃度極化，增加凝膠層的厚度 D.加重濃度極化，降低凝膠層的厚度 12.菌體和動(dòng)植物細(xì)胞的重力沉降操作，采用 D 手段，可以提高沉降速度。A.調(diào)整pH B.加熱 C.降溫 D.加鹽或絮狀劑

13.差速區(qū)帶離心的密度梯度中最大密度 B 待分離的目標(biāo)產(chǎn)物的密度。A.大于 B.小于 C.等于 D.大于或等于

14．基因工程藥物分離純化過程中，細(xì)胞收集常采用的方法（C）A．鹽析 B.超聲波 C.膜過濾 D.層析 15．高壓勻漿法破碎細(xì)胞，不適用于（D）

A.酵母菌 B大腸桿菌 C.巨大芽孢桿菌 D.青霉

16、目前在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的細(xì)胞破碎方法有：（D）A、超聲波法和化學(xué)法 C、凍融法和滲透壓法

B、酶解法和干燥法 D、高壓勻漿法和珠磨法

1．鹽析法沉淀蛋白質(zhì)的原理是（B）A.降低蛋白質(zhì)溶液的介電常數(shù) B.中和電荷，破壞水膜 C.與蛋白質(zhì)結(jié)合成不溶性蛋白 D.調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)溶液pH到等電點(diǎn)

2．從組織中提取酶時(shí)，最理想的結(jié)果是（C）A.蛋白產(chǎn)量最高 B.酶活力單位數(shù)值很大 C.比活力最高 D.Km最小

3、在一定的pH和溫度下改變離子強(qiáng)度（鹽濃度）進(jìn)行鹽析，稱作（A）。

A、KS鹽析法 B、β鹽析法 C、重復(fù)鹽析法 D、分部鹽析法

4、下列電解質(zhì)的凝聚能力最強(qiáng)的為：（A）。A、Al2(SO4)3?18H2O B、MgSO4?7H2O C、FeCl3?6H2O D、NaCl

5、當(dāng)向蛋白質(zhì)純?nèi)芤褐屑尤胫行喳}時(shí)，蛋白質(zhì)溶解度：（C）。

A、增大 B、減小

C、先增大，后減小

D、先減小，后增大

6、能夠除去發(fā)酵液中鈣、鎂、鐵離子的方法是：（C）。

A、過濾 B、萃取 C、離子交換 D、蒸餾

7、鹽析操作中，硫酸銨在什么樣的情況下不能使用（B）

A.酸性條件 B堿性條件 C.中性條件 D.和溶液酸堿度無關(guān)

8、將四環(huán)素粗品溶于pH2的水中，用氨水調(diào)pH4.5—4.6，28－30℃保溫，即有四環(huán)素沉淀結(jié)晶析出。此沉淀方法稱為（B）

A、有機(jī)溶劑結(jié)晶法 B、等電點(diǎn)法 C、透析結(jié)晶法 D、鹽析結(jié)晶法

9.在Cohn方程中，logS=β-KsI中，鹽析常數(shù)Ks反映 C 對蛋白質(zhì)溶解度的影響。A.操作溫度 B.pH值 C.鹽的種類 D.離子強(qiáng)度

10.在Cohn方程中，logS=β-KsI中，β常數(shù)反映 B 對蛋白質(zhì)溶解度的影響。A.無機(jī)鹽的種類 B.pH值和溫度 C.pH值和鹽的種類 D.溫度和離子強(qiáng)度 11.蛋白質(zhì)溶液的pH接近其等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度 B。A.最大 B.最小 C.恒定 D.零 12.變性活化能 A 的蛋白質(zhì)可利用熱沉淀法分離。A.相差較大 B.相差較小 C.相同 D.相反

13.在相同的離子強(qiáng)度下，不同種類的鹽對蛋白質(zhì)鹽析的效果不同，一般離子半徑 A 效果好。A.小且?guī)щ姾奢^多的陰離子 B.大且?guī)щ姾奢^多的陰離子 C.小且?guī)щ姾奢^多的陽離子 D.大且?guī)щ姾奢^多的陽離子 14.鹽析沉淀時(shí)，對 A 蛋白質(zhì)所需的鹽濃度低。

A.結(jié)構(gòu)不對稱且高分子量的 B.結(jié)構(gòu)不對稱且低分子量的 C.結(jié)構(gòu)對稱且高分子量的 D.結(jié)構(gòu)對稱且低分子量的 15．鹽析法純化酶類是根據(jù)（B）進(jìn)行純化。

A.根據(jù)酶分子電荷性質(zhì)的純化方法 B.調(diào)節(jié)酶溶解度的方法

C.根據(jù)酶分子大小、形狀不同的純化方法 D.根據(jù)酶分子專一性結(jié)合的純化方法 16．若兩性物質(zhì)結(jié)合了較多陽離子，則等電點(diǎn)pH會（A）A.升高 B降低 C.不變 D.以上均有可能

17．若兩性物質(zhì)結(jié)合了較多陰離子，則等電點(diǎn)pH會（B）A.升高 B降低 C.不變 D.以上均有可能

18、關(guān)于蛋白質(zhì)鹽析的說法，哪個(gè)是不正確的：（C）A、不同蛋白質(zhì)，鹽析沉淀所需的鹽飽和度不同 B、同一蛋白質(zhì)濃度不同，沉淀所需的鹽的飽和度不同 C、溫度升高，鹽析作用強(qiáng)，故溫度越高越好 D、pH=pI時(shí)，鹽析的效果較好

1、非對稱膜的支撐層（C）。

A、與分離層材料不同 B、影響膜的分離性能 C、只起支撐作用 D、與分離層孔徑相同

2、在超濾過程中，主要的推動(dòng)力是：(C)。

A、濃度差 B、電勢差 C、壓力 D、重力

3、在分子質(zhì)量相同時(shí)，下列哪種分子的截留率最低。(C)。A、球形分子 B、有支鏈的分子

C、呈線狀的分子 D、上述三種分子的截留率相同

4、電滲析采用的膜材料為：（C）。A、親水性膜 B、疏水性膜 C、離子交換膜 D、透析膜

5、常用于海水和苦咸水淡化的膜分離技術(shù)是（D）。

A、透析 B、微濾 C、超濾 D、電滲析

6、超濾膜通常不以其孔徑大小作為指標(biāo)，而以截留分子量作為指標(biāo)。所謂“分子量截留值”是指阻留率達(dá)（B）的最小被截留物質(zhì)的分子量。

A 80%以上 B 90%以上 C 70%以上 D 95%以上

7.膜分離是利用具有一定 D 特性的過濾介質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)的分離過程。A.擴(kuò)散 B.吸附 C.溶解 D.選擇性透過 8.反滲透分離的對象主要是 A。

A.離子 B.大分子 C.蛋白質(zhì) D.細(xì)胞 9.超濾膜主要用于 D 分離。

A.菌體 B.細(xì)胞 C.微顆粒 D.不含固形物的料液 10.微濾主要用于 A 分離。

A.懸浮物 B.不含固形物的料液 C.電解質(zhì)溶質(zhì) D.小分子溶質(zhì)溶液 11.透析主要用于 D。

A.蛋白質(zhì)分離 B.細(xì)胞分離 C.懸浮液的分離 D.生物大分子溶液的脫鹽 12.菌體分離可選用 C。

A.超濾 B.反滲透 C.微濾 D.電滲析 13.除去發(fā)酵產(chǎn)物中的熱源通常選用 C。A.反滲透 B.微濾 C.超濾 D.透析 14.蛋白質(zhì)的回收濃縮通常選用 B。

A.反滲透 B.超濾 C.微濾 D.電滲析 15.孔徑越大的微濾膜，其通量 A。

A.下降速度越快 B.下降速度越慢 C.上升速度越快 D.上升速度越慢 16.超濾和微濾是利用膜的篩分性質(zhì)以 B 為傳質(zhì)推動(dòng)力。A.滲透壓 B.膜兩側(cè)的壓力差 C.擴(kuò)散 D.靜電作用 17.超濾和微濾的通量 C。

A.與壓差成反比，與料液粘度成正比 B.與壓差成正比，與料液粘度成正比 C.與壓差成正比，與料液粘度成反比 D.與壓差成反比，與料液粘度成反比 18.相對分子量相同時(shí)，B 分子截留率最大。A.線狀 B.球型 C.帶有支鏈 D.網(wǎng)狀

19.兩種以上高分子溶質(zhì)共存時(shí)與單純一種溶質(zhì)存在的截留率相比要 A。A.高 B.低 C.無變化 D.低許多 20.膜面流速增大，則 C。

A.濃度極化減輕，截留率增加 B.濃度極化嚴(yán)重，截留率減少 C.濃度極化減輕，截留率減少 D.濃度極化嚴(yán)重，截留率增加 21.膜分離過程中，料液濃度升高，則 D。

A.粘度下降，截留率增加 B.粘度下降，截留率降低 C.粘度上升，截留率下降 D.粘度上升，截留率增加

22.當(dāng)pH C，蛋白質(zhì)在膜表面形成凝膠極化層濃度最大，透過阻力最大，此時(shí)截留率最高。A.大于等電點(diǎn) B.小于等電點(diǎn) C.等于等電點(diǎn) D.等電點(diǎn)附近

23.當(dāng)壓力較小時(shí)，膜面上尚未形成濃差極化層時(shí)，此時(shí)，透過通量與壓力成 A 關(guān)系。A.正比 B.反比 C.對數(shù)關(guān)系 D.指數(shù)

27.欲使溶質(zhì)濃度高的一側(cè)溶液中的溶劑透過到溶質(zhì)濃度低的一側(cè)時(shí)，在溶質(zhì)濃度高的一側(cè) A。A.施加壓力大于滲透壓 B.加壓力小于滲透壓 C.加壓等于滲透壓 D.加壓小于滲透壓

1、在萃取液用量相同的條件下，下列哪種萃取方式的理論收率最高（C）。A、單級萃取 B、三級錯(cuò)流萃取 C、三級逆流萃取 D、二級逆流萃取

2、在液膜分離的操作過程中，（B）主要起到穩(wěn)定液膜的作用。A、載體 B、表面活性劑 C、增強(qiáng)劑 D、膜溶劑

3、用來提取產(chǎn)物的溶劑稱（C）。A、料液 B、萃取液 C、萃取劑 D、萃余液

4、膜相載體輸送中的同向遷移是指：（B）。

A、目標(biāo)溶質(zhì)的傳質(zhì)方向與其濃度梯度相同 B、目標(biāo)溶質(zhì)的傳質(zhì)方向與供能物質(zhì)的遷移方向相同

C、目標(biāo)溶質(zhì)的傳質(zhì)方向與載體的遷移方向相同 D、以上均不對

5、反膠團(tuán)萃取中，蛋白質(zhì)相對于反膠團(tuán)的（D）。

A、直徑越大，萃取率越高 B、直徑越小，萃取率越低

C、直徑的大小，與萃取率無關(guān) D、直徑越大，萃取率越低

6、在聚乙二醇/葡聚糖雙水相體系中，提高聚乙二醇的相對分子質(zhì)量，則蛋白質(zhì)在上下兩相中的分配系數(shù)：（A）。

A、減小 B、增大 C、恒定 D、為零

7、液一液萃取時(shí)常發(fā)生乳化作用，如何避免（D）

A.劇烈攪拌 B低溫 C.靜止 D.升溫

8、超臨界流體萃取中，如何降低溶質(zhì)的溶解度達(dá)到分離的目的（C）

A.降溫 B升高壓力 C.升溫 D.加入夾帶劑 9.溶質(zhì)在兩相達(dá)到分配平衡時(shí)，溶質(zhì)在兩相中的濃度 C。

A.相等 B.輕相大于重相中的濃度 C.不再改變 D.輕相小于重相中的濃度 10.萃取分配定律成立的條件為 C。

A.恒溫恒壓 B.恒溫恒壓，溶質(zhì)在兩相中相對分子質(zhì)量相等 C.恒溫恒壓，溶質(zhì)在兩相中相對分子質(zhì)量相等，且低濃度范圍 D.恒溫恒壓，低濃度范圍 11.分配常數(shù)與分配系數(shù) C。

A.完全相同 B.數(shù)值相同 C.分配常數(shù)是分配系數(shù)的一種特例 D.分配系數(shù)是分配常數(shù)的一種特例 12.分配常數(shù)與分配系數(shù)在 A 情況下相同。

A.溶質(zhì)在兩相中的分子形態(tài)相同 B.達(dá)到相平衡時(shí) C.低濃度范圍 D.較高濃度時(shí)

13.若萃取平衡符合線性關(guān)系，并且各級萃取流量之和為一常數(shù)，各級萃取流量均相等時(shí)萃取分率 A。A.大 B.相等 C.小 D.不確定

14.紅霉素是堿性電解質(zhì)，采用有機(jī)溶劑萃取，水相從pH 9.8降至pH 5.5時(shí)，分配系數(shù)會 B。A.不改變 B.降低 C.先升后降 D.增加

15.青霉素是較強(qiáng)的有機(jī)酸，采用有機(jī)溶劑萃取時(shí)，水相中pH從3 升至6時(shí)，分配系數(shù)會 A。

A.明顯降低 B.變化不大 C.明顯增加 D.恒定不變

16.非電解質(zhì)溶質(zhì)在雙水相中的分配系數(shù)隨相對分子質(zhì)量的增大而 A。A.減小 B.增大 C.趨近無窮 D.變化不大

17.疏水因子HF一般隨聚合物的相對分子質(zhì)量、濃度和鹽析濃度的增大而 B。A.減少 B.增大 C.恒定 D.趨近于零

18.在pH為等電點(diǎn)的雙水相中蛋白質(zhì)的分配系數(shù)的對數(shù)值與雙水相的疏水因子HF呈線性關(guān)系，則直線的斜 率定義為 D。

A.雙水相的疏水性 B.蛋白質(zhì)的分配系數(shù) C.蛋白質(zhì)的靜電荷數(shù) D.蛋白質(zhì)的表面疏水性 19.在PEG/DX雙水相中，若添加的無機(jī)鹽使相間電位差??應(yīng)調(diào)節(jié)pH B。

A.等于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) B.大于等電點(diǎn) C.小于等電點(diǎn) D.等于7 20.在pH為等電點(diǎn)的雙水相中，蛋白質(zhì)主要根據(jù) C 產(chǎn)生各自分配。A.荷電荷的大小 B.分子量差異 C.疏水性差異 D.荷電荷性質(zhì) 21.無機(jī)鹽的存在 B 溶質(zhì)向有機(jī)相中分配。

A.不影響 B.有利于 C.不利于 D.以上答案都不對

22.利用液膜膜相中流動(dòng)載體 B 作用的傳質(zhì)機(jī)理稱為液膜膜相載體輸送。A.滲透 B.選擇性輸送 C.溶解 D.擴(kuò)散 23.液膜中膜溶劑的粘度越大，則膜 B。

A.越薄 B.易于成膜 C.難成膜 D.穩(wěn)定性越差 24.蛋白質(zhì)溶解在反膠團(tuán)中的主要推動(dòng)力是 C。

A.濃度差 B.電位差 C.靜電相互作用 D.壓力差

25.反膠團(tuán)萃取若選用陰離子型表面活性劑，當(dāng)水相中pH B 蛋白質(zhì)等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)易溶于反膠團(tuán)中。A.大于 B.小于 C.等于 D.偏離

26.超臨界流體在其臨界溫度和壓力附近的微小變化，都會引起 C 發(fā)生很大的變化。A.粘度 B.體積 C.密度 D.質(zhì)量

27.液固萃取是利用液體提取固體的有用成分的 C 分離操作。A.溶解 B.吸附 C.擴(kuò)散 D.滲透 28.超臨界流體萃取的萃取速度 C 液—液萃取。A.低于 B.等于 C.大于 D.近似等于 29.反膠團(tuán)的形狀是（A）。

A、極性頭朝里，非極性尾朝外 B、極性頭朝外，非極性尾朝里 C、極性頭和非極性尾都朝外 D、極性頭和非極性尾都朝里 1．適合于親脂性物質(zhì)的分離的吸附劑是（B）。A．活性炭 B.氧化鋁 C.硅膠 D.磷酸鈣

2、吸附色譜分離的依據(jù)是（A）。

A、固定相對各物質(zhì)的吸附力不同 B、各物質(zhì)分子大小不同

C、各物質(zhì)在流動(dòng)相和固定相的分配系數(shù)不同 D、各物質(zhì)與專一分子的親和力不同

3、恒定圖式假設(shè)必定發(fā)生在(B)。A、非優(yōu)惠吸附 B、優(yōu)惠吸附 C、線性吸附 D、以上均正確 4.當(dāng)吸附操作達(dá)到穿透點(diǎn)時(shí)，應(yīng) B 操作。

A.繼續(xù)吸附 B.停止吸附 C.停止再生 D.停止洗脫 5.離子交換的分配系數(shù)與離子濃度呈 D 關(guān)系。

A.線性增加 B.線性減少 C.指數(shù)增加 D.指數(shù)減少 6．相對于下列物質(zhì)而言，離子交換劑不適用于提取（D）物質(zhì)。

?0，要使蛋白質(zhì)分配于富含PEG的上相中，6 A．抗生素 B.氨基酸 C.有機(jī)酸 D.蛋白質(zhì)

7．下列哪一項(xiàng)是強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的活性交換基團(tuán)（A）

A 磺酸基團(tuán)（-SO3 H）B 羧基-COOH C 酚羥基C6H5OH D 氧乙酸基-OCH2COOH 8．離子交換法是應(yīng)用離子交換劑作為吸附劑，通過（A）將溶液中帶相反電荷的物質(zhì)吸附在離子交換劑上。

A、靜電作用 B、疏水作用 C、氫鍵作用 D、范德華力

9．工業(yè)上強(qiáng)酸型和強(qiáng)堿型離子交換樹脂在使用時(shí)為了減少酸堿用量且避免設(shè)備腐蝕，一般先將其轉(zhuǎn)變?yōu)椋˙）。

A、鈉型和磺酸型 B、鈉型和氯型 C、銨型和磺酸型 D、銨型和氯型

10．通過改變pH值從而使與離子交換劑結(jié)合的各個(gè)組分被洗脫下來，可使用（A）

A.陽離子交換劑一般是pH值從低到高洗脫 B陽離子交換劑一般是pH值從高到低洗脫 C.陰離子交換劑一般是pH值從低到高 D.以上都不對 1．HPLC是哪種色譜的簡稱（C）。

A．離子交換色譜 B.氣相色譜 C.高效液相色譜 D.凝膠色譜

2、下列哪一項(xiàng)是強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的活性交換基團(tuán)（A）

A 磺酸基團(tuán)（-SO3 H）B 羧基-COOH C 酚羥基C6H5OH D 氧乙酸基-OCH2COOH

3、如果要將復(fù)雜原料中分子量大于5000的物質(zhì)與5000分子量以下的物質(zhì)分開選用（D）。A、Sephadex G-200 B、Sephadex G-150 C、Sephadex G-100 D、Sephadex G-50

4、離子交換法是應(yīng)用離子交換劑作為吸附劑，通過（A）將溶液中帶相反電荷的物質(zhì)吸附在離子交換劑上。

A、靜電作用 B、疏水作用 C、氫鍵作用 D、范德華力

5、洗脫體積是：（C）。

A、凝膠顆粒之間空隙的總體積 B、溶質(zhì)進(jìn)入凝膠內(nèi)部的體積

C、與該溶質(zhì)保留時(shí)間相對應(yīng)的流動(dòng)相體積 D、溶質(zhì)從柱中流出時(shí)所用的流動(dòng)相體積

6、陰離子交換劑（C）。

A、可交換的為陰、陽離子 B、可交換的為蛋白質(zhì) C、可交換的為陰離子 D、可交換的為陽離子

7、工業(yè)上強(qiáng)酸型和強(qiáng)堿型離子交換樹脂在使用時(shí)為了減少酸堿用量且避免設(shè)備腐蝕，一般先將其轉(zhuǎn)變?yōu)椋˙）。

A、鈉型和磺酸型 B、鈉型和氯型 C、銨型和磺酸型 D、銨型和氯型

7、在凝膠過濾（分離范圍是5000~450000）中，下列哪種蛋白質(zhì)最先被洗脫下來。(B）。

A、細(xì)胞色素C（13370）B、肌球蛋白（400000）C、過氧化氫酶（247500）D、血清清蛋白（68500）

8、依離子價(jià)或水化半徑不同，離子交換樹脂對不同離子親和能力不同。樹脂對下列離子親和力排列順序正確的有（A）。

A、Fe3+>Ca2+>Na+ B、Na+ >Ca2+> Fe3+ C、硫酸根>檸檬酸根>硝酸根 D、硝酸根>硫酸根>檸檬酸根

9、分子篩層析純化酶是根據(jù)（C）進(jìn)行純化。

A.根據(jù)酶分子電荷性質(zhì)的純化方法 B.調(diào)節(jié)酶溶解度的方法

C.根據(jù)酶分子大小、形狀不同的純化方法 D.根據(jù)酶分子專一性結(jié)合的純化方法

10、通過改變pH值從而使與離子交換劑結(jié)合的各個(gè)組分被洗脫下來，可使用（A）A.陽離子交換劑一般是pH值從低到高洗脫 B陽離子交換劑一般是pH值從高到低洗脫 C.陰離子交換劑一般是pH值從低到高 D.以上都不對

11、那一種凝膠的孔徑最小（A）

A.Sephadex G-25 B Sephadex G-50 C.Sephadex G-100 D.Sephadex G-200

12、為了進(jìn)一步檢查凝膠柱的質(zhì)量，通常用一種大分子的有色物質(zhì)溶液過柱，常見的檢查物質(zhì)為藍(lán)色葡聚糖，下面不屬于它的作用的是（C）

A、觀察柱床有無溝流 B、觀察色帶是否平整 C、測量流速 D、測量層析柱的外水體積 12.凝膠過濾層析中，流動(dòng)相的線速度與HETP成 C 關(guān)系。A.無 B.線性減少 C.線性增加 D.對數(shù)

13.GFC中溶質(zhì)的分配系數(shù)在分級范圍內(nèi)隨相對分子質(zhì)量的對數(shù)值增大而 B。A.線性增大 B.線性減少 C.急劇增大 D.急劇減少 14.凝膠的分級范圍越小，則分離度 A。

A.越大 B.越小 C.小于1 D.小于0 15.線性梯度洗脫過程中，流動(dòng)相的離子強(qiáng)度線性增大，因此，溶質(zhì)的 C 連續(xù)降低，移動(dòng)速度逐漸增大。A.溶解度 B.擴(kuò)散系數(shù) C.分配系數(shù) D.分離度

16.逐次洗脫過程中，流動(dòng)相的離子強(qiáng)度階躍增大，溶質(zhì)的分配系數(shù) B 降低。A.逐漸 B.階躍式 C.線性 D.急劇

17.在液相色譜法中，按分離原理分類，液固色譜法屬于（D）。

A、分配色譜法 B、排阻色譜法 C、離子交換色譜法 D、吸附色譜法 18.在高效液相色譜流程中，試樣混合物在（C）中被分離。A、檢測器 B、記錄器 C、色譜柱 D、進(jìn)樣器 19.液相色譜流動(dòng)相過濾必須使用何種粒徑的過濾膜？B A、0.5μm B、0.45μm C、0.6μm D、0.55μm 20.在液相色譜中，為了改變色譜柱的選擇性，可以進(jìn)行如下哪些操作？C A、改變流動(dòng)相的種類或柱子 B、改變固定相的種類或柱長 C、改變固定相的種類和流動(dòng)相的種類 D、改變填料的粒度和柱長 21.在液相色譜法中，提高柱效最有效的途徑是（D）

A、提高柱溫 B、降低板高 C、降低流動(dòng)相流速 D、減小填料粒度 22．分配層析中的載體（C）。

A、對分離有影響 B、是固定相 C、能吸附溶劑構(gòu)成固定相 D、是流動(dòng)相 23．下列關(guān)于正相色譜與反相色譜說法正確的是（C）

A.正相色譜是指固定相的極性低于流動(dòng)相的極性 B正相色譜層析過程中非極性分子或極性小的分子比極性大的分子移動(dòng)的速度慢 C.反相色譜是指固定相的極性低于流動(dòng)相的極性 D.反相色譜層析過程 中，極性大的分子比極性小的分子移動(dòng)的速度慢 24．疏水親和吸附層析通常在（D）的條件下進(jìn)行 A.酸性 B堿性 C.中 D.高濃度鹽溶液

24.葡聚糖凝膠和聚丙烯酰胺凝膠的商品名分別是：(D)A.Sepharose和Bio-Gel A B.Sepharose和Sephadex C.Sephadex和Bio-Gel A D.Sephadex和Bio-Gel P

25、氨基酸自動(dòng)分析儀是以下列哪種色譜分離方法為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的：（A）A、離子交換色譜 B、吸附色譜 C、分配色譜、D、凝膠色譜

26、凝膠色譜法中所用到的凝膠的化學(xué)本質(zhì)大多是（B）。A、脂質(zhì) B、糖類化合物 C、蛋白質(zhì) D、核酸

27、在液相色譜法中，按分離原理分類，液固色譜法屬于（D）。A、分配色譜法 B、排阻色譜法 C、離子交換色譜法 D、吸附色譜法 28.在高效液相色譜流程中，試樣混合物在（C）中被分離。A、檢測器 B、記錄器 C、色譜柱 D、進(jìn)樣器

29.在液相色譜中, 某組分的保留值大小實(shí)際反映了哪些部分的分子間作用力（C）A、組分與流動(dòng)相 B、組分與固定相 C、組分與流動(dòng)相和固定相 D、組分與組分 1．針對配基的生物學(xué)特異性的蛋白質(zhì)分離方法是（C）。A.凝膠過濾 B.離子交換層析 C.親和層析 D.紙層析

2、親和層析的洗脫過程中，在流動(dòng)相中加入配基的洗脫方法稱作（C）。

A、等電點(diǎn)洗脫 B、劇烈洗脫 C、競爭洗脫 D、非競爭洗脫

3、如果親和結(jié)合作用源于親和分子對與金屬離子形成的配位鍵，則加入下列哪種試劑可消除親和作用（D）。

A、十二烷基磺酸鈉 B、氯化鈉

C、乙醇胺 D、乙二胺四乙酸（EDTA）

4、當(dāng)親和作用主要源于疏水性相互作用，增大離子強(qiáng)度，則可（A）親和作用。

A、提高 B、降低

C、無影響 D、在一定條件下降低

5.具有親和作用的分子（物質(zhì)）對之間具有“鑰匙”和“鎖孔”的關(guān)系是產(chǎn)生親和結(jié)合作用的 C。A.充分條件 B.充要條件 C.必要條件 D.假設(shè)條件 6.如果親和作用主要源于靜電引力，提高離子強(qiáng)度會 D 親和作用。A.增加 B.減弱 C.不影響 D.減弱或完全破壞 7.如果親和作用以氫鍵為主，提高離子強(qiáng)度會 D 親和作用。A.增加 B.減弱 C.不影響 D.降低或消除

8.當(dāng)親和作用以疏水性相互作用時(shí)，提高離子強(qiáng)度會 A 親和作用。A.增加 B.減弱 C.無影響 D.完全破壞

9.在親和分離操作中，許多親和吸附的目標(biāo)蛋白質(zhì)用高濃度的鹽溶液洗脫，說明 D 在親和作用中占主要地位。A.疏水性相互作用 B.配位鍵 C.非共價(jià)鍵 D.靜電力 10.C 的存在可以抑制氫鍵的形成。

A.氧原子 B.氮原子 C.脲和鹽酸胍 D.NaCl 11．下列哪項(xiàng)酶的特性對利用酶作為親和層析固定相的分析工具是必需的？（B）A.該酶的活力高

B..對底物有高度特異親合性 C.酶能被抑制劑抑制 D.最適溫度高 選擇題：

1、人血清清蛋白的等電點(diǎn)為4.64，在PH為7的溶液中將血清蛋白質(zhì)溶液通電，清蛋白質(zhì)分子向（A）A ：正極移動(dòng)；B：負(fù)極移動(dòng)；C：不移動(dòng)；D：不確定。

2、影響電泳分離的主要因素（B）

A 光照 B 待分離生物大分子的性質(zhì)C 濕度 D 電泳時(shí)間 3.電泳分離的機(jī)理是 B 分離過程。

A.液—液相平衡 B.速率 C.分配平衡 D.篩分 4.電解質(zhì)溶質(zhì)的遷移率是 C 下的泳動(dòng)速度。

A.單位時(shí)間 B.單位溶質(zhì)質(zhì)量 C.單位電場強(qiáng)度 D.單位靜電引力 5．下列有關(guān)電泳時(shí)溶液的離子強(qiáng)度的描述中，錯(cuò)誤的是（B）

A．溶液的離子強(qiáng)度對帶電粒子的泳動(dòng)有影響 B．離子強(qiáng)度越高、電泳速度越快 C．離子強(qiáng)度太低，緩沖液的電流下降

D．離子強(qiáng)度太低，擴(kuò)散現(xiàn)象嚴(yán)重，使分辨力明顯降低 6．一般來說，顆粒帶凈電荷量、直徑和泳動(dòng)速度的關(guān)系是（A）

A．顆粒帶凈電荷量越大或其直徑越小，在電場中的泳動(dòng)速度就越快 B．顆粒帶凈電荷量越小或其直徑越小，在電場中的泳動(dòng)速度就越快 C．顆粒帶凈電荷量越大或其直徑越大，在電場中的泳動(dòng)速度就越快 D．顆粒帶凈電荷量越大或其直徑越小，在電場中的泳動(dòng)速度就越慢 7．20世紀(jì)60年代中期問世的等電聚焦電泳，是一種（D）

A．分離組份與電解質(zhì)一起向前移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行分離的電泳技術(shù) B．能夠連續(xù)地在一塊膠上分離數(shù)千種蛋白質(zhì)的電泳技術(shù) C．利用凝膠物質(zhì)作支持物進(jìn)行的電泳技術(shù)

D．利用有pH值梯度的介質(zhì)，分離等電點(diǎn)不同的蛋白質(zhì)的電泳技術(shù) 8．雙向電泳樣品經(jīng)過電荷與質(zhì)量兩次分離后（E）

A．可得到分子的分子量，分離的結(jié)果是帶 B．可得到分子的等電點(diǎn)，分離的結(jié)果是點(diǎn) C．可得到分子的等電點(diǎn)，分離的結(jié)果是帶 D．可得到分子的等電點(diǎn)、分子量，分離的結(jié)果是帶 E．可得到分子的等電點(diǎn)、分子量，分離的結(jié)果是點(diǎn)

9．聚丙烯酰胺凝膠電泳分離蛋白質(zhì)，除一般電泳電荷效應(yīng)外，欲使分辯率提高還應(yīng)有的作用是（D）

A．濃縮作用 B．?dāng)U散作用 C．重力作用 D．分子篩作用 E．電滲作用

10．毛細(xì)管電泳的特點(diǎn)（ABCD）

A．高靈敏度、高分辨率 B．高速度 C．樣品少 D．應(yīng)用范圍廣

1、處于包含體內(nèi)的表達(dá)產(chǎn)物（A）。

A、具有正確的一級結(jié)構(gòu) B、具有正確的二級結(jié)構(gòu) C、具有正確的三級結(jié)構(gòu) D、不具有任何正確的結(jié)構(gòu)

2.目前認(rèn)為包含體的形成是部分折疊的中間態(tài)之間 A 相互作用的結(jié)果。A.疏水性 B.親水性 C.氫鍵 D.靜電

1、結(jié)晶過程中，溶質(zhì)過飽和度大?。ˋ）。

A、不僅會影響晶核的形成速度，而且會影響晶體的長大速度 B、只會影響晶核的形成速度，但不會影響晶體的長大速度 C、不會影響晶核的形成速度，但會影響晶體的長大速度 D、不會影響晶核的形成速度，而且不會影響晶體的長大速度

2、結(jié)晶法對溶劑選擇的原則是：（C）。

A、對有效成分溶解度大，對雜質(zhì)溶解度小

B、對有效成分溶解度小，對雜質(zhì)溶解度大

C、對有效成分熱時(shí)溶解度大冷時(shí)溶解度小，對雜質(zhì)冷熱都易溶或都難溶 D、對雜質(zhì)熱時(shí)溶解度大，冷時(shí)溶解度小

3、在什么情況下得到粗大而有規(guī)則的晶體（A）。

A、晶體生長速度大大超過晶核生成速度

B、晶體生長速度大大低于過晶核生成速度

C、晶體生長速度等于晶核生成速度 D、以上都不對

4、在下列各個(gè)區(qū)域中，不會在結(jié)晶中自發(fā)成核且加入結(jié)晶顆粒后晶體會生長，但不會產(chǎn)生新晶核的區(qū)域是（B）。

A、穩(wěn)定區(qū) B、第一介穩(wěn)區(qū) C、第二介穩(wěn)區(qū) D、不穩(wěn)區(qū) 5.大多數(shù)溶質(zhì)的溶解度隨 B 的升高而顯著增大。

A.壓力 B.溫度 C.擴(kuò)散系數(shù) D.濃度 6.除溫度外，B 對溶質(zhì)的溶解度有顯著影響。A.壓力 B.溶劑組成 C.稀度 D.擴(kuò)散系數(shù) 7.微小晶體的溶解度 B 普遍晶體的溶解度。A.低于 B.高于 C.接近D.等于

８、影響晶體大小的主要因素與下列哪些因素?zé)o關(guān)：（D）。A、過飽和度 B、溫度 C、攪拌速度 D、飽和度

1、恒速干燥階段與降速干燥階段，那一階段先發(fā)生（A）。

A、恒速干燥階段 B、降速干燥階段

C、同時(shí)發(fā)生 D、任何一種都可能會先發(fā)生

2、通過導(dǎo)熱介質(zhì)干燥物料的干燥操作，稱為(B)。

A、直接加熱干燥 B、間接加熱干燥 C、對流干燥 D、介電加熱干燥

3、物料中結(jié)合水與非結(jié)合水的基本區(qū)別在于其產(chǎn)生的水蒸汽壓（）同溫度下純水的飽和蒸汽壓。A.等于； B.大于； C.小于

4、濕物料在指定的空氣條件下被干燥的極限含水量稱為()。A.結(jié)合水； B.平衡含水量； C.臨界含水量；D.自由含水量

第三篇：分離工程_論文

分離工程大作業(yè) 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：化工姓名：馬金龍學(xué)號： 0904 0901010423

萃取精餾技術(shù)的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

摘 要:萃取精餾是近沸點(diǎn)混合物分離的主要方法, 本文對萃取精餾技術(shù)及其在分離過程中的研究與應(yīng)用進(jìn)行了討論。結(jié)合國內(nèi)外萃取精餾技術(shù)中溶劑選取方法、萃取工藝及設(shè)備改進(jìn)方面取得的研究進(jìn)展,介紹了近年來萃取精餾技術(shù)的應(yīng)用新情況。

萃取精餾作為一種分離絡(luò)合物、近沸點(diǎn)混合物及其他低相對揮發(fā)度混合物技術(shù)，在石油化學(xué)工業(yè)中的1,3-丁二烯的分離、芳烴抽提、乙醇/水分離、環(huán)己烷提純等過程得到廣泛的應(yīng)用。它是通過向精餾塔中加入1種或2種可以與分離混合物相溶的溶劑，提高了待分離組分的相對揮發(fā)度，從而達(dá)到分離沸點(diǎn)相近組分的目的[1]。

萃取精餾中溶劑的選擇占有十分重要的地位，早期的溶劑選取方法決定了其選擇的范圍較窄，從而使萃取精餾技術(shù)的應(yīng)用受到限制。萃取精餾采用的溶劑具有沸點(diǎn)高、相對不易揮發(fā),并與其他組分不易形成絡(luò)合物的特點(diǎn)。隨著萃取溶劑探索方法的發(fā)展、萃取精餾系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化及高效設(shè)備的采用，提高了萃取精餾系統(tǒng)的適用性、可控制性和操作性，使其與其他精密分離技術(shù)和液液萃取技術(shù)相比，顯示出了越來越明顯的優(yōu)越性。1萃取精餾的原理

在基本有機(jī)化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到組分的相對揮發(fā)度接近于1，甚至組分之間能形成共沸物。若采用普通精餾的方法進(jìn)行分離，將很困難，或者不可能。對于這類物系，可以采用特殊精餾方法，向被分離物系中加入第三種組分(稱為溶劑)，改變被分離組分的活度系數(shù)，增加組分之間的相對揮發(fā)度，達(dá)到分離的目的[2]。

如果加入的溶劑與原系統(tǒng)中的一些輕組分形成最低共沸物，溶劑(也稱共沸劑，挾帶劑)與輕組分將以共沸物形式從塔頂蒸出，塔底得到重組分，這種操作稱為共沸精餾；如果加入的溶劑不與原系統(tǒng)中的任一組分形成共沸物。其沸又較任一組分的沸點(diǎn)高，溶劑(也稱萃取劑)與重組分將隨釜液離開精餾塔，塔頂?shù)玫捷p組分，這種操作稱為萃取精餾。萃取精餾過程中，由于溶劑的沸點(diǎn)大大高于進(jìn)料組分的沸點(diǎn)，且溶劑又不與組分形成共沸物，所以，只要利用普通精餾即可回收溶劑，過程較簡單；同時(shí)，由于溶劑的引入。增加了各組分問的相對揮發(fā)度，萃取精餾過程所需的塔板數(shù)急劇減少，從而降低了能耗。

2溶劑選取方法

溶劑的好壞是萃取精餾成敗的關(guān)鍵，工業(yè)生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效果如何，與溶劑的選擇密切相關(guān)。為了適用于工業(yè)化生產(chǎn)，溶劑的選擇要考慮其選擇性、沸點(diǎn)、溶解度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性及適宜的物性[3]。此外，無毒、無腐蝕、來源豐富也是選擇溶劑要考慮的因素。

影響溶劑選取的因素很多，在其篩選過程中需要對各個(gè)因素進(jìn)行綜合考慮,需要大量的試驗(yàn)工作為基礎(chǔ)。通過多年來人們在物理化學(xué)領(lǐng)域的深入研究，對現(xiàn)有化合物及官能團(tuán)性能的認(rèn)識已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。目前，不僅從理論上可以較準(zhǔn)確地預(yù)測現(xiàn)有各種化合物的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)也具備了根據(jù)目標(biāo)性質(zhì)設(shè)計(jì)某種功能化合物的手段。所有這些成果都大大拓寬了溶劑選取的范圍，相對提高了選取過程的準(zhǔn)確性、可靠性, 降低了篩選試驗(yàn)工作量。2.1溶劑篩選原理

溶劑篩選的主要指標(biāo)是尋求溶劑對分離物系的最大選擇度，它表示溶劑使被分離組分相對揮發(fā)度改變的程度。把加入溶劑后和未加入溶劑時(shí)組分A(1)對組分B(2)的相對揮發(fā)度分別表示為a12和b12，二者的比值稱為選擇度S，比值越大，說明選擇性越好，溶劑的效果就越好。

2.2溶劑的物理特性

萃取精餾過程的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效果如何，與選擇的溶劑密切相關(guān)。由于萃取精餾混合物多為強(qiáng)非理想性的系統(tǒng)，所以工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜溶劑時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

(1)選擇性：溶劑的加入要使待分離組分的相對揮發(fā)度提高顯著，即要求溶劑具有較高的選擇性，以提高溶劑的利用率；

(2)溶解性：要求溶劑與原有組分間有較大的相互溶解度，以防止液體在塔內(nèi)產(chǎn)生分層現(xiàn)象，但具有高選擇性的溶劑往往伴有不互溶性或較低的溶解性，因此需要通過權(quán)衡選取合適的溶劑，使其既具有較好的選擇性，又具有較高的溶解性；

(3)沸點(diǎn)：溶劑的沸點(diǎn)應(yīng)高于原進(jìn)料混合物的沸點(diǎn)，以防止形成溶劑與組分的共沸物。但也不能過高，以避免造成溶劑回收塔釜溫過高；

(4)其它：溶劑的粘度、密度、表面張力、比熱和蒸發(fā)潛熱等的大小都直接影響到塔板效率和熱量消耗，對過程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生影響。

此外，溶劑使用安全、無毒性、無腐蝕性、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜及來源豐富等也都是選擇溶劑時(shí)要考慮的因素。2.3溶劑篩選方法

目前萃取精餾溶劑篩選的方法有實(shí)驗(yàn)法、數(shù)據(jù)庫查詢法、經(jīng)驗(yàn)值方法、計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)法(CAMD)等。用實(shí)驗(yàn)法篩選溶劑是目前應(yīng)用最廣的方法，可以取得很好的結(jié)果，但是實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)較大，實(shí)驗(yàn)周期較長。實(shí)驗(yàn)法有直接法、沸點(diǎn)儀法、色譜法、氣提法等。實(shí)際應(yīng)用過程中往往需要幾種方法結(jié)合使用，以縮短接近目標(biāo)溶劑的時(shí)間。溶劑篩選的一般過程為：經(jīng)驗(yàn)分析、理論指導(dǎo)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等。若文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)不全，則只有采取最基本的實(shí)驗(yàn)方法，或者采取頗具應(yīng)用前景的計(jì)算機(jī)優(yōu)化方法以尋求最佳溶劑[4]。3萃取工藝及設(shè)備的改進(jìn)

一般的萃取精餾過程采用2(或3)塔工藝流程,設(shè)備主要由萃取塔和溶劑回收塔組成。目前,萃取精餾技術(shù)的研究重點(diǎn)是進(jìn)一步提高萃取劑的選擇性、改進(jìn)工藝過程,減少單元操作和建設(shè)成本。雷志剛[5]等針對C4氣體萃取精餾丁烯/丁二烯工藝流程中第一精餾塔底出料存在一定熱聚合損失、第二精餾塔液相負(fù)荷大、板效率低的問題，通過采用第一精餾塔下段汽相采出方式，解決了存在的諸多問題，改進(jìn)、優(yōu)化了工藝流程。Gerald Meyer 等在C4氣體分離過程開發(fā)中，為了進(jìn)一步提高分離效率，在采用新分離工藝(萃取精餾—選擇加氫—丁二烯純)的過程,將萃取精餾和加氫過程耦合在同一塔中。這樣既提高了操作安全性，也提高1 ,3-丁二烯的收率，降低了建設(shè)成本。除了加氫反應(yīng)精餾的耦合外，嘗試絡(luò)合萃取、恒沸精餾萃取的開發(fā)工作一直在進(jìn)行，通過開發(fā)復(fù)合功能萃取塔，使得在原有低能耗基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬了萃取精餾的使用范圍，提高了目的產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。

萃取精餾塔采用是板式塔型式，由于浮閥塔板具有高效率、高彈性和高生產(chǎn)能力等優(yōu)點(diǎn)，所以目前在國內(nèi)外是采用最為廣泛的塔板之一。隨著塔器技術(shù)的不斷進(jìn)步，原塔板上存在的液流方向氣體分布不均勻、液體返混大、浮閥易磨損、脫落等缺點(diǎn)日益突出，導(dǎo)致塔板效率低，塔設(shè)備能力受到限制，增加了實(shí)際塔板數(shù)，同時(shí)也造成分離系統(tǒng)能量、溶劑消耗高[6]。近年來，塔板技術(shù)有了明顯的進(jìn)步，國內(nèi)外相繼推出了一系列結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良的新板型。多溢流斜孔塔板、立體傳質(zhì)塔板在國內(nèi)萃取精餾塔中的應(yīng)用，提高了原萃取精餾塔的生產(chǎn)能力，同時(shí)，回流比明顯降低，分離的質(zhì)量得到提高。雖然，萃取溶劑對萃取精餾過程產(chǎn)生重大的影響，但是通過工藝及設(shè)備方面的改進(jìn)，仍然可以在一定程度上提高該工藝的整體技術(shù)水平，降低建設(shè)成本，提高其應(yīng)用范圍。4萃取精餾技術(shù)的新應(yīng)用 4.1芳烴分離過程

在芳烴回收方面，液液萃取技術(shù)已經(jīng)有很長的使用歷史，液液萃取技術(shù)基于組分的極性，來影響組分間的分離，而對于沸點(diǎn)的影響較小。因?yàn)槭艿饺軇┻x擇的限制，對于較寬沸點(diǎn)混合料的分離，采用萃取精餾很難實(shí)現(xiàn)，早先它只能對窄沸點(diǎn)物料使用，如采用N-甲基吡咯烷酮或N-甲酰嗎啉作為溶劑進(jìn)行的C6和C7物料的分離過程。

然而，隨著萃取精餾技術(shù)的發(fā)展,采用混合溶劑進(jìn)行的萃取精餾解決了以上問題。美國GTC技術(shù)公司(前身為HFM International,Inc.)的GT-BTX技術(shù)具體體現(xiàn)了現(xiàn)代萃取精餾技術(shù)在混合芳烴(苯、甲苯、二甲苯)分離過程中的應(yīng)用[7]。與傳統(tǒng)混合芳烴分離過程相比, GT-BTX工藝具有投資成本低、所需設(shè)備單元數(shù)少、溶劑性能優(yōu)異、產(chǎn)品被污染的風(fēng)險(xiǎn)小、產(chǎn)品回收率高、純度高，同時(shí)能量消耗低、操作彈性大。經(jīng)過工業(yè)化(120萬t/a)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考核, 苯和甲苯的純度分別達(dá)到99.995%和99.99%?？偡紵N回收率高于99.19%，溶劑中抽余液和萃取液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10-6，每千克進(jìn)料的能量消耗為798kJ。4.2催化裂化汽油的脫硫

催化裂化(FCC)汽油中所含的硫化物中50%-60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是噻吩及其烷基衍生物，其余為硫醇及其他硫化物。在催化裂化條件下噻吩化合物穩(wěn)定性較強(qiáng)，國外公司普遍采用加氫脫硫方法，為了進(jìn)一步降低汽油中的硫含量，目前采取的措施是提高加氫處理能力。加氫有利于進(jìn)行燃料中脫硫處理，但是它存在運(yùn)行費(fèi)用高、深度加氫將降低汽油辛烷值等缺點(diǎn)。根據(jù)油品所含硫化物的特點(diǎn)，目前普遍采用催化氧化、絡(luò)合法、催化吸附、生物法、溶劑萃取和堿洗法等進(jìn)行油品中硫化物脫除。在這些方法中，萃取精餾技術(shù)具有其自身優(yōu)勢，在處理FCC汽油時(shí)，該工藝技術(shù)采用一種可以改變進(jìn)料中非芳烴組分(含烯烴)和噻吩化合物相對揮發(fā)度的溶劑，在萃取噻吩化合物的同時(shí)，也萃取其他芳烴硫化物(由于這些化合物的強(qiáng)極性)，而不含烯烴的組分進(jìn)入加氫系統(tǒng)進(jìn)行處理。采用萃取精餾和堿洗法，具有無辛烷值損失、加氫負(fù)荷低、可處理較寬范圍硫含量的裂解料、操作彈性大的特點(diǎn)[8]。

通過在加氫前加入萃取精餾，解決了傳統(tǒng)工藝中存在的問題，芳烴中的噻吩硫化物被高選擇性的溶劑萃取，減少了抽余液中的烯烴含量，低硫、高烯烴的抽余液可以直接與含10-6噻吩硫的汽油摻混。而高含量的硫醇在進(jìn)料或抽余液中可以采用傳統(tǒng)的堿洗方式進(jìn)行處理，這樣總的硫含量很容易降低到(5-110)×10-6,同時(shí)不用降低辛烷 值。

4.3 裂解汽油回收和苯乙烯提純

裂解汽油副產(chǎn)品中含有豐富的石油化工化合物，如果對其進(jìn)行提純并加以充分利用，將產(chǎn)生相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)效益。由于這些組分沸點(diǎn)接近，形成了絡(luò)合物，采用傳統(tǒng)分離方法很難將其分離。而萃取精餾技術(shù)的發(fā)展為其提供了可能，萃取精餾技術(shù)通常用于從裂解汽油的輕組分中提純丁二烯和異戊二烯，實(shí)際上也可以用于從C8料中有效分離苯乙烯。傳統(tǒng)的裂解過程存在一個(gè)加氫工藝步驟，該步驟中一方面存在結(jié)焦問題，同時(shí)，反應(yīng)也需要大量的氫源。近年研究表明，苯乙烯是結(jié)焦的根源之一，降低苯乙烯含量是解決結(jié)焦較好的方法。采用混合溶劑進(jìn)行的萃取精餾技術(shù)，可以以較小的成本實(shí)現(xiàn)苯乙烯的提取，因此，萃取精餾技術(shù)應(yīng)用一方面使得苯乙烯從燃料產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為石化產(chǎn)品，價(jià)值得到提升[9]。另外，加氫處理氫消耗減少，結(jié)焦問題得到解決。

超臨界萃取技術(shù)研究及應(yīng)用概況

摘要：超臨界流體萃取(SFE)技術(shù)開辟了分離工業(yè)的新領(lǐng)域，是一種新型的分離技術(shù)。本文對超臨界萃取的基本原理進(jìn)行了闡述，介紹了超臨界萃取的特點(diǎn)及其在天然香料工業(yè)、食品和天然中草藥等方面的應(yīng)用和研究進(jìn)展，并對今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

超臨界萃取技術(shù)也叫做超臨界流體萃取技術(shù)。超臨界流體(Supercritical Fluid)是指處于超過物質(zhì)本身的臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的流體。這種狀態(tài)下的流體具有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低粘度，又兼有與液體相近的密度和對物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力[1]。

超臨界流體萃取技術(shù)(Supercritical Fluid Extraction簡稱SEE)以超臨界狀態(tài)下的流體作為溶劑，利用該狀態(tài)下流體所具有的 y 滲透能力和 y 溶解能力萃取分離混合物的過程超臨界流體的溶解能力隨體系參數(shù)(溫度和壓力)而發(fā)生連續(xù)性變化，因而通過改變操作條件，稍微提y溫度或降低壓力，便可方便地調(diào)節(jié)組分的溶解度和萃取的選擇性

超臨界溶劑包括 CO2，NO2，SO2，N2 低鏈烴等，而 CO2 是最常用的超臨界萃取介質(zhì)，這是因?yàn)樗呐R界溫度(31.1)接近室溫，臨界壓力(7.3AmPa)較低，萃取可以在接近室溫下進(jìn)行，對熱敏性食品原料、生理活性物質(zhì)、酶及蛋自質(zhì)等無破壞作用，同時(shí)又安全、無毒、無臭，因而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域中；具有廣泛的適應(yīng)性。由于超臨界狀態(tài)流體溶解度特異增大的現(xiàn)象，因而理論上超臨界流體萃取技術(shù)可作為一種通用高效的分離技術(shù)而應(yīng)用。

1.超臨界萃取技術(shù)概述 1.1.原理及特點(diǎn)

超臨界流體處于臨界溫度和臨界壓力以上，兼具氣體和液體的雙重性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，粘度小，接近于氣體，而密度又接近于液體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的10～100倍，具有良好的溶解特性和傳質(zhì)特性[4]。

由于在超臨界狀態(tài)下的壓力太高以及內(nèi)部相平衡模擬體系等原因，所以超臨界流體的基礎(chǔ)理論研究還處于發(fā)展階段，尚未形成系統(tǒng)的理論。對于計(jì)算超臨界物質(zhì)的狀 態(tài)參數(shù)，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同時(shí)后人又進(jìn)行了一些改進(jìn)，如Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche對SCF相平衡作了系統(tǒng)的應(yīng)用分析，提出將SCF作為密相氣體或膨脹液體處理的模型，并指出狀態(tài)方程對臨界點(diǎn)和臨界區(qū)計(jì)算的局限性，尤其對于不對稱混合物組成的物系，難以找到適應(yīng)性比較好的混合規(guī)則。近年來許多研究者對SCF密度、極性、溶解度、相平衡和溶劑相互作用等，利用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅等計(jì)算機(jī)模擬方法作了大量工作，但仍難以滿足要求。尋求新的和準(zhǔn)確的模型方程和計(jì)算方法是預(yù)測SCF相行為和進(jìn)行SCF反應(yīng)研究的保證[5]。

1.2.超臨界下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)選擇性

超臨界狀態(tài)下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)通常利用過渡狀態(tài)原理，許多學(xué)者利用它描述了超臨界反應(yīng)速率常數(shù)和壓力、活化體積等因素的關(guān)系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很寬的流體密度范圍內(nèi)研究了簡單反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。Troe及其合作者公式化了擴(kuò)散(籠效應(yīng))對表觀速率常數(shù)的影響，并用范德瓦爾斯簇的形成解釋了他們的試驗(yàn)結(jié)果。Yoshimura和Kimura在超臨界CO2流體中很寬的密度范圍內(nèi)研究了2-甲基-2-亞硝基丙烷的分解動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)速率常數(shù)隨密度增加而減小，但是在中等密度范圍內(nèi)，密度的依賴性很小[6-7]。

超臨界狀態(tài)下壓力和粘度可以影響某些反應(yīng)的選擇性或某些分解反應(yīng)的途徑，同時(shí)超臨界流體的溶劑效應(yīng)可以影響異構(gòu)化反應(yīng)的機(jī)理，對某些反應(yīng)的中間態(tài)起到穩(wěn)定或促進(jìn)作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改變化學(xué)反應(yīng)的立體選擇性和配位選擇性，并認(rèn)為是由于壓力引起的溶劑極性變化所致。Kimura研究了SCF的性質(zhì)對超臨界反應(yīng)平衡的影響。Peck的研究認(rèn)為對可逆反應(yīng)，極性超臨界溶劑有利于反應(yīng)朝極性化合物的方向移動(dòng)[7]。

2.超臨界革取技術(shù)的應(yīng)用

2.1.臨界流體萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)中的應(yīng)用［8］

20世紀(jì)80年代以來國外的工業(yè)裝置兒乎都是以天然香料分離提取為對象。傳統(tǒng)的提取方法部分不穩(wěn)定的香氣成分受熱變質(zhì)，但在超臨界條件卜，可以將整個(gè)分離過程在常溫卜進(jìn)行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同時(shí)被抽出，并且CO2無毒、無殘留現(xiàn)象[9-11]。從洗滌用品、化妝品中的添加劑到香水，使得植物芳香成分在精細(xì)日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超臨界CO2對桂花、茉莉花 進(jìn)行了萃取研究，考察萃取時(shí)間、溫度、壓力對浸膏得率和質(zhì)量的影}響。桂花萃取最佳工藝條件為：壓力12-16MPa，溫度308-318 K，時(shí)間1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工藝條件為：壓力12-15MPa，溫度308-323K，時(shí)間1-1.5h，浸膏得率為0.240%。

由于液體CO2的極性較小，對果汁中的醇、酮、酯等有機(jī)物的溶解能力較強(qiáng)。因此，液體CO2同樣可作為蔬菜特有香味的抽提劑。具稱所得產(chǎn)物富含含氧成分，香氣風(fēng)味俱佳。而且SFE-CO2法還有望成為一種果汁脫苦的方法?？掠诩襕10-11]等用0.1L超臨界CO2萃取裝置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工藝、組成成分等方面的內(nèi)容，并且與傳統(tǒng)的水汽蒸餾法進(jìn)行了比較。超臨界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并對辛香料精油的中試、工業(yè)化試驗(yàn)的情況，用25L.200L超臨界CO2萃取裝置萃取辛香料精油的工藝、組成成分、物性指標(biāo)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究。張忠義[12]等用超臨界CO2流體萃取技術(shù)和分子蒸餾對大蒜化學(xué)成分進(jìn)行萃取與分離，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定其化學(xué)成分；從超臨界CO2萃取物中鑒定出16種成分，經(jīng)分子蒸餾后，得到4種主要成分。2.2.食品方面的應(yīng)用

伴隨著人類利會的進(jìn)步，飲食文化的內(nèi)涵不斷豐富，人們對食品提出了營養(yǎng)性、方便性功能性等更多的要求，同時(shí)還越來越強(qiáng)調(diào)其安全性。我國食品工業(yè)應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)己逐步由實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化，集中用在脫咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分離等方面。2.2.1.脫咖啡因

超臨界流體萃取技術(shù)得到較旱大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用的是天然咖啡豆的脫咖啡因。咖啡因是一種較強(qiáng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑，富含十咖啡豆和茶葉中，許多人飲用咖啡或茶時(shí)，不喜歡咖啡因含量過高，而且從植物中脫卜的咖啡因可做藥用。已常作為藥物中的摻合劑，因此咖啡豆和茶葉脫咖啡因的研究應(yīng)運(yùn)而生。韓佳賓

[13]、江和源

[14]等通過正交實(shí)驗(yàn)確定了超臨界流體脫除茶葉中咖啡因的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，茶樣形態(tài)對咖啡因脫除影響極大，60日磨碎茶樣的咖啡因脫除率可達(dá)85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率對茶葉中咖啡因的脫除率影響也較大，含水率為35%-50%時(shí)較適宜。正交實(shí)驗(yàn)中，咖啡因脫除率的影響因子主次順序?yàn)閴毫?溫度>動(dòng)態(tài)循環(huán)時(shí)間>夾帶劑用量，而對兒茶素來說，夾帶劑的影響較為明顯。2.2.2.啤酒花有效成分萃取 啤酒花中對釀酒有用的部分是揮發(fā)油和軟樹脂中的律草酮又稱α-酸。揮發(fā)油賦予啤酒特有的香氣，而α-酸在麥芽汁煮沸過程中將異構(gòu)化為異α-酸，這是造成啤酒苦味的重要物質(zhì)。用超臨界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可達(dá)95%以上。萃取物為黃綠色的帶芳香味的膏狀物。張侃[15]、黃亞東[16]等對啤酒花的超臨界CO2萃取物的組分進(jìn)行了分析，氣相色譜圖表明了超臨界CO2和液態(tài)CO2萃取物的異同；并對超臨界CO2萃取物進(jìn)行釀酒試驗(yàn)，結(jié)果表明超臨界CO2萃取物不僅增加啤酒香味，還能改善日味。

2.2.3.植物油脂的萃取

超臨界二氧化碳萃取對植物油脂的應(yīng)用比較廣泛成熟，呂維忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝，探討萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間對萃取率的影響。通過正交試驗(yàn)得到優(yōu)化工藝條件為:萃取壓20MPa，萃取溫度50度，萃取時(shí)間5h。銀建中[18]等建立了一套超臨界流體萃取實(shí)驗(yàn)裝置，就大豆和花生兩種植物油超臨界流體萃取進(jìn)行了較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。在探討了壓力、溫度、顆粒度、空隙率以及時(shí)間等對萃取率的影響之后，獲得了指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)條件。2.2.4.色素的分離

超臨界CO2還可以分離天然色素，隨著合成色素的不安全性日益受到人們的重視，世界各國合成色素的種類日趨減少。天然色素不僅使用安全，而且常有一定的營養(yǎng)價(jià)值，深受消費(fèi)者喜愛。孫慶杰等[19]采用超臨界CO2萃取技術(shù)從番茄加工副產(chǎn)品番茄皮中提取出番茄紅素。研究了不同的壓力、溫度、流量和萃取時(shí)間對萃取率的影響。當(dāng)萃取壓力在15-25MPa，溫度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可將番茄皮中90%以上的番茄紅素萃取出來。姜煒[20]介紹超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提純辣椒紅色素的工作原理及工藝流程。工藝流程通過改變萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間和流速等參數(shù)確定了最佳工藝條件，在此條件下，得到的辣椒紅色素的色價(jià)達(dá)150以上，且雜質(zhì)含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)[21-22]。

2.3.在中藥研究與開發(fā)中的應(yīng)用

在醫(yī)藥工業(yè)中，中藥研制與開發(fā)中，必須組遵循 “三效”(速效、高效、長效)，：“一小”(劑量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲藏、攜帶、使用方便)為目的原則。而超臨界流體萃取技術(shù)很大程度上避免了傳統(tǒng)提藥制藥過程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的殘留溶劑，同時(shí)具有操作條件溫和與不致使生物活性物質(zhì)失活變性的優(yōu)點(diǎn)，而且對環(huán)境保護(hù)也具有十分重要的作用，已為我國的中藥現(xiàn) 代化、國際化提供了一條全新的途徑[23]。

根據(jù)中醫(yī)辯證論治理論，重要復(fù)方中有效成分是彼此制約、協(xié)同發(fā)揮作用的，SEF-CO2不是簡單地純化某組分，而是將有效成分進(jìn)行選擇性分離，更有利十重要復(fù)方優(yōu)勢的發(fā)揮[23]。

除了從動(dòng)植物中提取有效成分，還包括藥用成分分析及粗品的濃縮精制等[23]。楊林等研究萃取丹參素的最佳工藝條件。且通過正交設(shè)計(jì)，用超臨界CO2流體萃取，優(yōu)化出合理工藝條件，并與傳統(tǒng)溶劑提取工藝相對照。使得超臨界CO2流體萃取率為傳統(tǒng)工藝萃取率的1.1倍。鄧永智[24-26]等采用自制的CO2超臨界流體萃取系統(tǒng)提取了銀杏葉中聚戊烯醇酷考察了溫度、壓力、流速及時(shí)間等因素對提取效率的影響，確定了最佳的超臨界流體提取條件[24]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CO:超臨界流體提取銀杏葉中聚戊烯醇酷的最佳壓力、溫度、流速、時(shí)間分別為25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物經(jīng)過硅膠色譜柱純化及高效液相色譜分析，與溶劑提取法相比較，提取效率比較好。

其他將中草藥各類成分的超臨界萃取分類如下：林秀仙等對百南紅豆杉、楊蘇蓓對五味子中的木脂素、張虹對川芍的有效成分提取、史慶龍等萃取黃山藥中的薯禎皂素、姚渭溪等提取靈芝內(nèi)有效成分及脫除有害成分[25]。

3.SFE的前景與展望

自20世紀(jì)70年代以來，超臨界流體技術(shù)已經(jīng)取得長足的進(jìn)展。超臨界流體技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注，并在萃取、化學(xué)反應(yīng)、材料制備等方面得到廣泛的應(yīng)用。超臨界萃取技術(shù)早己實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前的趨勢是向大規(guī)模、高附加值和套裝工藝方向發(fā)展。在國內(nèi)外，超臨界流體技術(shù)還廣泛用于高分子聚合、有機(jī)反應(yīng)、酶催化反應(yīng)、材料制備等方面，目前各類報(bào)道頗多，但產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)卻為數(shù)不多，有望在不久的將來能形成規(guī)模生產(chǎn)，得到實(shí)際應(yīng)用。超臨界流體技術(shù)以綠色、環(huán)保而受到人們的關(guān)注，它為綠色化學(xué)提供了全新的反應(yīng)體系，相信超臨界流體技術(shù)必將得到迅速發(fā)展，應(yīng)用也將有廣闊的前景[27]。

第四篇：分離工程_論文

分離工程大作業(yè) 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：化工姓名：馬金龍學(xué)號： 0904 0901010423

萃取精餾技術(shù)的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

摘 要:萃取精餾是近沸點(diǎn)混合物分離的主要方法, 本文對萃取精餾技術(shù)及其在分離過程中的研究與應(yīng)用進(jìn)行了討論。結(jié)合國內(nèi)外萃取精餾技術(shù)中溶劑選取方法、萃取工藝及設(shè)備改進(jìn)方面取得的研究進(jìn)展,介紹了近年來萃取精餾技術(shù)的應(yīng)用新情況。

萃取精餾作為一種分離絡(luò)合物、近沸點(diǎn)混合物及其他低相對揮發(fā)度混合物技術(shù)，在石油化學(xué)工業(yè)中的1,3-丁二烯的分離、芳烴抽提、乙醇/水分離、環(huán)己烷提純等過程得到廣泛的應(yīng)用。它是通過向精餾塔中加入1種或2種可以與分離混合物相溶的溶劑，提高了待分離組分的相對揮發(fā)度，從而達(dá)到分離沸點(diǎn)相近組分的目的[1]。

萃取精餾中溶劑的選擇占有十分重要的地位，早期的溶劑選取方法決定了其選擇的范圍較窄，從而使萃取精餾技術(shù)的應(yīng)用受到限制。萃取精餾采用的溶劑具有沸點(diǎn)高、相對不易揮發(fā),并與其他組分不易形成絡(luò)合物的特點(diǎn)。隨著萃取溶劑探索方法的發(fā)展、萃取精餾系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化及高效設(shè)備的采用，提高了萃取精餾系統(tǒng)的適用性、可控制性和操作性，使其與其他精密分離技術(shù)和液液萃取技術(shù)相比，顯示出了越來越明顯的優(yōu)越性。1萃取精餾的原理

在基本有機(jī)化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到組分的相對揮發(fā)度接近于1，甚至組分之間能形成共沸物。若采用普通精餾的方法進(jìn)行分離，將很困難，或者不可能。對于這類物系，可以采用特殊精餾方法，向被分離物系中加入第三種組分(稱為溶劑)，改變被分離組分的活度系數(shù)，增加組分之間的相對揮發(fā)度，達(dá)到分離的目的[2]。

如果加入的溶劑與原系統(tǒng)中的一些輕組分形成最低共沸物，溶劑(也稱共沸劑，挾帶劑)與輕組分將以共沸物形式從塔頂蒸出，塔底得到重組分，這種操作稱為共沸精餾；如果加入的溶劑不與原系統(tǒng)中的任一組分形成共沸物。其沸又較任一組分的沸點(diǎn)高，溶劑(也稱萃取劑)與重組分將隨釜液離開精餾塔，塔頂?shù)玫捷p組分，這種操作稱為萃取精餾。萃取精餾過程中，由于溶劑的沸點(diǎn)大大高于進(jìn)料組分的沸點(diǎn)，且溶劑又不與組分形成共沸物，所以，只要利用普通精餾即可回收溶劑，過程較簡單；同時(shí)，由于溶劑的引入。增加了各組分問的相對揮發(fā)度，萃取精餾過程所需的塔板數(shù)急劇減少，從而降低了能耗。

2溶劑選取方法

溶劑的好壞是萃取精餾成敗的關(guān)鍵，工業(yè)生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效果如何，與溶劑的選擇密切相關(guān)。為了適用于工業(yè)化生產(chǎn)，溶劑的選擇要考慮其選擇性、沸點(diǎn)、溶解度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性及適宜的物性[3]。此外，無毒、無腐蝕、來源豐富也是選擇溶劑要考慮的因素。

影響溶劑選取的因素很多，在其篩選過程中需要對各個(gè)因素進(jìn)行綜合考慮,需要大量的試驗(yàn)工作為基礎(chǔ)。通過多年來人們在物理化學(xué)領(lǐng)域的深入研究，對現(xiàn)有化合物及官能團(tuán)性能的認(rèn)識已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。目前，不僅從理論上可以較準(zhǔn)確地預(yù)測現(xiàn)有各種化合物的物理化學(xué)性質(zhì)，同時(shí)也具備了根據(jù)目標(biāo)性質(zhì)設(shè)計(jì)某種功能化合物的手段。所有這些成果都大大拓寬了溶劑選取的范圍，相對提高了選取過程的準(zhǔn)確性、可靠性, 降低了篩選試驗(yàn)工作量。2.1溶劑篩選原理

溶劑篩選的主要指標(biāo)是尋求溶劑對分離物系的最大選擇度，它表示溶劑使被分離組分相對揮發(fā)度改變的程度。把加入溶劑后和未加入溶劑時(shí)組分A(1)對組分B(2)的相對揮發(fā)度分別表示為a12和b12，二者的比值稱為選擇度S，比值越大，說明選擇性越好，溶劑的效果就越好。

2.2溶劑的物理特性

萃取精餾過程的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效果如何，與選擇的溶劑密切相關(guān)。由于萃取精餾混合物多為強(qiáng)非理想性的系統(tǒng)，所以工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜溶劑時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

(1)選擇性：溶劑的加入要使待分離組分的相對揮發(fā)度提高顯著，即要求溶劑具有較高的選擇性，以提高溶劑的利用率；

(2)溶解性：要求溶劑與原有組分間有較大的相互溶解度，以防止液體在塔內(nèi)產(chǎn)生分層現(xiàn)象，但具有高選擇性的溶劑往往伴有不互溶性或較低的溶解性，因此需要通過權(quán)衡選取合適的溶劑，使其既具有較好的選擇性，又具有較高的溶解性；

(3)沸點(diǎn)：溶劑的沸點(diǎn)應(yīng)高于原進(jìn)料混合物的沸點(diǎn)，以防止形成溶劑與組分的共沸物。但也不能過高，以避免造成溶劑回收塔釜溫過高；

(4)其它：溶劑的粘度、密度、表面張力、比熱和蒸發(fā)潛熱等的大小都直接影響到塔板效率和熱量消耗，對過程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生影響。

此外，溶劑使用安全、無毒性、無腐蝕性、熱穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜及來源豐富等也都是選擇溶劑時(shí)要考慮的因素。2.3溶劑篩選方法

目前萃取精餾溶劑篩選的方法有實(shí)驗(yàn)法、數(shù)據(jù)庫查詢法、經(jīng)驗(yàn)值方法、計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)法(CAMD)等。用實(shí)驗(yàn)法篩選溶劑是目前應(yīng)用最廣的方法，可以取得很好的結(jié)果，但是實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)較大，實(shí)驗(yàn)周期較長。實(shí)驗(yàn)法有直接法、沸點(diǎn)儀法、色譜法、氣提法等。實(shí)際應(yīng)用過程中往往需要幾種方法結(jié)合使用，以縮短接近目標(biāo)溶劑的時(shí)間。溶劑篩選的一般過程為：經(jīng)驗(yàn)分析、理論指導(dǎo)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等。若文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)不全，則只有采取最基本的實(shí)驗(yàn)方法，或者采取頗具應(yīng)用前景的計(jì)算機(jī)優(yōu)化方法以尋求最佳溶劑[4]。3萃取工藝及設(shè)備的改進(jìn)

一般的萃取精餾過程采用2(或3)塔工藝流程,設(shè)備主要由萃取塔和溶劑回收塔組成。目前,萃取精餾技術(shù)的研究重點(diǎn)是進(jìn)一步提高萃取劑的選擇性、改進(jìn)工藝過程,減少單元操作和建設(shè)成本。雷志剛[5]等針對C4氣體萃取精餾丁烯/丁二烯工藝流程中第一精餾塔底出料存在一定熱聚合損失、第二精餾塔液相負(fù)荷大、板效率低的問題，通過采用第一精餾塔下段汽相采出方式，解決了存在的諸多問題，改進(jìn)、優(yōu)化了工藝流程。Gerald Meyer 等在C4氣體分離過程開發(fā)中，為了進(jìn)一步提高分離效率，在采用新分離工藝(萃取精餾—選擇加氫—丁二烯純)的過程,將萃取精餾和加氫過程耦合在同一塔中。這樣既提高了操作安全性，也提高1 ,3-丁二烯的收率，降低了建設(shè)成本。除了加氫反應(yīng)精餾的耦合外，嘗試絡(luò)合萃取、恒沸精餾萃取的開發(fā)工作一直在進(jìn)行，通過開發(fā)復(fù)合功能萃取塔，使得在原有低能耗基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬了萃取精餾的使用范圍，提高了目的產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。

萃取精餾塔采用是板式塔型式，由于浮閥塔板具有高效率、高彈性和高生產(chǎn)能力等優(yōu)點(diǎn)，所以目前在國內(nèi)外是采用最為廣泛的塔板之一。隨著塔器技術(shù)的不斷進(jìn)步，原塔板上存在的液流方向氣體分布不均勻、液體返混大、浮閥易磨損、脫落等缺點(diǎn)日益突出，導(dǎo)致塔板效率低，塔設(shè)備能力受到限制，增加了實(shí)際塔板數(shù)，同時(shí)也造成分離系統(tǒng)能量、溶劑消耗高[6]。近年來，塔板技術(shù)有了明顯的進(jìn)步，國內(nèi)外相繼推出了一系列結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)良的新板型。多溢流斜孔塔板、立體傳質(zhì)塔板在國內(nèi)萃取精餾塔中的應(yīng)用，提高了原萃取精餾塔的生產(chǎn)能力，同時(shí)，回流比明顯降低，分離的質(zhì)量得到提高。雖然，萃取溶劑對萃取精餾過程產(chǎn)生重大的影響，但是通過工藝及設(shè)備方面的改進(jìn)，仍然可以在一定程度上提高該工藝的整體技術(shù)水平，降低建設(shè)成本，提高其應(yīng)用范圍。4萃取精餾技術(shù)的新應(yīng)用 4.1芳烴分離過程

在芳烴回收方面，液液萃取技術(shù)已經(jīng)有很長的使用歷史，液液萃取技術(shù)基于組分的極性，來影響組分間的分離，而對于沸點(diǎn)的影響較小。因?yàn)槭艿饺軇┻x擇的限制，對于較寬沸點(diǎn)混合料的分離，采用萃取精餾很難實(shí)現(xiàn)，早先它只能對窄沸點(diǎn)物料使用，如采用N-甲基吡咯烷酮或N-甲酰嗎啉作為溶劑進(jìn)行的C6和C7物料的分離過程。

然而，隨著萃取精餾技術(shù)的發(fā)展,采用混合溶劑進(jìn)行的萃取精餾解決了以上問題。美國GTC技術(shù)公司(前身為HFM International,Inc.)的GT-BTX技術(shù)具體體現(xiàn)了現(xiàn)代萃取精餾技術(shù)在混合芳烴(苯、甲苯、二甲苯)分離過程中的應(yīng)用[7]。與傳統(tǒng)混合芳烴分離過程相比, GT-BTX工藝具有投資成本低、所需設(shè)備單元數(shù)少、溶劑性能優(yōu)異、產(chǎn)品被污染的風(fēng)險(xiǎn)小、產(chǎn)品回收率高、純度高，同時(shí)能量消耗低、操作彈性大。經(jīng)過工業(yè)化(120萬t/a)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考核, 苯和甲苯的純度分別達(dá)到99.995%和99.99%。總芳烴回收率高于99.19%，溶劑中抽余液和萃取液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10-6，每千克進(jìn)料的能量消耗為798kJ。4.2催化裂化汽油的脫硫

催化裂化(FCC)汽油中所含的硫化物中50%-60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是噻吩及其烷基衍生物，其余為硫醇及其他硫化物。在催化裂化條件下噻吩化合物穩(wěn)定性較強(qiáng)，國外公司普遍采用加氫脫硫方法，為了進(jìn)一步降低汽油中的硫含量，目前采取的措施是提高加氫處理能力。加氫有利于進(jìn)行燃料中脫硫處理，但是它存在運(yùn)行費(fèi)用高、深度加氫將降低汽油辛烷值等缺點(diǎn)。根據(jù)油品所含硫化物的特點(diǎn)，目前普遍采用催化氧化、絡(luò)合法、催化吸附、生物法、溶劑萃取和堿洗法等進(jìn)行油品中硫化物脫除。在這些方法中，萃取精餾技術(shù)具有其自身優(yōu)勢，在處理FCC汽油時(shí)，該工藝技術(shù)采用一種可以改變進(jìn)料中非芳烴組分(含烯烴)和噻吩化合物相對揮發(fā)度的溶劑，在萃取噻吩化合物的同時(shí)，也萃取其他芳烴硫化物(由于這些化合物的強(qiáng)極性)，而不含烯烴的組分進(jìn)入加氫系統(tǒng)進(jìn)行處理。采用萃取精餾和堿洗法，具有無辛烷值損失、加氫負(fù)荷低、可處理較寬范圍硫含量的裂解料、操作彈性大的特點(diǎn)[8]。

通過在加氫前加入萃取精餾，解決了傳統(tǒng)工藝中存在的問題，芳烴中的噻吩硫化物被高選擇性的溶劑萃取，減少了抽余液中的烯烴含量，低硫、高烯烴的抽余液可以直接與含10-6噻吩硫的汽油摻混。而高含量的硫醇在進(jìn)料或抽余液中可以采用傳統(tǒng)的堿洗方式進(jìn)行處理，這樣總的硫含量很容易降低到(5-110)×10-6,同時(shí)不用降低辛烷 值。

4.3 裂解汽油回收和苯乙烯提純

裂解汽油副產(chǎn)品中含有豐富的石油化工化合物，如果對其進(jìn)行提純并加以充分利用，將產(chǎn)生相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)效益。由于這些組分沸點(diǎn)接近，形成了絡(luò)合物，采用傳統(tǒng)分離方法很難將其分離。而萃取精餾技術(shù)的發(fā)展為其提供了可能，萃取精餾技術(shù)通常用于從裂解汽油的輕組分中提純丁二烯和異戊二烯，實(shí)際上也可以用于從C8料中有效分離苯乙烯。傳統(tǒng)的裂解過程存在一個(gè)加氫工藝步驟，該步驟中一方面存在結(jié)焦問題，同時(shí)，反應(yīng)也需要大量的氫源。近年研究表明，苯乙烯是結(jié)焦的根源之一，降低苯乙烯含量是解決結(jié)焦較好的方法。采用混合溶劑進(jìn)行的萃取精餾技術(shù)，可以以較小的成本實(shí)現(xiàn)苯乙烯的提取，因此，萃取精餾技術(shù)應(yīng)用一方面使得苯乙烯從燃料產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為石化產(chǎn)品，價(jià)值得到提升[9]。另外，加氫處理氫消耗減少，結(jié)焦問題得到解決。5結(jié)束語

萃取溶劑選取方法已經(jīng)由被動(dòng)的選取向有目的的合成新化合物轉(zhuǎn)變，由單一溶劑向混合溶劑轉(zhuǎn)變，篩選的范圍更廣泛，篩選的溶劑更合理、準(zhǔn)確，前期試驗(yàn)工作量大大減少。隨著石油化工的迅速發(fā)展，沸點(diǎn)相近的混合物以及具有恒沸組成的混合物的分離課題愈來愈多，對產(chǎn)品或原料純度的要求也愈來愈高，因此萃取精餾技術(shù)的研究與應(yīng)用范圍將會日益廣泛。超臨界萃取技術(shù)研究及應(yīng)用概況

摘要：超臨界流體萃取(SFE)技術(shù)開辟了分離工業(yè)的新領(lǐng)域，是一種新型的分離技術(shù)。本文對超臨界萃取的基本原理進(jìn)行了闡述，介紹了超臨界萃取的特點(diǎn)及其在天然香料工業(yè)、食品和天然中草藥等方面的應(yīng)用和研究進(jìn)展，并對今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

超臨界萃取技術(shù)也叫做超臨界流體萃取技術(shù)。超臨界流體(Supercritical Fluid)是指處于超過物質(zhì)本身的臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的流體。這種狀態(tài)下的流體具有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低粘度，又兼有與液體相近的密度和對物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力[1]。

超臨界流體萃取技術(shù)(Supercritical Fluid Extraction簡稱SEE)以超臨界狀態(tài)下的流體作為溶劑，利用該狀態(tài)下流體所具有的 y 滲透能力和 y 溶解能力萃取分離混合物的過程超臨界流體的溶解能力隨體系參數(shù)(溫度和壓力)而發(fā)生連續(xù)性變化，因而通過改變操作條件，稍微提y溫度或降低壓力，便可方便地調(diào)節(jié)組分的溶解度和萃取的選擇性

超臨界溶劑包括 CO2，NO2，SO2，N2 低鏈烴等，而 CO2 是最常用的超臨界萃取介質(zhì)，這是因?yàn)樗呐R界溫度(31.1)接近室溫，臨界壓力(7.3AmPa)較低，萃取可以在接近室溫下進(jìn)行，對熱敏性食品原料、生理活性物質(zhì)、酶及蛋自質(zhì)等無破壞作用，同時(shí)又安全、無毒、無臭，因而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域中；具有廣泛的適應(yīng)性。由于超臨界狀態(tài)流體溶解度特異增大的現(xiàn)象，因而理論上超臨界流體萃取技術(shù)可作為一種通用高效的分離技術(shù)而應(yīng)用。

1.超臨界萃取技術(shù)概述 1.1.原理及特點(diǎn)

超臨界流體處于臨界溫度和臨界壓力以上，兼具氣體和液體的雙重性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，粘度小，接近于氣體，而密度又接近于液體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的10～100倍，具有良好的溶解特性和傳質(zhì)特性[4]。

由于在超臨界狀態(tài)下的壓力太高以及內(nèi)部相平衡模擬體系等原因，所以超臨界流體的基礎(chǔ)理論研究還處于發(fā)展階段，尚未形成系統(tǒng)的理論。對于計(jì)算超臨界物質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，通常用的是Redich和Kwong的RK—EOS方程，同時(shí)后人又進(jìn)行了一些改進(jìn)，如 7 Soave的SRK—EOS方程，Peng和Robinso的PR—EOS方程。Brenneche對SCF相平衡作了系統(tǒng)的應(yīng)用分析，提出將SCF作為密相氣體或膨脹液體處理的模型，并指出狀態(tài)方程對臨界點(diǎn)和臨界區(qū)計(jì)算的局限性，尤其對于不對稱混合物組成的物系，難以找到適應(yīng)性比較好的混合規(guī)則。近年來許多研究者對SCF密度、極性、溶解度、相平衡和溶劑相互作用等，利用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡羅等計(jì)算機(jī)模擬方法作了大量工作，但仍難以滿足要求。尋求新的和準(zhǔn)確的模型方程和計(jì)算方法是預(yù)測SCF相行為和進(jìn)行SCF反應(yīng)研究的保證[5]。

1.2.超臨界下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)選擇性

超臨界狀態(tài)下反應(yīng)動(dòng)力學(xué)通常利用過渡狀態(tài)原理，許多學(xué)者利用它描述了超臨界反應(yīng)速率常數(shù)和壓力、活化體積等因素的關(guān)系。Troe及其合作者、Yoshimura和Kimura在很寬的流體密度范圍內(nèi)研究了簡單反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。Troe及其合作者公式化了擴(kuò)散(籠效應(yīng))對表觀速率常數(shù)的影響，并用范德瓦爾斯簇的形成解釋了他們的試驗(yàn)結(jié)果。Yoshimura和Kimura在超臨界CO2流體中很寬的密度范圍內(nèi)研究了2-甲基-2-亞硝基丙烷的分解動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)速率常數(shù)隨密度增加而減小，但是在中等密度范圍內(nèi)，密度的依賴性很小[6-7]。

超臨界狀態(tài)下壓力和粘度可以影響某些反應(yīng)的選擇性或某些分解反應(yīng)的途徑，同時(shí)超臨界流體的溶劑效應(yīng)可以影響異構(gòu)化反應(yīng)的機(jī)理，對某些反應(yīng)的中間態(tài)起到穩(wěn)定或促進(jìn)作用[8]。Hrnjez的工作表明，SCF可以改變化學(xué)反應(yīng)的立體選擇性和配位選擇性，并認(rèn)為是由于壓力引起的溶劑極性變化所致。Kimura研究了SCF的性質(zhì)對超臨界反應(yīng)平衡的影響。Peck的研究認(rèn)為對可逆反應(yīng)，極性超臨界溶劑有利于反應(yīng)朝極性化合物的方向移動(dòng)[7]。

2.超臨界革取技術(shù)的應(yīng)用

2.1.臨界流體萃取技術(shù)在天然香料工業(yè)中的應(yīng)用

［8］

20世紀(jì)80年代以來國外的工業(yè)裝置兒乎都是以天然香料分離提取為對象。傳統(tǒng)的提取方法部分不穩(wěn)定的香氣成分受熱變質(zhì)，但在超臨界條件卜，可以將整個(gè)分離過程在常溫卜進(jìn)行，萃取物的主要成分一精油和特征的星味成分同時(shí)被抽出，并且CO2無毒、無殘留現(xiàn)象[9-11]。從洗滌用品、化妝品中的添加劑到香水，使得植物芳香成分在精細(xì)日用化工中是不可或缺的一部分。何春茂[9]等人用超臨界CO2對桂花、茉莉花進(jìn)行了萃取研究，考察萃取時(shí)間、溫度、壓力對浸膏得率和質(zhì)量的影}響。桂花萃取 最佳工藝條件為：壓力12-16MPa，溫度308-318 K，時(shí)間1.5-2h，浸膏得率0.251%；茉莉花萃取最佳工藝條件為：壓力12-15MPa，溫度308-323K，時(shí)間1-1.5h，浸膏得率為0.240%。

由于液體CO2的極性較小，對果汁中的醇、酮、酯等有機(jī)物的溶解能力較強(qiáng)。因此，液體CO2同樣可作為蔬菜特有香味的抽提劑。具稱所得產(chǎn)物富含含氧成分，香氣風(fēng)味俱佳。而且SFE-CO2法還有望成為一種果汁脫苦的方法。柯于家[10-11]等用0.1L超臨界CO2萃取裝置萃取生姜、芫姜籽、砂仁和八角等辛香料精油的工藝、組成成分等方面的內(nèi)容，并且與傳統(tǒng)的水汽蒸餾法進(jìn)行了比較。超臨界CO2萃取法萃取辛香料精油能提取更多的有效成分，油收率比水汽法提高3倍左右。并對辛香料精油的中試、工業(yè)化試驗(yàn)的情況，用25L.200L超臨界CO2萃取裝置萃取辛香料精油的工藝、組成成分、物性指標(biāo)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究。張忠義[12]等用超臨界CO2流體萃取技術(shù)和分子蒸餾對大蒜化學(xué)成分進(jìn)行萃取與分離，用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測定其化學(xué)成分；從超臨界CO2萃取物中鑒定出16種成分，經(jīng)分子蒸餾后，得到4種主要成分。2.2.食品方面的應(yīng)用

伴隨著人類利會的進(jìn)步，飲食文化的內(nèi)涵不斷豐富，人們對食品提出了營養(yǎng)性、方便性功能性等更多的要求，同時(shí)還越來越強(qiáng)調(diào)其安全性。我國食品工業(yè)應(yīng)用超臨界萃取技術(shù)己逐步由實(shí)驗(yàn)室研究走向產(chǎn)業(yè)化，集中用在脫咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物油脂的萃取、色素的分離等方面。2.2.1.脫咖啡因

超臨界流體萃取技術(shù)得到較旱大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用的是天然咖啡豆的脫咖啡因?？Х纫蚴且环N較強(qiáng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮劑，富含十咖啡豆和茶葉中，許多人飲用咖啡或茶時(shí)，不喜歡咖啡因含量過高，而且從植物中脫卜的咖啡因可做藥用。已常作為藥物中的摻合劑，因此咖啡豆和茶葉脫咖啡因的研究應(yīng)運(yùn)而生。韓佳賓[13]、江和源[14]等通過正交實(shí)驗(yàn)確定了超臨界流體脫除茶葉中咖啡因的最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，茶樣形態(tài)對咖啡因脫除影響極大，60日磨碎茶樣的咖啡因脫除率可達(dá)85.63%，咖啡因含量<0.5%；含水率對茶葉中咖啡因的脫除率影響也較大，含水率為35%-50%時(shí)較適宜。正交實(shí)驗(yàn)中，咖啡因脫除率的影響因子主次順序?yàn)閴毫?溫度>動(dòng)態(tài)循環(huán)時(shí)間>夾帶劑用量，而對兒茶素來說，夾帶劑的影響較為明顯。2.2.2.啤酒花有效成分萃取

啤酒花中對釀酒有用的部分是揮發(fā)油和軟樹脂中的律草酮又稱α-酸。揮發(fā)油賦 予啤酒特有的香氣，而α-酸在麥芽汁煮沸過程中將異構(gòu)化為異α-酸，這是造成啤酒苦味的重要物質(zhì)。用超臨界二氧化碳萃取啤酒花，α-酸的萃取率可達(dá)95%以上。萃取物為黃綠色的帶芳香味的膏狀物。張侃[15]、黃亞東[16]等對啤酒花的超臨界CO2萃取物的組分進(jìn)行了分析，氣相色譜圖表明了超臨界CO2和液態(tài)CO2萃取物的異同；并對超臨界CO2萃取物進(jìn)行釀酒試驗(yàn)，結(jié)果表明超臨界CO2萃取物不僅增加啤酒香味，還能改善日味。

2.2.3.植物油脂的萃取

超臨界二氧化碳萃取對植物油脂的應(yīng)用比較廣泛成熟，呂維忠[17]等研究了大豆粗磷脂的超臨界CO2提純工藝，探討萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間對萃取率的影響。通過正交試驗(yàn)得到優(yōu)化工藝條件為:萃取壓20MPa，萃取溫度50度，萃取時(shí)間5h。銀建中[18]等建立了一套超臨界流體萃取實(shí)驗(yàn)裝置，就大豆和花生兩種植物油超臨界流體萃取進(jìn)行了較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。在探討了壓力、溫度、顆粒度、空隙率以及時(shí)間等對萃取率的影響之后，獲得了指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的最佳工藝參數(shù)條件。2.2.4.色素的分離

超臨界CO2還可以分離天然色素，隨著合成色素的不安全性日益受到人們的重視，世界各國合成色素的種類日趨減少。天然色素不僅使用安全，而且常有一定的營養(yǎng)價(jià)值，深受消費(fèi)者喜愛。孫慶杰等[19]采用超臨界CO2萃取技術(shù)從番茄加工副產(chǎn)品番茄皮中提取出番茄紅素。研究了不同的壓力、溫度、流量和萃取時(shí)間對萃取率的影響。當(dāng)萃取壓力在15-25MPa，溫度40-50度，流量20kg/h，萃取1-2h，既可將番茄皮中90%以上的番茄紅素萃取出來。姜煒[20]介紹超臨界二氧化碳萃取技術(shù)提純辣椒紅色素的工作原理及工藝流程。工藝流程通過改變萃取壓力、萃取溫度、萃取時(shí)間和流速等參數(shù)確定了最佳工藝條件，在此條件下，得到的辣椒紅色素的色價(jià)達(dá)150以上，且雜質(zhì)含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)[21-22]。

2.3.在中藥研究與開發(fā)中的應(yīng)用

在醫(yī)藥工業(yè)中，中藥研制與開發(fā)中，必須組遵循 “三效”(速效、高效、長效)，：“一小”(劑量小、副作用小、毒性小)，“五方便”(生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲藏、攜帶、使用方便)為目的原則。而超臨界流體萃取技術(shù)很大程度上避免了傳統(tǒng)提藥制藥過程中的缺陷，提取物中不存在有害健康的殘留溶劑，同時(shí)具有操作條件溫和與不致使生物活性物質(zhì)失活變性的優(yōu)點(diǎn)，而且對環(huán)境保護(hù)也具有十分重要的作用，已為我國的中藥現(xiàn)代化、國際化提供了一條全新的途徑[23]。根據(jù)中醫(yī)辯證論治理論，重要復(fù)方中有效成分是彼此制約、協(xié)同發(fā)揮作用的，SEF-CO2不是簡單地純化某組分，而是將有效成分進(jìn)行選擇性分離，更有利十重要復(fù)方優(yōu)勢的發(fā)揮[23]。

除了從動(dòng)植物中提取有效成分，還包括藥用成分分析及粗品的濃縮精制等[23]。楊林等研究萃取丹參素的最佳工藝條件。且通過正交設(shè)計(jì)，用超臨界CO2流體萃取，優(yōu)化出合理工藝條件，并與傳統(tǒng)溶劑提取工藝相對照。使得超臨界CO2流體萃取率為傳統(tǒng)工藝萃取率的1.1倍。鄧永智[24-26]等采用自制的CO2超臨界流體萃取系統(tǒng)提取了銀杏葉中聚戊烯醇酷考察了溫度、壓力、流速及時(shí)間等因素對提取效率的影響，確定了最佳的超臨界流體提取條件[24]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CO:超臨界流體提取銀杏葉中聚戊烯醇酷的最佳壓力、溫度、流速、時(shí)間分別為25MPa，65 度，8mL/min，6h。采用本方法萃取的提取物經(jīng)過硅膠色譜柱純化及高效液相色譜分析，與溶劑提取法相比較，提取效率比較好。

其他將中草藥各類成分的超臨界萃取分類如下：林秀仙等對百南紅豆杉、楊蘇蓓對五味子中的木脂素、張虹對川芍的有效成分提取、史慶龍等萃取黃山藥中的薯禎皂素、姚渭溪等提取靈芝內(nèi)有效成分及脫除有害成分[25]。

3.SFE的前景與展望

自20世紀(jì)70年代以來，超臨界流體技術(shù)已經(jīng)取得長足的進(jìn)展。超臨界流體技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注，并在萃取、化學(xué)反應(yīng)、材料制備等方面得到廣泛的應(yīng)用。超臨界萃取技術(shù)早己實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前的趨勢是向大規(guī)模、高附加值和套裝工藝方向發(fā)展。在國內(nèi)外，超臨界流體技術(shù)還廣泛用于高分子聚合、有機(jī)反應(yīng)、酶催化反應(yīng)、材料制備等方面，目前各類報(bào)道頗多，但產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)卻為數(shù)不多，有望在不久的將來能形成規(guī)模生產(chǎn)，得到實(shí)際應(yīng)用。超臨界流體技術(shù)以綠色、環(huán)保而受到人們的關(guān)注，它為綠色化學(xué)提供了全新的反應(yīng)體系，相信超臨界流體技術(shù)必將得到迅速發(fā)展，應(yīng)用也將有廣闊的前景[27]。

第五篇：生物分離工程思考題

《分離》PPT思考題及部分答案

分離概述 生物產(chǎn)品與普通化工產(chǎn)品分離過程有何不同？ 生物下游加工過程特點(diǎn)：

<1>：發(fā)酵液組成復(fù)雜，固液分離困難——這是生物分離過程中的薄弱環(huán)節(jié)

<2>：原料中目標(biāo)產(chǎn)物含量低，有時(shí)甚至是極微量——從酒精的1/10到抗菌素1/100，酶1/100萬左右，成本高。

<3>：原料液中常伴有降解目標(biāo)產(chǎn)物的雜質(zhì)——各種蛋白酶降解基因工程蛋白產(chǎn)物，應(yīng)快速分離。

<4>：原料液中常伴有與目標(biāo)產(chǎn)物性質(zhì)非常相近的雜質(zhì)——高效純化技術(shù)進(jìn)行分離。

<5>：生物產(chǎn)品穩(wěn)定性差 ——嚴(yán)格限制操作條件，保證產(chǎn)物活性。

<6>：分離過程常需要多步驟操作，收率低，分離成本高——提高每一步的產(chǎn)物收得

率，盡可能減少操作步驟。

<7>：各批次反應(yīng)液性質(zhì)有所差異——分離技術(shù)具有一定的彈性。2 設(shè)計(jì)生物產(chǎn)品的分離工藝應(yīng)考慮哪些因素？

(1)產(chǎn)品的性質(zhì)（2）成本（3）工藝步驟（4）操作程序（5）生產(chǎn)方式（6）生產(chǎn)規(guī)模（7）產(chǎn)品穩(wěn)定性（8）環(huán)保和安全 3 初步純化與高度純化分離效果有何不同？

（1）初步純化是將目標(biāo)物和與其性質(zhì)有較大差異的雜質(zhì)分開，使產(chǎn)物的濃度有較大幅度的提高，可采用沉淀、吸附、萃取、超濾等單元操作.（2）高度純化主要是除去與目標(biāo)物性質(zhì)相近的雜質(zhì)，是產(chǎn)品的精制過程，可采用層析（柱層析和薄層層析）、離子交換、親和色譜、吸附色譜、電色譜.4 如何除去蛋白質(zhì)溶液中的熱原質(zhì)？

（1）生產(chǎn)過程無菌（2）所有層析介質(zhì)無菌（3）所用溶液無菌（4）親和層析（多粘菌素）5 生物分離為何主張采用集成化技術(shù)？純化生物產(chǎn)品的得率是如何計(jì)算的？若每一步純化產(chǎn)物得率為90%，共6步純化得到符合要求產(chǎn)品，其總收率是多少？

得率=產(chǎn)品中目標(biāo)產(chǎn)物總量/原料中目標(biāo)產(chǎn)物總量 總收率=（90%）6 =53.1441%

發(fā)酵液預(yù)處理 發(fā)酵液為何需要預(yù)處理？處理方法有哪些？

1、發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，大多為1%—10%，懸浮液中大部分是水；

2、懸浮物顆粒小，相對密度與液相相差不大；

3、固體粒子可壓縮性大（細(xì)胞在很大程度上屬于可壓縮的粘稠物料）；

4、液相粘度大，大多為非牛頓型流體；

5、性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)間變化，如易受空氣氧化、微生物污染、蛋白質(zhì)酶水解等作用的影響。處理方法：（1）凝集和絮凝（2）加熱法（3）調(diào)pH法（4）加水稀釋（5）加助濾劑法（6）加吸附劑或加鹽法（7）熱處理法

（8）離子交換和活性炭吸附法如何使用助濾劑? 助濾劑的使用方法有兩種： ①在過濾前先在過濾介質(zhì)表面預(yù)涂（鋪）一層助濾劑。②助濾劑按一定比例均勻加入待過濾的料液中。3 凝集與絮凝過程有何區(qū)別？如何將兩者結(jié)合使用？

答：凝聚：指在投加的化學(xué)物質(zhì)（鋁、鐵的鹽類或石灰等）作用下，膠體脫穩(wěn)并使粒子相互聚集成１ mm 大小塊狀凝聚體的過程。機(jī)理：a 中和粒子表面電荷

b 消除雙電層結(jié)構(gòu) 絮凝：指使用高分子絮凝劑（天然的和合成的大分子量聚電解質(zhì)）能在懸浮粒子之間產(chǎn)生橋梁作用，使膠粒形成粗大絮凝團(tuán)（10mm）的過程。其中絮凝劑主要起架橋作用。機(jī)理：架橋作用

結(jié)合使用：在發(fā)酵液中加入具有高價(jià)陽離子的電解質(zhì)，由于能降低ζ電位和脫除膠粒表面的水化膜，就能導(dǎo)致膠粒間的凝聚作用 4 錯(cuò)流微濾與傳統(tǒng)過濾相比有何優(yōu)點(diǎn)？

（1）傳統(tǒng)過濾作用是由兩個(gè)過程組成：篩選作用和吸附作用。如果微粒比濾層的孔隙大，即產(chǎn)生篩選作用?；鞚嵛⒘１唤亓?，不僅是篩選作用的結(jié)果，也是過濾層里面發(fā)生的吸附作用的結(jié)果。在懸浮微粒過濾時(shí)，微粒的直徑使它不可能通過縫隙的入口時(shí)，被截留在過濾層的表面上，微粒又形成了第二道過濾層，在入口孔隙的上方積累，隨之堵塞了他們。（2）錯(cuò)流過濾打破了傳統(tǒng)過濾的機(jī)制，即液體的流向和濾膜相切，使得濾膜的孔隙不容易堵塞。被過濾的發(fā)酵液在壓力推動(dòng)下，帶著混濁的微粒，以高速在管狀濾膜的內(nèi)壁流動(dòng)，而附著在濾膜上的殘留物質(zhì)很薄，其過濾阻力增加不大，因而能在長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定不變的過濾速度。優(yōu)點(diǎn): 1.克服介質(zhì)阻力大 2.不能得到干濾餅 3.需要大的膜面積

4.收率高 5.質(zhì)量好 6.減少處理步驟

7.染菌罐也能進(jìn)行處理

細(xì)胞破碎

1.細(xì)胞破碎的常用的方法有哪些？

珠磨法、高壓勻漿法、超聲破碎法、酶溶法、化學(xué)滲透法 2.機(jī)械法、超聲波法等在破碎細(xì)胞時(shí)應(yīng)該共同注意什么？

3.酶消化法和堿處理法都是細(xì)胞破碎的有效方法，但是也都有各自的什么缺點(diǎn)？ 酶消化法缺點(diǎn)：

（1）價(jià)格高，通用性差，產(chǎn)物抑制的存在 堿處理法缺點(diǎn)：（1）操作時(shí)間長（2）易引起活性物質(zhì)失活

（3）對產(chǎn)物存在著一定的毒性且會給產(chǎn)物的純化帶來困難，影響產(chǎn)物濃度 4.工業(yè)生產(chǎn)中對于細(xì)胞破碎常用的生產(chǎn)工藝流程有那些？

沉析、沉淀

1.理解概念：硫酸銨飽和度，鹽溶，鹽析

2.常用的蛋白質(zhì)沉淀方法有哪些？（1）鹽析法

（2）有機(jī)溶劑沉淀法（3）等電點(diǎn)沉淀法（4）非離子多聚物沉淀法（5）生成鹽復(fù)合物法（6）選擇性變性沉淀（7）親和沉淀

3.影響鹽析的主要因素有哪些？

鹽析：蛋白質(zhì)在高離子強(qiáng)度的溶液中溶解度降低，發(fā)生沉淀的現(xiàn)象。

影響鹽析的主要因素：溶質(zhì)種類的影響：Ks和β值

溶質(zhì)濃度的影響：蛋白質(zhì)濃度大，鹽的用量小，但共沉作用明顯，分辨率低；

蛋白質(zhì)濃度小，鹽的用量大，分辨率高；

pH值：影響蛋白質(zhì)表面凈電荷的數(shù)量，通常調(diào)整體系pH值，使其在pI附近；

鹽析溫度：大多數(shù)情況下，高鹽濃度下，溫度升高，其溶解度反而下降；

4.何謂中性鹽的飽和度？鹽析操作中，中性鹽的用量（40% 硫酸銨飽和度）如何計(jì)算？

0～300C 溶解度變化很小，加入水中后溶液體積會變大（必須考慮到）。

200C 1L加至飽和濃度時(shí)體積變大為：1.425L(實(shí)際應(yīng)加入)761g

因此，要使1L溶液濃度由M1增加到M2需要加入多少克（NH4）2SO4需要按下式計(jì)算：

200C時(shí)—— G=533（M2-M1）/（4.05-0.3M2）或533（S2-S1）/（100-0.3S2）

00C時(shí)—— G=505（M2-M1）/（3.825-0.285M2）或505（S2-S1）/（100-0.285S2）5.有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)的機(jī)理什么？用乙醇沉淀蛋白質(zhì)時(shí)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？

②有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)的機(jī)理是：

向蛋白質(zhì)溶液中加入有機(jī)溶劑，水的活度降低。隨著有機(jī)溶劑溶度的增大，水對蛋白質(zhì)分子表面荷電基團(tuán)的水化程度降低，液體的介電常數(shù)下降，蛋白質(zhì)分子間的靜電引力增大，從而凝聚和沉淀。

③用乙醇沉淀蛋白質(zhì)時(shí)

應(yīng)注意的事項(xiàng)：

1、低溫條件下操作可以提高收率和減少蛋白質(zhì)失活變性（加入有機(jī)溶劑為放熱反應(yīng)）；

2、采用的有機(jī)溶劑必須與水互溶，與蛋白質(zhì)不發(fā)生作用；

3、蛋白質(zhì)分子量越大，需要加入的溶劑量越少；

4、一種蛋白質(zhì)的溶解度常會因?yàn)榱硪环N蛋白質(zhì)存在而降低；

5、沉淀的蛋白如果不能再被溶解，可能已經(jīng)變性；

6、很多酶和蛋白質(zhì)在20-50%（V/V）就能產(chǎn)生沉淀；當(dāng)溶劑量達(dá)到50%時(shí)，通常只有

分子量≤1500的蛋白留在溶液中；

7、PH=PI時(shí)，需要加入的溶劑量減少；

8、鹽析法沉淀的蛋白質(zhì)采用有機(jī)溶劑精制時(shí)必須與先進(jìn)行透析。

離心

1.工業(yè)生產(chǎn)時(shí)在什么情況下面采用離心的方法來分離產(chǎn)物？ 當(dāng)發(fā)酵液不易被過濾純化時(shí)，我們可以采用離心的方法來分離。2.工業(yè)生產(chǎn)時(shí)最有可能使用的是那三種離心機(jī)？ 管式離心機(jī)、碟片式離心機(jī)、離心過濾機(jī)

3.工業(yè)生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常使用的三種離心機(jī)的各自特點(diǎn)是什么？

4.什么是澄清操作?什么是分離操作? 液-固分離:即低濃度懸浮液的分離，稱澄清操作。液-液(或液-液-固）分離: 即乳濁液的分離，稱分離操作。

膜分離技術(shù) 理解概念：截留分子量，截留率，體積濃縮倍數(shù) 微濾，超濾，反滲透分離技術(shù)在分子尺寸上有何區(qū)別？影響截留率的因素有哪些？

分子的形狀、吸附作用、溫度、流速、pH、離子強(qiáng)度（影響蛋白構(gòu)象）4 毛細(xì)管流動(dòng)模型，溶解擴(kuò)散模型和優(yōu)先吸附模各適用于解釋哪些膜過程? 膜污染有哪些途徑造成？如何有效防止和清除膜污染？ 污染的原因有A、凝膠極化引起的凝膠層，阻力為Rg B、溶質(zhì)在膜表面的吸附層，阻力為Ras C、膜孔堵塞，阻力為Rp D、膜孔內(nèi)溶質(zhì)吸附，阻力為Rap 防止：預(yù)處理、開發(fā)抗污染膜、加大流速、化學(xué)清洗、物理清洗 膜的清洗：

①機(jī)械方法：加海綿球，增大流速，逆洗(對中空纖維超濾器)，脈沖流動(dòng)，超聲波等。

②化學(xué)方法

用起溶解作用的物質(zhì)：如：酸、堿、酶(蛋白酶)，螯合劑，表面活性劑。用起切斷離子結(jié)合作用的方法：如改變離子強(qiáng)度、pH、電位。起氧化作用的物質(zhì)：如過氧化氫、次氯酸鹽。用起滲透作用的物質(zhì)：如磷酸鹽、聚磷酸鹽

結(jié)晶 理解概念：晶種，晶核，晶型，飽和溶液，過飽和溶液，飽和度 晶核：在結(jié)晶過程中最先析出的微小顆粒(小晶體)是以后結(jié)晶的中心

飽和溶液：當(dāng)溶液中溶質(zhì)濃度等于該溶質(zhì)在同等條件下的飽和溶解度時(shí)，該溶液稱為飽和溶液；

過飽和溶液：溶質(zhì)濃度超過飽和溶解度時(shí)，該溶液稱之為過飽和溶液； 2 粒子大小與溶解度有何關(guān)系？凱爾文公式的內(nèi)容？ 粒度大小與溶解度之間的關(guān)系可用開爾文方程式表示：

lnc12M?11?(?)c2RT?L1L2式中：C1、C2---分別是曲率半徑為L1、L2的溶質(zhì)的溶解度

R---氣體常數(shù)

T---絕對溫度

ρ---固體顆粒密度

M---溶質(zhì)的分子量

σ---固體顆粒與溶液間的表面張力

在結(jié)晶過程中最先析出的微小顆粒(小晶體)是以后結(jié)晶的中心，稱為晶核，微小晶核具有較大的溶解度，因此在飽和溶液中，晶核是要溶解的。只有達(dá)到一定的過飽和度時(shí)，使晶核半徑r大于臨界半徑rc，晶核才能存在。因此，溶液達(dá)到過飽和濃度是沉淀結(jié)晶的前提，過飽和度是沉淀結(jié)晶的推動(dòng)力，過飽和度越大，推動(dòng)力就越大，析出沉淀結(jié)晶的可能性就越大。3 有哪些方法造成溶液過飽和？

過飽和溶液的形成方法

(1)冷卻(2)溶劑蒸發(fā)(3)改變?nèi)軇┬再|(zhì)

(4)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生低溶解度物質(zhì)(5)真空蒸發(fā)法(6)鹽析法 初級成核與次級成核是如何形成的？ 初級成核:過飽和溶液中的自發(fā)成核現(xiàn)象

二次成核：向介穩(wěn)態(tài)過飽和溶液中加入晶種，會有新晶核產(chǎn)生

5.了解飽和溫度曲線和過飽和溫度曲線的內(nèi)容？

結(jié)晶過程中的飽和溫度曲線和不飽和溫度曲線的簡圖如右圖所示：

S-S曲線為飽和溫度曲線，在其下方為穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域溶液為不飽和溶液，不會自發(fā)結(jié)晶；

T-T曲線為過飽和溫度曲線，在其上方為不穩(wěn)定區(qū)，能夠自發(fā)形成結(jié)晶；

S-S曲線和T-T曲線之間為亞穩(wěn)定區(qū)，在該區(qū)域，溶液為過飽和溶液，但若無晶種存在，也不能自發(fā)形成晶體；

7.常用的工業(yè)起晶方法有哪些？ 自然起晶法、刺激起晶法、晶種起晶法 8.影響晶體質(zhì)量的因素有哪些？

過飽和度、溫度、攪拌、晶種、溶液純度 9.何為重結(jié)晶？

重結(jié)晶是利用雜質(zhì)和結(jié)晶物質(zhì)在不同溶劑和不同溫度下的溶解度不同，將晶體用合適的溶劑再次結(jié)晶，以獲得高純度的晶體的操作

萃取

1.理解概念：分配系數(shù)，分離因子，溶解度參數(shù)，介電常數(shù)，HLB 值，萃取因數(shù)，帶溶劑 分配系數(shù)：當(dāng)萃取體系達(dá)到平衡時(shí)，溶質(zhì)在兩相中的總濃度之比。分離因子：衡量分離的程度。

介電常數(shù):是化合物mol極化程度的量度，又稱電容率。表征電介質(zhì)極化性質(zhì)的宏觀物理量。定義為電位移D和電場強(qiáng)度E之比D=εE 萃取因數(shù):也稱萃取比，其定義為被萃取溶質(zhì)進(jìn)入萃取相的總量與該溶質(zhì)在萃余相中總量之比。

溶解度參數(shù):是衡量液體材料相容性的一項(xiàng)物理常數(shù)。其物理意義是材料單位體積內(nèi)聚能密度的開平方。

HLB數(shù)即親水與親油平衡程度：HLB數(shù)越大，親水性越強(qiáng)，形成O／W型乳濁液；HLB數(shù)越小，親油性越強(qiáng)，形成W／O型乳濁液。

帶溶劑：是指這樣一些物質(zhì)，它們能和產(chǎn)物形成復(fù)合物，使產(chǎn)物更易溶于有機(jī)溶劑相去，該復(fù)合物在一定條件下又要容易分解。

2.生物物質(zhì)的萃取與傳統(tǒng)的萃取相比有哪些不同點(diǎn)？（1）成分與相復(fù)雜（2）傳質(zhì)速率不同

（3）相分離性能不同（固體與表劑）（4）產(chǎn)物的不穩(wěn)定性

3.pH 對弱電解質(zhì)的萃取效率有何影響？

主要表現(xiàn)在兩方面：?pH影響分配系數(shù)。一般弱酸性電解質(zhì)的分配系數(shù)隨pH降低而增加； 弱堿性電解質(zhì)的分配系數(shù)隨pH降低而升高。?pH影響選擇性。一般在酸性條件下，酸性產(chǎn)物可被有機(jī)溶劑萃取得到，而堿性雜質(zhì)則會形成鹽留在水相中；對于堿性產(chǎn)物應(yīng)在堿性條件下萃取。?pH還影響產(chǎn)物的穩(wěn)定性。

4.發(fā)酵液乳化現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？對分離純化產(chǎn)生何影響? 如何有效消除乳化現(xiàn)象？ 產(chǎn)生：發(fā)酵液中存在的蛋白質(zhì)和固體顆粒等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有表面活劑性的作用，使有機(jī)溶劑和水的表面張力降低（乳化劑），產(chǎn)生兩種乳濁液： 油包水型W/O乳濁液、水包油型O/W型乳濁液。

乳化后使有機(jī)相和水相分層困難，出現(xiàn)兩種夾帶： ①發(fā)酵液中夾帶有機(jī)溶劑微滴，使目標(biāo)產(chǎn)物受到損失； ②有機(jī)溶劑中夾帶發(fā)酵液給后處理操作帶來困難。

影響因素：表面活性劑的種類，濃度影響表面張力，介質(zhì)黏度：較大時(shí)能增強(qiáng)保護(hù)膜的機(jī)械強(qiáng)度。液滴帶電：相同電荷的顆粒互相排斥而維持乳濁液穩(wěn)定。

如何消除：P101在操作前，對發(fā)酵液進(jìn)行過濾或絮凝沉淀處理，可除去大部分蛋白質(zhì)及固體微粒，防止乳化現(xiàn)象的發(fā)生。乳化產(chǎn)生后，采取適當(dāng)?shù)钠迫槭侄巍?/p>

物理方法：過濾或離心沉降——乳化現(xiàn)象不嚴(yán)重，可采用的方法。

加熱

稀釋

吸附

加電解質(zhì) 化學(xué)方法：

對于O/W型乳濁液，加入親油性表面活性劑，可使乳濁液從O/W型轉(zhuǎn)變成W/O型，對于W/O型乳濁液，加入親水性表面活性劑，如SDS（十二烷基磺酸鈉）或PPB（溴代十五烷基砒碇）可達(dá)到破乳的目的。

5.從分子相互作用的機(jī)理出發(fā)，理解兩水相體系的形成。

當(dāng)兩種大分子物質(zhì)相混合時(shí)，其混合結(jié)果主要是由分子間作用力決定的。兩種聚合物分子間若存在相互排斥作用，即某種分子的周圍將聚集同種分子而非異種分子，達(dá)到平衡時(shí)，就可能形成兩相，而兩種聚合物分別進(jìn)入一相中，形成雙水相體系。6.在兩水相加入無機(jī)鹽如何影響物質(zhì)的分配？

在兩水相中加入的無機(jī)鹽鹽析劑通過降低溶質(zhì)在水中的溶解度，使其更易轉(zhuǎn)入有機(jī)溶劑中，同時(shí)還可以減少有機(jī)溶劑在水中的溶解度來影響物質(zhì)的分配。另外，鹽析劑的加入還可以促進(jìn)溶質(zhì)的解離，提高分配系數(shù)。

7.影響生物分子在兩水相中分配的因素有哪些？（1）成相聚合物的相對分子質(zhì)量（2）聚合物的濃度（3）鹽的種類（4）鹽的濃度（5）pH（6）溫度（7）細(xì)胞的濃度

離子交換法 理解概念：交換容量，工作交換容量，膨脹度，濕真密度，交聯(lián)度 2 離子交換樹脂如何命名？ 命名方法：

（1）凝膠型：分類代號-骨架代號-順序代號-交聯(lián)度（2）大孔型：大孔（D）-分類代號-骨架代號-順序代號

分類代號：0-強(qiáng)酸，1-弱酸，2-強(qiáng)堿，3-弱堿，4-螯合，5-兩性，6-氧化還原。

骨架代號：0-苯乙烯系，1-苯烯酸系，2-酚醛，3-環(huán)氧，4-乙烯吡啶，5-脲醛，6-氧乙烯。

順序代號：1-99 強(qiáng)酸，100-199 弱酸，200-299 強(qiáng)堿，300-399 弱堿。

例：D101：大孔弱酸苯乙烯系1號樹脂。

離子交換樹脂的全名由分類名稱、骨架（或基團(tuán)）名稱、基本名稱（離子交換樹脂）排列組成。由于氧化還原樹脂與離子交換樹脂的特性不同，故在命名的排列上也有不同，其命名由基本名稱、骨架名稱、分類名稱和樹脂兩字排列組成。凡屬酸性的應(yīng)在基本名稱

前加一“陽”字；凡屬堿性的，在基本名稱前加一“陰”字。為了區(qū)別離子交換樹脂產(chǎn)品中同一類中的不同品種，在全名前必須有符號，離子交換樹脂的型號由三位阿拉伯?dāng)?shù)字組成。第1位數(shù)字代表產(chǎn)品的分類，第2位數(shù)字代表骨架結(jié)構(gòu)的差異，第三位數(shù)字為順序號，用以區(qū)別基團(tuán)、交聯(lián)劑等的不同。

為了區(qū)別凝膠型和大孔型離子交換樹脂，在全名前加“大孔”兩字或加“大”字的漢語拼音首字母“D”表示大孔型樹脂。凝膠型離子交換樹脂，在型號后面用“×”號連接阿拉伯?dāng)?shù)字，表示交聯(lián)度。

3.離子交換樹脂的分類？其主要的理化性質(zhì)有哪些？

（一）按照交換的活性離子分類可分為（1）強(qiáng)酸性陽離子樹脂（2）弱酸性陽離子樹脂（3）強(qiáng)堿性陰離子樹脂（4）弱堿性陰離子樹脂（5）兩性離子交換樹脂

（6）選擇性離子交換樹脂（螯合性）（7）電子交換樹脂(氧化還原樹脂)

（二）離子交換樹脂按照樹脂的物理結(jié)構(gòu)分類分為：凝膠型樹脂；大網(wǎng)格型樹脂。4.為何陰樹脂交換容量用動(dòng)態(tài)法測定而陽樹脂用靜態(tài)法測定？

5.離子交換樹脂除了離子作用力外，可能還存在哪些作用力 除靜電力外，還存在氫鍵和范德華力等輔助力。6.大網(wǎng)格離子與凝膠離子交換樹脂在結(jié)構(gòu)上有何不同？（1）交聯(lián)度（2）孔徑大，交換速度快，抗污染（3）比表面大（4）永久孔隙度，可用非水溶液中交換 7.選擇離子交換樹脂與吸附條件時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮因素？

層析

1.苯硼酸親和介質(zhì)用于分離哪些目標(biāo)物？原理是什么? 道南效應(yīng)對離子交換樹脂產(chǎn)生怎樣的影響? 凝膠層析分離機(jī)理是什么? 凝膠層析分離機(jī)理：利用凝膠粒子為固定相，依據(jù)篩分原理，根據(jù)料液中溶質(zhì)分子的相對分子質(zhì)量進(jìn)行分離。染料親和層析的分子機(jī)制是什么?

電泳 理解概念：電泳遷移率，電滲，電泳，SDS-PAGE，雙向電泳，等電聚焦。電泳(electrophoresis): 在電場作用下，帶電顆粒在溶液中的運(yùn)動(dòng)。遷移率：單位電場強(qiáng)度下，粒子的泳動(dòng)速度

電滲（electroosmosis）: 在電場作用下，液體對毛細(xì)管表面電荷作相對運(yùn)動(dòng)。等電點(diǎn)聚焦

（Isoelectric focusing, IEF）原理：利用蛋白質(zhì)和氨基酸等兩性電解質(zhì)具有等電點(diǎn)，在等電點(diǎn)的pH下呈電中性，不發(fā)生泳動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行電泳分離。不連續(xù)電泳與連續(xù)電泳有何區(qū)別？十二烷基硫酸鈉（SDS）在SDS-聚丙烯酰胺電泳中起什么作用？