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现代分离科学与技术复习题 

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收,酵母浓缩。

超滤膜是按分子大小而去除的压力推动膜过程。一般孔径 为2 - 50nm,能够截留分子量300 – 500000 Da的物质。一般物质的大小相差10倍时,分离效果最佳。所能除去的物质包括糖、生物分子、高分子聚合物、胶体物质。超滤的一般操作压力为 2–5 bar。筛分机理,果汁澄清,水处理,反渗透预处理。

纳滤(NF)是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动型膜分离技术。过程模型主要有微孔模型、孔隙开闭理论和溶解-扩散理论制造饮用水。

12) 简述各种超滤和反渗透膜分离物质的原理及过程。 见上题

13) 盐析的原理及影响因素?

破坏蛋白质分子水化层,电荷中和,使之聚集成更大的分子团。在高浓度中性盐存在下,蛋白质等生物分子物质在水溶液中溶解度降低,产生沉淀的过程。

影响因素:溶质种类的影响;溶质浓度的影响,蛋白质浓度大,盐的用量小,共沉淀作用明显,分辨率低,蛋白质浓度小,盐用量大,分辨率高;PH值,影响蛋白质表面静电荷的数量;盐析温度。

14) 简述气相色谱工作原理及载气流速对色谱分析的影响。

15) 试述溶剂萃取的原理及影响因素,简述当前萃取方法的新技术。

16) 微孔膜过滤技术的应用?

食品(果汁浓缩,除菌),医药(除菌,中药提纯,),饮用水,检测(微生物限度检查,水质检测,臭氧剂的鉴定)

17) 影响电泳分离的主要因素?电泳分离蛋白质的原理是什么?

影响电泳的主要因素:带电粒子迁移率、电解质溶液的组成、外加电位梯度、电泳时间等。 在电解质溶液中,位于电场中的带电离子在电场力的作用下,以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象。分离的依

据:不同带电粒子迁移率的差别

蛋白质是两性电解质,当PH > pI时带负电荷,在电场作用下向正极移动:PH > PI时带正电荷,在电场作用下向负极移动:PH=PI时净电荷为零,在电场作用下既不向正极移动也不向负极移动,此时的PH值即是该蛋白的PI值。各种蛋白质中由不同种类的氨基酸一不同的比例组成,因而有不同的等电点,这是其固有的理化常数。蛋白质在电场中汰动一段时间后,便会集中到确定的位置上呈一条致密区带。若样品为混合的蛋白质溶液时,由于不同蛋白质的等电点和分子量是不同的,因此经电泳后,就形成了泳动度不同的区带。利用此性质,便可把混合液中不同的蛋白质(或其它物质)分离开,也可用其对样品的纯度进行鉴定。

18) 简述在色谱分离及电泳分离过程中,影响分子迁移与扩散的因素?

①和功能基极性有关。极性增加的顺序:烷烃、不饱和烃、醚、酯、酮、醛、醇、酚和羧酸,同一类化合物极性基团越多,极性越。 ②小分子的化合物比大分子的化合物极性大。 ③和某些细微结构有关,如氢键、异构体等。

1. 待分离生物大分子的性质:待分离生物大分子所带的电荷、分子大小和性质都会对电泳有明显影响。一般来说,子带的电荷量越大、直径越小、形状越接近球形,则其电泳迁移速度越快。

2. 缓冲液的性质:缓冲液的pH值会影响待分离生物大分子的解离程度,从而对其带电性质产生影响,溶液pH值距离其等电点愈远,其所带净电荷量就越大,电泳的速度也就越大,尤其对于蛋白质等两性分子,缓冲液pH还会影响到其电泳方向,当缓冲液pH大于蛋白质分子的等电点,蛋白质分子带负电荷,其电泳的方向是指向正极。为了保持电泳过程中待分离生物大分子的电荷以及缓冲液pH值的稳定性,缓冲液通常要保持一定的离子强度,一般在0.02-0.2,离子强度过低,则缓冲能力差,但如果离子强度过高,会在待分离分子周围形成较强的带相反电荷的离子扩散层(即离子氛),由于离子氛与待分离分子的移动方向相反,它们之间产生了静电引力,因而引起电泳速度降低。另外缓冲液的粘度也会对电泳速度产生影响。

3. 电场强度:电场强度(V/cm)是每厘米的电位降,也称电位梯度。

电场强度越大,电泳速度越快。但增大电场强度会引起通过介质的电流强度增大,而造成电泳过程产生的热量增大。

4. 支持介质的筛孔:支持介质的筛孔大小对待分离生物大分子的电泳迁移速度有明显的影响。在筛孔大的介质中泳动速度快,反之,则泳动速度慢。

19) 什么是电渗?带电质点泳动速度与电渗的关系如何?

电渗是支持物本身所带的电荷吸附溶液中性质相反的离子,在电场中移动的结果。其带电愈高,电渗力愈大。当颗粒的泳动方向与电渗方向一致时,加快颗粒的泳动速度;当颗粒的泳动方向与电渗方向相反时,则降低颗粒的泳动速度。

20) 试讨论影响高效液相色谱(HPLC)分离度的各种因素,如何提高分离度?

1) 色谱填充性能

液相色谱柱分离性能的优劣,是由固定相粒度、柱长、由柱内径和填充状况决定的柱压降这三个参数度决定的。这三个参数度也决定了样品组分的保留时间,保留时间不仅与色谱过程的热力学因素k有关,还直接与决定柱效与分离度的柱性能参数及流动相的黏度有关,这些参数都是影响色谱分离过程动力学的重要因素。但在高效液相色谱中,分离柱的制备是一项技术要求非常高的工作,一般都 是购买商品柱,很少自行制备。

(2) 流动相及流动相的极性

液相色谱中,改变淋洗液组成、极性是改善分离的最直接因素。液相色谱不可能通过增加柱温来改善传质。因此大多是恒温分析。流动相选择在液相色谱中显得特别重要,流动相可显著改变组分分离状况。

(3) 流速

流速大于0.5 cm/s时, H~u曲线是一段斜率不大的直线。降低流速,柱效提高不是很大。但在实际操作中,流量仍是一个调整分离度和出峰时间的重要可选择参数。

21) 试述柱层析的基本操作过程。

1 装柱。

柱子下面的活塞一定不要涂润滑剂,会被淋洗剂带到产品中的,可以采用四氟节门的。干法和湿法装柱觉得没什么区别,只要能把柱子装实就行。装完的柱子应该要适度的紧密(太密了淋洗剂走的太慢),一定要均匀(不然样品就会从一侧斜着下来)。书中写的都是不能见到气泡,我觉得在大多数情况下有些小气泡没太大的影响,一加压气泡就全下来了。当然假如你装的柱子总是有气泡就说明需要多练习了。但是柱子更忌讳的是开裂,甭管竖的还是横的,都会影响分离效果,甚至作废!

2 加样。

用少量的溶剂溶解样品加样 ,加完后将底端的活塞打开 ,待溶剂层下降至石英砂面时 ,再加少量的低极性溶剂 ,然后再打开活塞 ,如此两三次 ,一般石英砂就基本是白色的了。加入淋洗剂 ,一开始不要加压 ,等溶解样品的溶剂和样品层有一段距离 (2~4 cm) ,再加压 ,这样避免了溶剂 (如二氯甲烷等 )夹带样品快速下行。很多样品在上柱前粘性较大 ,上样后在柱上又会析出 ,这一般都是比较大量的样品才会出现 ,是因为填料对样品的吸附饱和所致。有些样品溶解性差,能溶解的溶剂 (比如 DMF,DMSO等)又不能上柱 ,这样就必须用干法上柱了。3 淋洗剂的选择。

感觉上要使所需点在rf0.2~0.3左右的比较好。不要认为在板上爬高了分的比较开,过柱子就用那种极性,假如rf在0.6,即使相差0.2也不轻易在柱子上分开,因为柱子是一个多次爬板的状态,可以通过公式的比较:0.6/0.8一次的分离度,肯定不如(0.2/0.3)的三次方或四次方大。4 样品的收集用硅胶作固定相过柱子的原理是一个吸附与解吸的平衡。所以假如样品与硅胶的吸附比较强的话,就不轻易流出。这样就会发生,后面的点先出,而前面的点后出。这时可以采用氧化铝作固定相。另外,收集的试管大小要以样品量而定,非凡是小量样品,假如用大试管,可能一根就收到了三个样品,wuwu。假如都用小试管那工作量又太大。

5 最后的处理。

柱分后的产品,由于使用了大量的溶剂,其中的杂质也会累积到产品中,所以假如想送分析,最好用少量的溶剂洗涤一下,因为大部分的杂质是溶在

溶剂里的,一洗基本就没了,必要时进行重结晶。另外,再过柱的时候,有时会出现气泡,一是和使用的溶剂有关,假如是易挥发的溶剂,如乙醚、二氯甲烷等,在室温稍高的情况下,很轻易出现这种现象,因此,在室温高的时候,可以选择沸点较高,挥发相对小的溶剂。还有,使用混合溶剂时,使用的两种溶剂的沸点应该相差不大,如:乙酸乙酯和石油醚(60~90),而乙醚却要选择30-60的石油醚。二是:不论是用带砂板的还是塞棉花的,在装柱之前,都要将空气用加压的方法将空气排干,这样就可避免柱中有空气!过柱子需要耐心,不要着急

22) 离子交换过程?离子交换的机理是什么?影响交换速度的因素?

离子交换法是一种借助于离子交换剂(ion exchange resin)上 的离子和废水中的离子进行交换反应而除去废水中有害离子的方法。

机理:离子交换剂上的可交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应,是一种特殊的吸附过程,通常是可逆化学吸附。

影响交换速度的因素 1 薄膜扩散:

离子浓度 溶液离子浓度低,树脂交换容量大时,薄膜扩散受阻。 溶液离子浓度过高,树脂易发生收缩现象,内扩散受阻。

水流速度

水流速度增加,水膜变薄,薄膜扩散加快。

树脂颗粒的大小 树脂颗粒小,比表面积增加,利于薄膜扩散。 2 内扩散: 离子电荷

离子电荷越大,扩散系数越小,不利于内扩散。

树脂交联度 交联度越低,树脂网孔越大,有利于离子的内扩散。 离子的水化度 离子水化程度大,水合离子半径越大,不利于离子的内扩散。

23) 根据溶解度不同,蛋白质有几种分离纯化方法。

盐析法、有机溶剂沉淀法、重金属盐沉淀法、生物碱或酸类沉淀法、加

现代分离科学与技术复习题 

收,酵母浓缩。超滤膜是按分子大小而去除的压力推动膜过程。一般孔径为2-50nm,能够截留分子量300–500000Da的物质。一般物质的大小相差10倍时,分离效果最佳。所能除去的物质包括糖、生物分子、高分子聚合物、胶体物质。超滤的一般操作压力为2–5bar。筛分机理,果汁澄清,水处理,反渗透预处理。纳滤(NF)是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱
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