分离工程各名词解释

1、 分配定律  分配常数 分配系数  萃取因子
2、 1)溶剂萃取:
原理:利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中的溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另一种溶剂中,经反复多次萃取,部分化合物提取出来。
优点:(1操作连续化,速度快,生产周期短;
    2)对热敏物质破坏少;
    3)采用多级萃取时,溶质浓缩倍数大,纯化度高。
缺点:(1)由于有机溶剂使用量大,对设备和安全要求高。需要各项防火防水措施;
    2)溶剂萃取会产生乳化现象。
2)双水相萃取
  原理:当两种分子聚合物之间存在相互排斥作用时,即一种聚合物分子的周围将聚集同种分子而排斥异种分子,当达到平衡时,即形成分别富含不同聚合物的两相。
优点:(1)两相间的界面张力小,易于分相,有利于强化相际间的的物质传递,操作条件温和,在常温常压下进行,对于生物活性物质的提纯,有助于保持生物活性和 强化相际传质;
2)自然分相时间段,传质与平衡过程速度快,回收率高,能耗低;
3)含水量高,在接近生理环境的体系中进行萃取,不易造成生活活性物质失活或变性。
4)易于连续操作,设备简单,并且可直接与后续提纯工序相连接
5)一般不存在有机溶剂残留问题,对环境污染小。
缺点:成相聚合物成本较高,大多数年度较大,不一定量控制,水溶相聚化合物难以挥发,使得需要反萃取,高聚合物回收困难。
3)液膜萃取:
原理:是由水溶液或有机溶剂构成的液体薄膜,将与之不相溶的液体分隔开来,是其中一侧中的液体中的溶质选择性透过液膜进入另一侧,从而实现溶质间的分离,做到萃取和反萃取,及目标产物的分离和回收。
优点:(1)集成萃取和反萃取过程;
    2)提高分离速度;
    3)降低设备投资和操作成本。
基尼系数计算方法缺点:(1)液膜结构独特,操作投资大;
    2)影响因素多,难以控制。
4)反胶团萃取;
原理:是利用表面活性剂在有机相中形成的反胶团,从而在有机相内形成分散的亲水性微环境,使生物分子在有机相(萃取相)内存在于反胶团的亲水微环境中,消除了微生物分子,特别是蛋白类生物活性物质难溶解在有机相或有机相中发生不可逆变性的现象。
  优点:(1)选择性能好,分离效果高;
      2)可提高萃取速度,与规模化的生产;
      3)分离条件温和,是生物物质有较高的活性收率;
      4)分离料液处理简单,操作方便;
      5)利用膜组件,其膜起相分离器和相接触器作用,从而在连续操作下,防止液流等发生。
缺点:其研究历史较短,技术尚不成熟。
5)超临界流体萃取
  原理:利用超临界流体在临界温度和压力下,其密度近于液体,粘度接近于气体,溶解能力加强等的特殊的理化性质,使其在超临界状态下,与其待分离的物料接触,萃取出目的产物,然后通过升温或降压的方法使得目标产物得以分离。
  优点:(1)萃取速度高于液体萃取,特别适用于固态物质的分离和提取;
        出血热百科2)接近常温条件下操作,能耗低于一般的精馏法,适用于热敏感性和易氧化性物质的分离;
3)传热速度快,易于控制温度;
4)适用于非挥发性物质的分离;
5)压力和温度可成为萃取过程受调节的参数。
  缺点:
(1) 爱在钢琴上该技术是几十年来才发展的一项高新技术,技术理论不成熟;
(2) 其工艺要求较高,有关技术人员有待培养;
(3) 萃取过程在高压下进行,对设备和整个系统耐压行要求高。
吸附分离技术和理论
固定床:
优点:流体在介质层中基本上呈平推流,反混小。柱效率高。
缺点:无法处理含颗粒的料液,因会堵塞床层,造成压力降增大,而最终导致操作无法进行。
流化床:
  优点:A、压降小,可处理高粘度或固定颗粒的粗料液;
        B、不需要特殊吸附剂,设备操作简单;
  缺点:存在严重的反混,特别是高径比很小的流化床,使床层理论塔板数降低,吸附剂的利用率降低。
膨胀床:
优点:A、膨胀床中吸附剂例子的混合程度低,吸附效率高;
      B、兼有固定床、流化床的优点,流化的固相介质基本可以悬浮在床内的固定位置,流体流动状态以平推流的方式流经床层,吸附效率高;
      C、集料液澄清,目标产物浓缩和分离纯化为一体的生物集成分离技术。
缺点:
A、 膨胀床操作比较复杂和繁琐,需要一定的手工控制,对操作人员的技能和熟练程度要求较高;
B、 膨胀床吸附直接处理含有细胞碎片的料液,料液中的核酸、细胞碎片可与介质之间产生相互作用,造成介质颗粒聚集;
C、 由于料液含有大量的细胞碎片、脂类、核酸等成分,介质污染严重,需要严格的清洗,再生操作。
移动床:
吸附操作中固相连续输入和排出吸附塔与料液形成逆流接触流动,可实现连续稳态的吸附操作。
模拟移动床:
    是一种利用吸附原理进行液体操作的设备,它以逆流连续操作方式,通过交换固定床吸附设备的物料进出口位置,产生相当于吸附剂连续向下移动,而物料连续向上移动的效果。
液相谱
理论板模型:
认为溶质的分配平衡不能瞬间完成,而需要一定的柱高,记载此柱高内溶质在两相间达到一次平衡。通常将溶质达到一次分配平衡的谱柱段成为一个理论版,该谱柱的高度称为理论版当量高度
分离度:
        又称分辨率,是表达两种洗脱曲线相邻的溶质相互分离的程度,表达式为:两个相邻洗脱峰之间的距离和两个峰宽的代数平均值之比。
凝胶过滤谱:
          定义:利用凝胶粒子(通常为凝胶过滤介质)为固定相,是根据料液中溶质相对分子质量的差别进行分离的液相谱法。
          原理:在GFC柱中,相对分子质量大的溶质不能进入凝胶介质,而沿间隙孔隙流过,并最先被洗脱出来;分子量小的溶质能够进入所有细孔中,流程长而后流出谱柱,其洗脱体积接近柱体积。
凝胶过滤介质:
交联葡聚糖凝胶Sephadex G,琼脂糖凝胶Sepharose
要求:
A、 亲水性大,表面介质惰性,即介质与溶质之间不发生任何化学或物理相互作用;
B、 化学稳定性高,在较宽的pH值和离子强度范围以及化学试剂中保持稳定,使用寿命长;
C、 具有一定的孔径分布范围;
D、 具有良好的机械强度,允许较高的操作压力(流速)。
离子交换谱:
利用离子交换剂为固定相,是根据荷电溶质与离子交换剂之间的静电相互作用力的差别进行溶质分离的洗脱谱法。
疏水性相互作用谱:
        原理:组成蛋白质的氨基酸中包括一些疏水性氨基酸基团,这些基团大部分处于蛋白质的内部,但有部分疏水基团暴漏于蛋白质表面,在高离子强度下,蛋白质表面的水化层被破坏,更多疏水性部分暴漏在外,这些暴漏在外面的疏水性基团与介质上的弱疏水性基团发生疏水性作用,被固定相吸附,在低离子强度下,这种吸附作用减小,蛋白质从固定相中脱落下来。
        特点:
A、 在高盐浓度下疏水性作用较大,HIC可将直接分离盐析后的蛋白质溶液;
B、 可通过调节疏水性配基链长和密度调节HIC的吸附力;
C、 吸附剂种类多,选择余地大。
谱聚焦:
        原理:利用在较宽pH值范围内具有缓冲作用的多缓冲离子交换剂为固定相,同时利用在较宽pH值范围内具有缓冲作用的多缓冲剂为流动相,所以当相谱柱输入与柱内初始pH值不同的多缓冲剂时,柱内pH值会缓慢地改变,在轴向形成连续的pH梯度,使料液中溶质依据个自的等电点或者吸附或者脱附,主次向下移动,彼此之间得到分离。
        特点:
A、 分辨率高,可分离等电点相差0.02的蛋白质;
B、 具有浓缩溶质作用;
C、 因为需要特殊的固定相和流动相,难于应用在大规模分离纯化过程中。
反相谱:
        利用表面非极性的反相介质作为固定相,极性有机溶剂的水溶液为流动相,是根据溶质极性(疏水性)的差别进行分离纯化的洗脱谱法。
        特点:
A、 反相介质性能稳定,分离效果高;
B、 应用广泛,可用于分离蛋白质,肽,氨基酸,多糖等;
C、 作为产品纯化制备手段,多限于是现实规模的应用。
置换谱:
        原理:基于置换剂与吸附质间在吸附剂表面的竞争性吸附。谱柱先用适于溶质吸附的流动相平衡,然后添加一定量的料液,使溶质吸附在谱柱入口,在进料过程中,料液中溶质由于吸附作用得到浓缩,并优于溶质间的吸附作用不同,他们之间已经得到了部分的分离,之后连续输入含有置换剂的溶液,置换剂与固定相表面结合位点额亲和力比料液中各组分都要高,故与料液中的各个组分竞争固定相的结合位点,将吸附的溶质置换下来,
在此条件下,置换剂前言推动被置换下来的料液溶质向出口方向移动,同时,吸附作用较强的料液溶质也会推动吸附作用较弱的料液溶质向出口移动,最终各个组分按其与固定相亲和力的大小顺序形成彼此相连的纯组分区带。
      特点:
A、 置换列中各溶质区带的边界陡直,分辨率高;华南理工化工学院
B、 具有浓缩作用,通过调节置换剂浓度控制产品浓度,处理量大,适合稀料液;
C、 各区带紧密相连,谱柱利用率高,流动相用量少;
D、 可以实现多个目标产物的分离纯化,适用于含多个目标产物的物料;
E、 容易进行连续谱分离。
亲和谱
生物亲合作用:
生物分子能够识别区分结构和性质非常相近的其他分子,选择性地与其中某一种分子相结合,生物分子间的这种特异性相互作用称为生物亲合作用。
生物亲和作用的机理:
            蛋白质的立体结构中含有某些参与亲和作用的部位,这些结合部位呈凹陷或凸起结构,能与该蛋白质发生亲和作用的分子恰好可以进入到此凹陷结构中,或者该蛋白质的凸起部位恰好能够进入与其发生亲和作用的分子的凹陷部位,就像钥匙和锁孔的关系一样。同时还需要有一些特殊的相互作用力,像静电作用,氢键,疏水性相互作用,陪未见,弱共价键等。
中世纪鸟嘴医生
亲和谱:  利用亲和吸附作用分离纯化生物物质的液相谱法,固定相为键合亲和配基的亲和吸附介质。操作包括进料、杂质清洗、目标产物洗脱、谱柱再生。
          原理:含有目标产物的料液连续通入谱柱,直至目标产物在谱柱出口穿透为止,然后利用与溶解原料的溶液组成相同的缓冲液为清洗液,清洗谱柱,除去不被吸附的杂质,清洗完毕后,利用可使目标产物与配基解离的溶液洗脱目标产物,即得到纯化的目标产物,最后利用清洗液清洗再生谱柱。蓝国土
洗脱方法:线性梯度洗脱和逐次洗脱。
亲和配基:酶的抑制剂  抗体  A蛋白  凝集素  辅酶和磷酸腺苷 素配基 过渡金属离子
        组氨酸  肝素
制备方法:溴化青活化法  环氧基活化法  硅胶的活化 
间隔臂:
          当配基的相对分子质量较小时,将其直接固定在载体上,会由于载体的空间位阻,配给不能对生物大分子产生有效的亲和吸附作用,这时需要在配基与在载体之间连接一个间隔臂,以增大配基与载体之间的距离,使其与生物大分子发生有效的亲和结合。

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