生物分离工程期中考(含答案)

1、 酸性基团和碱性基团呈离子型式和游离分子型式存在时，各应满足什么pH 条件？两性
物质，当pH<PI 和pH>PI 时，那种离子浓度最大？
答： 酸性基团离子型式：pH>pK p ;酸性基团呈分子型式pH<pK p
和碱性基团呈离子型式：pH<pK p ; 碱性基团酸性基团呈分子型式pH>pK p
两性物质，当pH<PI 阳离子浓度最大和pH>PI 时，阴离子浓度最大。

？
2、将青霉素从发酵液中萃取到丁酯中，发酵液与丁酯的体积比为1∶1，萃取条件为pH=2.5，T=10℃，发酵液效价为20000u/ml 。

萃取达到平衡时，测得废液效价为645.2u/ml ，求萃取时的表观分配系数及热力学分配系数。

[青霉素pK=2.75]。

如欲将上述丁酯相中青霉素反萃取到水相缓冲液中，丁酯与缓冲液的体积仍为1∶1，pH=7.0 ,T=25℃。

试通过公式估算反萃取的表观分配系数。

解：萃取时
V F :V S =1:1、1m =、 2.5pH =
20000/O C u ml = 645.2/R C u ml =
O C ×F L V V =×L R R C V C + ∵F L V V = S R V V = 而F S V V =
O L R C C C =+
2.5 2.7520000645.2
19354.8
19354.830.0645.2
30(110)47
L L L R o C C C K C K -=+=====+= 温度变化 , 应o K 也变化。

47o K = ，7 2.7547 2.64110
K -=
=+× 310- K '=214 3、某一弱碱性抗菌素，拟用溶媒萃取法提取。

如果发酵液中除抗菌素还有一碱性杂质存在，抗菌素的pK b =6，杂质的pK b =7，先调节溶液的pH=9，用有机溶剂萃取，然后用pH=5.0的缓冲溶液反萃取，当用溶剂萃取时，测得抗菌素在两相间的表观分配系数为30，而杂质的表观分配系数为40，问该杂质能否除去？
答：无法。

因为同时萃取到有机相中，而又同时萃取到水相中。

4、以醋酸丁酯萃取青霉素发酵液，采用单级萃取，醋酸丁酯与滤液的体积比为1：2.5，萃取温度0℃，pH 为3。

萃取结束后以溶媒体积1/4的水在pH7时进行反萃取。

设萃取过程完全无青霉素的破坏损失。

求此萃取及反萃取的理论收得率及总收得率。

经测得醋酸丁酯·苄青霉素·水三元系统在0℃，pH2.5时的分配系数K=30。

青霉素的pK 值2.75。

解∵ V S :V F =1:2.5, pH=3 , K=30 , pK=2.75
∵0
110
P p H p K k k -=+ ∴K O =K(1+10 pH _pKp )
=30(1+102.5-2.75)
=47
∵K O 与温度有关而与pH 无关
∴在pH3时
3 2.754717.6110110
o pH pKp k k --===++ 单级萃取 ∵ 2.5F S
V m V == 7.0K E m
=
= Φ=10.1251E =+ 1－Ф=0.875 反萃：7 2.75
470.027*******o pH pKp k k --===++ k ’=1/k =36
41/4F F S F V V m V V =
== 9k E m
== Ф=10.11
E =+ 1－Ф=0.9
5.在上例中为了提高理论收率和浓缩倍数，采用多级逆流萃取，萃取条件为pH3，温度0℃，求浓缩倍数为6倍时，要求理论收率为97％时所需的理论级数。

答：6,3m pH ==
17.6
17.6 2.96
K K E m ==== 多级逆流 1－Фn ＝111
n n E E E -+-- ∴112.9 2.90.972.91
n n ++-=- 3n =。