亲和萃取、沉淀和分离技术

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稀土元素的分离与提纯技术研究

稀土元素的分离与提纯技术研究一、引言稀土元素具有重要的工业和科技价值，广泛应用于军事、航空、电子、能源、化工等领域，其中以永磁材料的制造是稀土元素最为重要的应用之一。

目前世界上稀土元素主要生产国是中国，但由于管理不当及出口限制，全球市场对稀土元素的需求依赖于中国。

稀土元素的分离与提纯技术研究，是相关产业的基础研究之一。

本文将探讨稀土元素的分离提纯技术，包括传统的化学分离技术和现代的高效分离技术。

二、传统的化学分离技术传统的化学分离技术主要包括溶剂萃取、离子交换层析和沉淀等方法。

1.溶剂萃取法溶剂萃取法是基于稀土元素在有机物中的分配系数差异，通过反复萃取和分离来实现稀土元素的分离提纯。

其中，有机萃取剂通常是磷酸盐或卡宾，常用的有二异丁基磷酸、三丁基磷酸和酸化单丙酰甘氨酸等物质。

溶剂萃取法具有工艺简单、操作容易、操作成本低等优点。

但是由于稀土元素的纯度和分离因子高，直接使用溶剂萃取技术难以达到所需的目标。

因此，通常会与其他分离技术结合使用。

2.离子交换层析法离子交换层析法是利用某些具有化学亲和性的材料作为滴定剂来分离稀土元素。

离子交换材料通常是带正电荷或带阴电荷的树脂，稀土元素则以氧化物的形式被吸附到树脂上。

离子交换层析法具有选择性好、可重复使用、工艺控制简单等优点。

但是其效率较低，分离程度难以达到优质稀土元素的标准。

3.沉淀法沉淀法是将稀土元素化合物通过加入其它物质而使之析出的分离技术。

常用的沉淀剂有碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钙等。

沉淀法的优点是工艺简单、操作容易、反应速度快等。

但是其分离效率较低，容易受到杂质的干扰，稀土元素的失配是其主要缺点。

三、现代高效分离技术随着科学技术的不断发展，出现了一些新型的高效分离技术，这些分离技术能够提高稀土元素的纯度和分离因子，为稀土元素产业的发展提供了新的思路和途径。

1.离子交换膜技术离子交换膜技术是利用离子交换膜将氧离子与金属离子互相竞争吸附分离出稀土元素的一种高效技术。

生物分离工程复习重点

第二章发酵液的预处理和固液分离的方法一、名词1、凝聚：凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）的现象。

2、絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。

絮凝是一种以物理的集合为主的过程。

3、混凝：对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂通常会与无机电解质凝聚剂搭配使用。

在发酵液中首先加入无机电解质凝聚剂，使得悬浮粒子间的相互排斥能降低，脱稳而凝聚成微粒，然后再加入絮凝剂，通过分子间引力和氢键作用产生吸附架桥形成絮凝团的过程。

这种包括凝聚和絮凝机理的过程称为混凝。

4、亲和絮凝：利用絮凝剂和细胞膜表面某种组分间具有的专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。

如硼酸盐（四硼酸纳）可与多羟基的糖类化合物（甘露糖醇、山梨糖醇）发生专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。

5、凝聚价：电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔／升）6、过滤：过滤是借助过滤介质，将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。

7、质量比阻：衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻（r B），表示单位滤饼厚度的阻力系数，与滤饼结构特性有关。

8、离心技术：离心技术是借助离心机旋转所产生的离心力，对具有不同沉降系数或浮力密度的物质进行分离、浓缩和提纯的一项技术；其目的是达到固-液或液-液的分离。

9、分离因子（Z）：离心力/重力加速度(g)的比值，也称为相对离心力(RCF)。

衡量离心程度的一个参数,用于离心机的分类。

10、沉降系数：指单位离心力作用下颗粒沉降的速度。

一般用斯维德贝格单位(Svedbergs) S 表示，1S =10−13s。

11、壁效应：由于溶剂在层析容器周壁附近流动不均匀造成分离区带在边缘部分扩散和弯曲的现象。

现代生物分离技术

现代生物分离技术生物分离技术是生物学领域中的一项重要科研技术，主要利用生物体中分子间所存在的电性、磁性、电荷、大小、形状等特性，从而通过各种不同的分离技术来获得所需的分子。

现代生物分离技术可以分为物理分离技术和化学分离技术两大类，其中物理分离技术包括了色谱分离、电泳分离、离心分离、过滤分离等各种技术，而化学分离则主要是利用化学反应或结构差异来实现生物分子的分离。

本文将对现代常用的生物分离技术进行详细说明，讨论其原理、特点及应用。

一、色谱分离技术色谱分离技术是基于质量、分子量、分子大小、溶解性、极性或疏水性等特性，将混合物中的物质从复杂的混合物中分离出来的一种分离技术。

色谱分离技术是现代分离技术中应用最广泛的一种技术，其主要原理是利用各种固定相（如气相、液相、固体等）与流动相（如气体、液体、超临界流体等）之间的相互作用来实现生物物质的分离。

主要包括了气相色谱、液相色谱、离子交换色谱、凝胶层析、亲和层析等。

色谱分离技术广泛应用于复杂的生物分子的分离和纯化，如对蛋白质、多肽、核酸等生物大分子的分离和纯化。

二、电泳分离技术电泳分离技术是利用电场作用力将荷电粒子（如DNA、蛋白质等）从混合物中分离出来的一种分离技术。

其原理是将混合物置于电场中，根据电荷的性质，荷电粒子在电场中产生运动，并在电极上沉淀。

电泳分离技术广泛应用于DNA、RNA、蛋白质等生物分子的分离和定量。

三、离心分离技术离心分离技术是根据生物分子的密度、大小、形状等物理特性将生物分子从混合物中分离出来的一种分离技术。

其主要原理是利用高速旋转的离心机作用，将混合液中的生物分子产生沉降差异，最终通过离心分离技术将生物分子分离出来。

离心分离技术广泛应用于细胞分离、蛋白质纯化、细胞器组分分离、病毒富集等方面。

四、过滤分离技术过滤分离技术是利用精密的过滤器或膜将混合物中的生物分子分离出来的一种分离技术。

其原理是利用过滤膜的孔径选择性来实现分离，对于小的分子可以通过膜的小孔径，而大分子由于尺寸过大而不能穿过膜孔。

生物分离工程名词解释

生物分离工程：，从生物产品的生产技术来看：指生物产品的下游加工过程（Down stream processing）。

从生物工程的新技术看，主要指工程菌和动植物细胞产品的分离与纯化。

从研究对象看，主要指生物大分子产品的分离与纯化。

包涵体(inclusion body)：外源蛋白质在大肠杆菌中高效表达时常形成不可溶、无生物活性的聚集体。

初级分离是指从发酵液、细胞培养液、胞内抽提液（细胞破碎液）及其他各种生物原料初步提取目标产物，使目标产物得到浓缩和初步分离的下游加工过程。

胶体是一种尺寸在1～100 nm以至1000 nm的分散体。

它既非大块固体，又不是分子分散的液体，而是具有两相的微不均匀分散体系。

沉淀定义：物理环境的变化引起溶质溶解度降低，生成固体凝聚物（aggregrates)的现象盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象称为盐析。

利用蛋白质在pH值等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法称为等电点沉淀法泡沫分离：根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体对液相中的溶质和颗粒进行分离，又称泡沫吸附分离，泡沫分级或鼓泡分级。

在一种流体相间内或者两种流体相间，有一层薄的凝聚相物质，其把流体相分隔开来成为两部分，并在两部分之间进行传质作用，这一薄层物质称为膜。

膜分离技术利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

微滤（ Microfiltration ，MF）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.025~14μm之间；超滤（ Ultrafiltration ，UF）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001~0.02 μm，分离推动力仍为压力差，适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质；反渗透（Reverse osmosis， RO）：是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001 μm之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透）；纳滤（Nanofiltration，NF ）：以压力差为推动力，从溶液中分离300~1000小分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm；电渗析(Electrodialysis，ED)：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作；超滤：根据高分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间分子量的差别进行分离的方法。

分离纯化方法

分离纯化方法分离纯化方法是化学和生物学实验中非常重要的步骤，它可以帮助我们从混合物中提取出所需的物质，并使其纯度达到要求。

在实验室中，我们常常需要用到各种不同的分离纯化方法，下面将介绍几种常见的方法及其原理。

一、过滤法。

过滤法是一种常见且简单的分离纯化方法，通过不同孔径的滤膜或滤纸，可以将混合物中的固体颗粒或大分子物质分离出来。

这种方法适用于颗粒较大的混合物，操作简便，但不能用于分离溶液中的溶质。

二、结晶法。

结晶法是将溶液中的溶质通过结晶的方式分离出来，其原理是在适当的条件下，使溶质在溶剂中结晶沉淀出来，再通过过滤或离心等方法将其分离出来。

结晶法适用于固体溶解于液体中的情况，可以得到较高纯度的物质。

三、萃取法。

萃取法是利用两种不相溶的溶剂对混合物进行萃取，通过两种溶剂对不同成分的亲和力不同的特点，将混合物中的不同成分分离出来。

这种方法适用于有机物的提取和分离，可以得到较高纯度的溶质。

四、色谱法。

色谱法是一种高效的分离纯化方法，通过在固定相上的移动相的作用下，将混合物中的成分分离出来。

色谱法可以根据不同成分的在固定相上的吸附性能不同来实现分离，适用于各种化合物的分离和纯化。

五、电泳法。

电泳法是利用物质在电场中的迁移速度不同来实现分离的方法，适用于分离带有电荷的生物大分子，如蛋白质、核酸等。

电泳法可以根据物质的大小和电荷来实现不同成分的分离，是生物学实验中常用的分离纯化方法之一。

六、超滤法。

超滤法是利用超滤膜对混合物进行分离的方法，适用于分离分子量较大的溶质。

通过超滤膜的筛选作用，可以将溶质分离出来，得到较高纯度的物质。

以上介绍了几种常见的分离纯化方法及其原理，每种方法都有其适用的范围和特点，实验中需要根据具体情况选择合适的方法进行操作。

在实验过程中，还需要注意对操作条件的控制，以确保分离纯化的效果和纯度达到要求。

希望以上内容对大家有所帮助，谢谢阅读！。

现代生化产品分离技术的分类及应用举例

现代生化产品分离技术的分类及应用举例现代生化产品分离技术的类型及其应用举例摘要：随着生物技术的不断发展，人们注意到了下游拆分技术对发展现代生物技术及其产业化的重要性，拆分技术的滞后可以轻微制约生物技术的发展。

国内外纷纷强化对生物拆分技术的研究力量，加设研究机构和加强资金投入，一些公司和生产企业也在生物拆分技术领域进行竞争。

生化拆分技术就是生物技术产品产业化的必经之路，同意了生物技术的发展。

同意了产品的质量的好坏，成本的多寡，竞争力的大小。

其种类多样，技术日趋明朗化。

在生产和生活中获得广泛应用。

关键词：生化产品、分离技术、细胞破碎技术、沉淀分离技术、层析拆分技术、电泳分离技术、离心分离技术、膜分离技术、正文：对于由自然界天然分解成的或由人工经微生物菌体蒸煮、动植物细胞培养及酶反应等各种生物工业生产过程赢得的生物原料，经拆分、提纯并精制其中目的成分，并最终并使其沦为产品的技术称作生化拆分技术，现在的生物拆分工程技术已广为应用于医药、蒸煮、食品、轻工等领域的产品拆分及提纯。

另外，环境工程中污水的净化与有效成分的废旧，也常用生物拆分技术。

一、现代生化产品分离技术的类型1、传统拆分技术的提升和健全蒸馏、蒸发、过滤、离心、结晶和离子交换等传统技术由于应用面广且相对明朗，对它们的提升和健全将可以促进小范围的技术进步。

比如，80年代酒精差压（多效）酿造技术工业应用领域的顺利，大幅度降低了成品酒精的能耗，为进一步提高酒精质量奠定了技术基础；融合蒸气喷气热泵的四效甚至七效冷却技术大幅度节能环保并为废水处理技术作出了贡献，也推动了计算机控制技术和生物工业的融合；各种新型高效率的过滤器机械和Vergt机械的问世，也从一个侧面促进生物工业向更大规模方向发展。

结晶理论和色谱法技术的新进展，提升了产品的收率、质量和生产效率。

可见，适合于大规模工业化生产的传统技术经过改造提高后，适应面会更宽，效率会更高，仍然显示出强劲的生命力。

生物下游分离工程发展动态

生物分离技术的发展动态摘要:生物大分子包括多肽、酶、蛋白质、核酸( DNA 和RNA) 以及多糖等。

生物大分子分离技术是生命科学研究中的关键技术之一。

当前,各学科之间的交叉渗透为生物大分子分离技术的发展提供了更多的契机。

对以沉淀、透析、超滤和溶剂萃取为代表的传统分离技术, 以及色谱电泳等现代分离技术的发展概况、原理、特点及应用进行了综述，分析了生物分离过程现状和发展动态，着重介绍生物分离过程的研究新趋势——高效集成化，并且列举了亲和双水相分配技术, 亲和膜分离技术以及扩张床吸附技术等集成化技术及其在生物分离过程中的应用。

关键词：生物分离发展动态传统分离方法：常用的传统生物大分子分离方法有沉淀、透析、超滤和溶剂萃取等。

它们都是一些较早就建立起来的分离方法, 至今仍然被广泛应用。

如在蛋白质领域, 应用盐析法使蛋白质沉淀出来已有80 多年的历史。

其突出的优点是成本低, 不需要特别昂贵的设备；操作简单、安全；对许多生物活性物质具有稳定作用[2]。

该法虽然分辨能力不高，但在粗级分离中仍然被经常采用。

有机溶剂沉淀法也是较早使用的沉淀方法之一。

有机溶剂对于许多蛋白质、核酸、多糖和小分子生化物质都能产生沉淀作用。

其引起沉淀的主要原因在于改变介质的介电常数，以及类似盐析的争夺水化水现象[3]。

等电点沉淀法利用具有不同等电点的两性电解质，在达到电中性时溶解度最低，易发生沉淀，从而实现分离的方法。

氨基酸、蛋白质、酶和核酸都是两性电解质, 可以利用此法进行初步的沉淀分离，此法主要用于在分离纯化流程中去除杂蛋白[2]，而不用于沉淀目的物。

非离子型多聚物是20 世纪60 年代发展起来的一类重要的沉淀剂, 它们具有很强的亲水性和较大的溶解度, 在溶液中可通过空间位置排斥作用使生物大分子、病毒和细菌等聚集沉淀[1]。

该法温和的操作条件和较高的沉淀效能, 使得其经常被用于细菌、病毒、核酸和蛋白质的分离, 其中应用最多的多聚物是聚乙二醇[4,5]。

亲和分离技术

影响因素
2nd 配基浓度对mA作用图为 OGP 浓度对 con A 分配系数的影响，随着 OGP浓度增大，con A 的分配系数增大
影响因素
3rd 对适应pH范围的作用
图示: 通过添加亲和助表面活性剂可使目标产物的萃取pH范围增宽。意义：因此利用亲和反胶团萃取不仅可以提高目标产物的分配系数 ( 回收率 ), 而且由于萃取操作的 pH 范围较宽，便于通过调节 pH 值提高萃取分离的选择性。
机理:
对于多效价目标分子与配基结合,
1 1 Kd P L PLn n n
P-目标分子，L-配基，PLn-单目标分子与n配基形成的复合体.
影响因素:
1 配基浓度和亲和分配系数Kd，[L]
or [PEG – L]，[PEG-L]/{[PEG-L] + [PEG]}
2 配基种类
操作过程:
亲和分离技术
More tech…
亲和萃取亲和沉淀的基本原理和特点分子印迹分离技术
2、亲和萃取
（ affinity partitioning ）
亲和萃取就是将亲和色谱的亲和配基用于萃取分离。包括： • 亲和双水相 • 亲和反胶团
2.1 亲和双水相分配
传统的双水相体系（aqueous two-phase extraction）
3 亲和沉淀（affinity precipitation）
PEG=聚已二醇(polyethylene glycol) DX = 葡聚糖(dextran)
亲和分配(Affinity partitioning):
利用偶联亲和配基的 PEG 为成相聚合物进行目标产物的双水相萃取，可在配基的亲和作用下促进目标产物在 PEG 相的分配，提高目标产物的分配系数和选择性。这就是亲和萃取，又称亲和分配.

第三节亲和萃取

9.3亲和萃取利用聚乙二醇/葡聚糖或聚乙二醇/无机盐等泷水相系统分离蛋白质等大生物分子，特别是胞内酶的双水相萃取。

利用偶联亲和配基的PEG为成相聚合物进行目标产物的双水相萃取，可在亲和配基的亲和结合作用下促进目标产物在PEG 相的分配，提高目标产物的分配系数和选择性。

这就是亲和萃取，又称为亲和分配。

设目标分子有n个亲和结合部位，即每个目标分子最多可结合n个亲和配基，每个结合部位彼此独立且配基的结合常数相等，则目标分子的亲和分配系数为：式中，下标T和B——分别表示上相和下相；ma和mo——分别为存在亲和配基和不存在亲和配基是目标分子的分配系数；ml——配基的分配系数;cl——配基浓度；kd——下述配基与目标分子反应的解离常数。

式中，E——表示目标分子；L——表示配基；ELn——表示一个目标分子与n个配基形成的复合体；c——游离目标分子浓度；Clo——游离配基浓度。

从式（9-1）可知，上相配基浓度越高，ma越大。

通过提高配基浓度所能获得的最大分配系数为图9-8为利用不同三嗪色素和NADH为配基是富马酸脱氢酶的分配系数与配基浓度之间的关系。

利用是（8-1）与实验数据拟合确定各参数值列于表9-7.采用分配系数高且解离常数小的配基在较低的配基浓度下即可达到较好的亲和分配效果。

图9-12为乳酸脱氢酶异构体的亲和分配行为。

由于不同异构体酶的亲和分配系数不同，可通过调节配基浓度进行目标产物的选择性分离，提高产品的纯度和收率。

9.3.1亲和及萃取与其他亲和纯化技术一样，亲和分配纯化过程也可经过一下三步操作：即亲和分配、杂蛋白质反萃取和目标产物反萃取。

图9-13为利用PEG-色素/aquaphasePPT系统从猪肌组织中连续萃取LDH的流程。

猪肌组织直接在成相系统中匀浆，固形物分配在下相，而目标产物分配在上相。

用离心分离机分相后，上相用纯下相溶液反萃取一次，进入第二个分离机。

从第二个分离机流出的上相与磷酸钠溶液混合，形成PEG/磷酸钠双水相系统。

生物分离工程知识点

顺序：生物分离工程概论——生物产品分析方法——细胞裂解与絮凝——过滤——沉降与离心——萃取——蒸发——液相色谱与吸附——沉淀——电泳——结晶——干燥——生物过程设计与经济性——生物物质的内在性质——整合生产与分离——质量传递——分离技术分析一、概论：基于氨基酸侧链性质选择纯化方法–表面富含酸性或碱性氨基酸的蛋白质可以选择吸附或电泳分离–许多含脂肪侧链氨基酸易于吸附或萃取到非极性分离介质中–半胱氨酸的硫氢基易于被固定化的金属汞结合分离–组氨酸与某些金属形成复合物，可用于吸附方法纯化的设计●初级代谢产物、培养基中磷水平与细胞能量这三者是次级代谢合成途径的重要调节因素蛋白质发生变化的分析方法①凝胶电泳：分子量变化，聚集，寡聚，解离②等电聚焦：脱酰氨基作用（酸基电离，电荷变化）③HPLC：纯度和结构蛋白质变性：温度——大多数蛋白开始变性的温度45~50℃，折叠结构和氢键被破环，二硫键仍然存在pH——pH会引起蛋白质变性，活性位点改变，甚至完全水解成氨基酸。

引起蛋白质聚集用于分离目的物质之性质：热稳定性；溶解度；扩散性、电荷、等电点pH、反应速率常数；分离热力学下游加工的四个阶段：除去或回收固体；分离产物；纯化；精制每个阶段包含一个或几个单元操作，单元操作是指一个分离过程以及相关的设备。

●单元操作按功能分类–液-固分离（脱水，浓缩，颗粒回收)–溶质-溶质分离（分离，纯化）–溶质-液分离（精制）●工程分析的基本原则：反应平衡、物料衡算、传递过程通量=传递系数*驱动力通量：单位时间单位面积的流量纯度：生物产品的量/生物产品的量+杂质的量比活：生物活性单位/生物产品的量得率=回收生物产品的量/进料中生物产品的量过程开发的准则：产物纯度；与得率相关的生产成本；可扩展性；实施的可重复性和可行性；对过程变化的可承受性二、生物产品的分析方法表征分析方法的有效性：精度、准确性、专一性、线性、幅度、鲁棒性精度：对分析可重复的测量准确性：测量值与真值的接近程度专一性：区别待分析物和其相似物的能力线性：产生和浓度成比例的响应幅度：样品的性质范围（温度，pH)，可接受的样品属性鲁棒性：可接受的操作条件生物产品的分析包括：生物活性分析、纯度分析、微生物分析生物活性分析包括：动物模型分析；细胞体系生物分析；体外生物化学分析等细胞体系生物分析的两类：细胞结合受体体系；细胞培养分析纯度分析方法：（电泳分析、高效液相色谱法HPLC、质谱、液质联用、紫外吸收、CHNO元素分析/AAA氨基酸分析、蛋白质分析、酶联免疫吸附测定ELISAs、气相色谱、干重）纯度分析的最强力的两种方法：电泳和色谱纯度分析能反映：一个产物化学反应的程度，副产物形成，纯化过程的效率，下游加工带来的杂质可能性电泳：在电场作用下，分子或微粒在静态流体中的运动。

生物活性物质的分离与提取技术

生物活性物质的分离与提取技术随着人们对生物资源开发利用的需求不断增加，生物活性物质的分离与提取技术成为了各界研究的热点。

生物活性物质是指具有生物学活性和药用活性的物质，包括天然产物、植物提取物、微生物代谢物等。

本文将介绍一些常用的生物活性物质分离与提取技术，并以角鲨糖苷为例进一步探讨其技术优劣以及市场前景。

一、生物活性物质分离技术（1）层析法层析法是目前应用最广泛的生物活性物质分离技术之一。

层析法根据生物大分子在不同介质中迁移速度的不同来实现物质的分离。

例如，离子交换层析法可以通过样品中物质与特定离子交换树脂的离片进行竞争吸附和解离，从而达到分离目的。

此外，还有凝胶过滤、亲和层析等不同种类的层析法，可以针对不同的分离目标选择合适的方法。

（2）电泳法电泳法是通过物质在电场中的迁移速度差异，实现对物质的快速分离的一种技术。

电泳法具有分离速度快、分离效率高、分离效果稳定等优点，因此常被用于大分子蛋白质、核酸和多肽等生物活性物质的分离。

（3）萃取法萃取法是一种将分配相（如水或有机溶剂）和样品分别置于两个相互接触的不同层中，通过相互溶解和重复提取来分离目标物的方法。

目前萃取法技术应用广泛，常被用于从天然植物、蛋白质等复杂物质中提取生物活性成分。

二、生物活性物质提取技术（1）超声波提取法超声波提取法是利用超声波的空化效应，对物料进行快速变化的液相和各相之间的过渡，从而达到分离目的的一种技术。

超声波提取法具有操作简便、提取时间短、提取效率高等特点，已被广泛应用于生物活性物质的提取。

（2）微波辅助提取法微波辅助提取法是指利用微波场对待提取物料进行加热，改变被提取物质和提取剂之间的相互作用，以实现有选择地提取目标物的技术。

微波辅助提取法常被用于从天然植物、中药材等生物活性物质中提取有效成分。

（3）超临界流体提取法超临界流体提取法是一种将溶剂（如二氧化碳）在临界状态下进行物质提取的技术。

超临界流体提取法具有提取效率高、无环境污染、无残留溶剂等特点，因此已被广泛应用于生物活性物质的提取。

生物分离工程题库

《生物分离工程》题库一、名词解释凝聚：在中性盐的作用下，由于胶体离子之间双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。

过滤：利用多孔性介质截流悬浮液中的固体粒子，进行固液分离的过程。

离心：在离心作用下，利用固液和液体之间密度差达到沉降分离目的。

中性盐的饱和度：在一定的温度、一定的质量的水里所溶解盐的最大质量。

萃取：萃取是利用液体或超临界流体为溶剂提取原料中目标产物的分离纯化方法。

乳化：水或有机溶剂以微小液滴形式分散于有机相或水相中的现象。

胶束：将表面活性剂融入水中，当表面活性剂的浓度超过一定的数值时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集体，成为胶束。

膜分离：用天然或人工合成的薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法，统称为膜分离。

截留率：指混合物中被膜截留的某物质占原料中该物质总量的比率。

反渗透：是利用反渗透膜选择性地只能透过溶剂(通常是水)的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。

吸附剂：吸附操作所使用的固体材料一般为多孔微粒或多孔膜，具有很大的比表面积，称为吸附剂或吸附介质。

表面添加剂：指那些具有很强的表面活性，能使液体的表面张力显著下降的物质。

离子交换：通常将基于离子交换原理的吸附操作称为离子交换或离子交换吸附。

吸附作用力为静电引力，所用吸附剂为离子交换剂，通过静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。

凝胶色谱：以凝胶为固定相，根据各物质分子大小不同而进行分离的层析技术，所以又叫分子筛层析，空间排阻层析或尺寸排阻层析。

（PPT和课本192页）等电聚焦电泳：当将pH调到等电点的大小，则大部分的蛋白质将会沉淀，这种达到分离蛋白质混合物的目的的方法称为等电聚焦电泳。

亲和分离技术：利用生物分子之间的专一识别性或特定的相互作用进行分离的技术，称为亲和分离技术。

亲和沉淀：是将生物专一性识别与沉淀分离相结合的分离纯化技术。

萃取分离技术在环境保护中的应用

萃取分离技术在环境保护中的应用萃取分离技术是一种常用的物质分离和提纯技术，适用于各种领域，例如化学、制药、食品等。

在环境保护中，萃取分离技术也发挥着重要的作用。

本文将探讨萃取分离技术在环境保护中的应用，并举例说明其在废水处理和土壤修复方面的应用。

首先，萃取分离技术在废水处理中起到了关键作用。

随着工业化的快速发展，大量的废水被排放到水体中，导致水质污染严重。

传统的废水处理方法，如沉淀、过滤和氧化等，已经无法满足对废水中微量有害物质的去除要求。

而萃取分离技术通过选择性萃取物质的特性，能够高效地从废水中去除有害物质。

例如，苯酚是一种常见的有机污染物，对水体生态系统和人体健康都有严重危害。

传统的废水处理方法无法有效去除苯酚，而使用萃取分离技术可以将苯酚从废水中萃取出来。

一种常用的方法是利用有机溶剂（如正己烷）与废水中的苯酚形成复合体，并通过物理或化学手段分离出苯酚。

这种方法具有高效、节能、不产生二次污染等优点。

此外，萃取分离技术也在土壤修复领域得到了广泛应用。

土壤污染是一种严重的环境问题，常见的污染物包括重金属、有机污染物等。

这些污染物对土壤和地下水造成了巨大的威胁，而传统的土壤修复方法往往昂贵且效果有限。

萃取分离技术可以有效地将污染物从土壤中提取出来，从而减轻土壤污染的程度。

例如，重金属铅是常见的土壤污染物之一。

传统的土壤修复方法主要是通过土壤剥离和堆填等，但这些方法往往破坏土壤结构且成本高昂。

而使用萃取分离技术可以将土壤中的重金属铅提取出来，进而得到高纯度的有价值金属或处理该金属使其变得无害。

这种方法不仅可以恢复土壤的功能，还能减少对原材料的需求，具有显著的经济效益和环境效益。

此外，萃取分离技术还可以用来回收和利用资源，促进循环经济的发展。

例如，废弃物中含有大量的有机物和无机物，而这些物质可以通过萃取分离技术进行回收和利用。

通过选择性溶剂的选择和操作条件的调整，可以将废弃物中有价值的物质提取出来，进一步进行加工和利用。

离子液体的分离和纯化技术

离子液体的分离和纯化技术离子液体（Ionic Liquid）是一类由液体阳离子和液体阴离子构成的离子化合物，其独特的物化性质赋予了许多应用领域的潜在价值。

然而，在实际应用过程中，离子液体的纯度和稳定性是关键问题，因此分离和纯化技术显得尤为重要。

本文将重点介绍几种常见的离子液体分离和纯化技术。

一、晶体化技术晶体化技术是离子液体分离和纯化的一种常见方法。

通过控制离子液体的温度和溶剂体系，可以使离子液体形成固态晶体，实现离子液体与杂质的分离。

晶体化技术具有操作简便、产物纯度高等优点，适用于一些离子液体的初步纯化。

二、萃取技术离子液体的萃取技术是一种基于离子液体与溶质之间的相互作用进行分离的方法。

常见的离子液体萃取方法包括液-液萃取、固-液萃取、浸渍萃取等。

通过选择具有亲和性的溶剂相，可以实现离子液体中目标组分的分离与富集。

三、离子交换技术离子交换技术是离子液体分离和纯化的另一种常见方法。

通过选择合适的离子交换树脂和操作条件，可以实现离子液体中阴离子或阳离子的选择性吸附和解吸。

离子交换技术具有高效、选择性好等优点，适用于对离子液体中离子组分的纯化。

四、凝胶渗透技术凝胶渗透技术是一种基于离子液体在凝胶介质中的扩散特性进行分离和纯化的方法。

通过选择合适的凝胶介质和操作条件，可以实现离子液体分子量范围广泛的分离。

凝胶渗透技术具有分离效率高、纯度好等优点，适用于离子液体中分子量不同组分的分离。

五、蒸馏技术蒸馏技术是离子液体分离和纯化的一种经典方法。

通过调节离子液体的沸点和蒸馏操作条件，可以实现对离子液体的分馏和纯化。

蒸馏技术具有分离效率高、操作简单等特点，适用于某些具有较高沸点的离子液体的纯化。

总结：离子液体的分离和纯化技术多种多样，根据应用的需求和离子液体的特性，可以选择适合的分离和纯化方法。

晶体化技术、萃取技术、离子交换技术、凝胶渗透技术和蒸馏技术都是常见的方法，在实际应用中可以根据具体情况综合选择。

随着离子液体研究的不断深入，相信在未来还会有更多创新的分离和纯化技术应用于离子液体领域，推动离子液体的广泛应用。

生物药物的提取纯化技术

离心技术在生物制药研究及生产中应用极广，如从培养液中分离收集细胞，去除细胞碎片，收集沉淀物，从含蛋白质的液体中除去蛋白质吸附剂，也包括用超速离心法分离溶解的大分子。
四、膜分离技术
(一)膜分离原理及特点
膜分离的基本原理是：膜作为一种有选择性的障碍物，允许某些组分通过，而不许其他组分通过，因此将料液分成透过液和保留液两部分。膜分离技术在分离物质过程中不涉及相变，无二次污染。可分批操作，也可连续操作，易于自动化和扩大生产规模，分离效率较高。膜分离的缺点是膜易污染，使膜的性能降低。合成材料制成的膜在耐热、耐化学腐蚀等方面尚需改进，膜分离技术需要与其他分离技术结合起来使用。
第七章生物药物的提取纯化技术
第一节概述第二节预处理及固液分离技术第三节沉淀第四节萃取(Extraction) 第五节吸附(Sorption) 第六节亲和层析第七节新型层析分离纯化装置及介质
第一节概述
一. 生物药物的特点
生物药物的稳定性受pH、温度、离子强度、提取过程所使用的溶剂和表面活性剂、金属离子等方面的影响，生物药物对剪切力也很敏感，分子量越大，稳定性就越差。因此，在分离纯化过程中，条件应当越温和。许多生物药物组分的浓度非常低，但生物药物产品的纯度却要求很高，含量要达到95％甚至98％以上，最好是结晶态产品。另外，生物药物还应具有正常的颜色、稳定性和溶解速率。
(二)膜分离材料及装置
膜可以是完全可透的，也可以是半透性的；有的膜是独立存在于流体间的，也有的膜是附着于支撑物或载体上的微孔隙中。膜还必须具有高度的渗透选择性。
按照膜的孔径大小，可将膜分为：微滤膜 (0.025～14 m)；超滤膜 (0.001～0.02 m)；反渗透膜0.000l～0.001m)；纳米膜(平均直径 2 nm)。

萃取分离的名词解释

萃取分离的名词解释萃取分离是一种常用的物质分离技术，广泛应用于化学、生物、制药、环境等领域。

该技术利用物质在两相溶液中的分配行为，通过选择性溶解、分离和回收目标物质。

萃取分离的过程中，通常会使用一种称为溶剂的介质，将目标物质从初始混合物中转移到溶剂中进行分离。

萃取分离技术的原理基于物质的相溶性差异。

当不同物质在两相溶液中的溶解度不同时，可以利用这个差异实现物质的分离。

通常，溶液中的溶质会在两相之间按照一定比例分配。

这一分配行为可以通过设定适当的操作条件，例如溶剂选择、温度、压力和物质浓度等来引导。

在萃取分离的过程中，溶剂选择起着至关重要的作用。

溶剂应具备与所需分离物质具有良好的相容性和溶解度，且与混合物中其他成分无或较小的相容性。

有机相和水相是常用的两相溶剂组合。

对于有机溶剂，通常选择极性较高的溶剂，如酯类、醚类和醇类溶剂。

而对于水溶性物质，选择极性较大的溶剂，如水、酸或碱溶液。

通过适当的溶剂选择，可以有效地提高目标物质的提取效率和分离纯度。

在实际应用中，萃取分离技术可以用于提纯、富集或回收目标物质。

例如，在制药工业中，常常需要从天然产物或反应产物中提取活性成分。

此时，可以利用萃取分离技术，通过适当的溶剂选择和操作条件，将目标物质与其他成分分离得到纯度较高的产物。

类似地，萃取分离技术也可用于环境监测领域，例如从水体或土壤中富集和分离环境污染物，以便于后续分析和检测。

除了纯物质的分离外，萃取分离技术还可用于混合物的分馏和回收。

例如，在石油化工行业中，可以利用萃取分离技术将原油中的不同组分分离并回收，以实现资源的有效利用和产品的优化。

此外，该技术还可用于萃取和分离天然产品中的特定成分，如从植物中提取精油、生物质中提取生物燃料等。

值得注意的是，萃取分离技术不仅适用于液相的体系，也可用于气相的分离。

例如，气相色谱和液相/液相微萃取等技术，通过萃取分离气相组分，实现了气体分析和检测。

这些应用进一步拓宽了萃取分离技术的适用范围和实际应用领域。

亲和沉淀——高等生物分离技术

目标蛋白与配基亲和作用机理
1.蛋白质参与亲合作用的机理尚不完全清楚。 2.一般认为，参与亲合作用的两个物质就像钥匙和锁扣的关系一样。 3.除此之外，还需要分子或原子水平的各种相互作用才能完整地体现亲合作用。（如静电作用，氢键等）
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亲和作用力
1.静电作用：亲合作用分子对的结构部位上带有相反电荷时，产生静电引力。
6、配基密度
1、较低时，影响吸附效率，并且吸附不彻底。 2、过高时，多点竞争吸附，也会影响吸附效率。而
且对于洗脱的难度会更大。
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亲和沉淀纯化技术优点
1、溶液中进行，无扩散传质阻力，亲和结合速度快； 2、亲和配基裸露在溶液中，配基利用率高； 3、离心或过滤技术回收沉淀，规模放大； 4、可用于高粘度或含微粒料液中目标产物纯化。
3、而亲和沉淀是在亲和层析基础上建立起来。
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定义
1.亲和沉淀是利用蛋白质与特定的生物合成分子（免疫配位体、基质、辅酶等）之间高度专一的相互作用而设计出来的一种特殊选择性的分离技术。是蛋白质类生物大分子相互亲和作用与沉淀分离相结合的的分离纯化技术。
2.操作过程一次作用亲和沉淀二次作用亲和沉淀
2、其可抑制氢键的形成，破坏疏水性相互作用，从而减弱亲合作用。
3、另外，SCN-、I-和CIO4-等离子半径较大的离液阴离子存在下，疏水性相互作用降低。
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5、螯合剂
若亲合结合作用来源于亲和分子对金属离子形成的配位键，则加入乙二胺四乙酸（EDTA）等螯合剂除去金属离子，会使亲合作用消失。
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一次作用亲和沉淀存在的问题
1、要求配基与目标分子的亲和结合常数较高，沉淀条件难于掌握。适用于多价，特别是4价以上的蛋白质，与多配基偶联。

免疫亲和纯化和免疫沉淀

抗体亲和层析柱的制备：
抗体与固相基质的连接： 1、最常用的基质为蛋白A和蛋白G微珠，可与抗体的Fc功能区特异结合。 2、将抗体直接与一种活性微珠（表达活性的反应基团）连接。
抗体与微珠的结合方法
试剂优点缺点与抗体结合的基团
二甲基庚二酸酯 -NH2 蛋白A 抗体定向确切，粒柱还能与其他无关容易结合的抗体结合，昂贵
法固然可结合较多的抗原，但增加了洗脱的困难性。
只有当所需的最终产物为变性蛋白时，才选用识别多个表位的抗体。
免疫亲和纯化的关键：高亲和力与容易洗脱的优
化组合。
常见错误是将低亲和力和容易洗脱等同看待。
1．亲和层析支持物的选择:作为亲和层析支持物须符合以下要求：①非特异性吸附低；②液体通过时流速要快；③在各种pH和高浓度盐溶液中稳定；④必须有合适的、丰富的化学基团，能有效
芽糖、糊精以及糖浆等。
③ 医疗的需要：如用猪胰岛素治疗糖尿病。 ④ 基因工程的需要：DNA合成酶、RNA逆转录酶等。
超速离心是分离亚细胞及蛋白质大分子的有效手
段，往往是进一步纯化的第一次过筛。超速离心又分
差速离心和梯度离心。用超速离心或梯度离心分离和纯化抗原只是一种根据蛋白的比重特点分离的方法，除个别成分外，极难将某一抗原成分分离出来。目前仅用于少部分大分子抗原，如IgM、C1q、甲状腺球蛋白等，以及一些比重较轻的抗原蛋白如载脂蛋白A、B 等。对于大量的中、小分子量蛋白质，多不适宜用超速及梯度密度离心作为纯化手段。
影响免疫亲和层析纯化效果的因素
抗原初始相对浓度（即纯度）：是决定最终产物纯度极为重要的因素。抗原与抗体的亲和力：是免疫亲和纯化层析过程中最麻烦的问题。高亲和力抗体（>10-8 mol/L)能在1 h以内