分离工程计算题

1、溶菌酶在2.8mol/L 和3.0mol/L 硫酸溶液中的溶解度分别为1.2g/L 和0.26g/L ，试计算溶菌酶在3.5mol/L 硫酸铵溶液中的溶解度？

解：由Cohn 经验方程21lg ,2

Ci S KsI I Zi β=-=∑，得 ()()2211/22.821 2.828.4/I mol L

=⨯⨯+⨯-=12lg1.2s=lg 0.26=KsI KsI βββ=-=-，有K 1.1070

，有9.3781()

()2221/23.021 3.029/I mol L =⨯⨯+⨯-= 当在3.5mol/L 硫酸铵溶液中的溶解度为： ()()2231/23.521 3.5210.5/I mol L =⨯⨯+⨯-=，33lg 5.56810/S KsI g L β-=-=⨯

2、溶剂萃取分离A 和B 两种抗生素，初始水相中A 和B 的质量浓度相等，A 和B 的分配系数与其浓度无关，分别为10和0.1.利用混合、澄清式萃取操作，设每级萃取均达到分配平衡，并且萃取前后各相体积保持不变。（1）若采用一级萃取，萃取水相中90%的A ，所需相比（有机相与水相的体积比）为多少？此时有机相中A 的纯度（即A 占抗生素总质量的百分比）是多少？（2）若采用多级错流接触萃取，每级萃取用新鲜的有机相，相比均为0.5，计算使A 在有机相中的收率达到99%以上所需的最小萃取级数，并计算有机相中A 的实际最大收率和平均纯度？（3）若采用三级逆流萃取，计算使A 在有机相中的收绿城达到与第（2）问相同所需的相比。

解：（1）由1/1=0.99A A A A E E E ϕ-=+=，所以

又/,=9=10;/=0.9A A S F A A S F E K V V E K V V =且，所以

同理：=/=0.10.9=0.09B B S F E K V V ⨯ 所以1/10.083B B B E E ϕ-=+≈

又因初始水相质量浓度A=B ，故A 的纯度为：0.9/(0.90.083)91.6%+≈

（2）/100.55A A S F E K V V ==⨯= ，=/=0.10.5=0.05B B S F E K V V ⨯

由()n n n 116-111,1-==1-0.99(1)66n n A n E E ϕϕ+--=

≥+得 则6100,3n n ≥≥，即可，故最小萃取级数为3

当n 大于等于3时，有机相中A 的最大实际收率为：3

3111/699.5%A ϕ-=-≈

此时B 的收率为33111/1.0513.6%B ϕ-=-≈

故平均纯度为0.995/(0.9950.136)0.88+≈ （3）131199.5%,/1

n A A S F n E E E K V V E ϕ++--===-，所以,故此时相比为0.55

()()

1/2

211222S F m m N R m F m F -=++，0(1)R V V mF =+ 3、 某凝胶过滤介质的排阻极限为200000，填充柱体积为100ml ，用其测得的A 和B 两种蛋白质的洗脱体积分别为58ml 和64ml ，相对分子质量2×10 6的蓝色葡聚糖的洗脱体积为40ml 。（1）试计算A 和B 的分配系数；（2）若在流速下用A 和B 两种蛋白质溶液测得该凝胶过滤色谱柱的理论板当量高度为0.3mm ，且洗脱曲线呈Gauss 分布，在此流速下要使微量的AB 混合溶液的分离度达到1.3，此GFC 柱的最小填充高度应为多少？

解：（1）由公式00()R t V V m V V =+-，又由题意得0100,40Vt mL V mL ==，故 A ：58R V mL =，由5840(10040)0.3A A m m =+-⇒=

B ：64R V mL =，同理6440(10040)0.4B B m m =+-⇒=

（2）由洗脱曲线呈Gauss 分布，则有：212()/12S R R R W W θθ=-+

又因为平均洗脱时间0/R R Q HMF V V ==，得10/58/40 1.45R R Q V V ===

20/64/40 1.6R R Q V V ===

又因为底线处切线峰宽W ==

计算得：14/ 5.8/

R W V V ==

，24/ 6.4/R W V V ==

将上诉代入分离度公式有： 1.32795S R N =

=⇒≈ 又因为L HETP H =，则0.32795838.5L HETP H mm =⨯=⨯=