制药分离工程第8~15章

第8章 膜分离

考点：概念，优点，根据孔径大小分的几种膜分离技术的区别及其特点和概念，浓差极化的概念，影响超滤速度的因素.

8.1 概述

● 膜分离的特点：与传统分离过程相比，具有无相变、设备简单、操作容易、能耗低和对

处理物料无污染等优点。(考点、作业)

● 几种膜过滤过程特征比较： 膜分离过程 驱动力（压力差）/MPa 传递机理 透过膜的物质

被膜截留的物质 膜的类型 微滤（MF ） 0.01~0.2 颗粒大小形状

水、溶剂和溶解物 悬浮物、细菌类、微粒子 多孔膜 超滤（UF ）

0.1~0.5

分子特性、大小形状 溶剂、离子和小分子 生物制品、胶体和大分子

非对称膜

反渗透（RO ） 1.0~10 溶剂的扩散传递 水、溶剂 全部颗粒物、溶质和盐 非对称膜复

合膜 纳滤（NF ）

0.5~2.5

离子大小和电荷

水、溶剂

溶质、二价盐、糖和染料

复合膜

8.2 超滤

● 超滤：是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05μm~1nm 之间，实际应用

中一般不以孔径表征超滤量，而是以截留分子量（MWCO ，又称切割分子量）来表征。(考点、作业)

● 浓差极化：当溶剂透过膜，而溶质留在膜上时，膜面上溶质浓度增高，这种膜面上溶质

浓度高于主体中溶质浓度的现象称为浓差极化。浓差极化可造成膜的通量大大降低，对膜分离过程产生不良影响。（错流过滤可减少浓差极化。）(考点、作业)

● 影响超滤速度的因素(考点)：

除了膜性能外，影响超滤速度的因素还有很多。

1) 压力的影响：当压力降低时，通量J 较小，膜面上尚未形成浓差极化层，此时，J 与膜

两侧的压力差Δp 成正比。当压力逐渐增大时，膜面上开始形成浓差极化层，J 随Δp 增大的速度开始减慢。当压力继续增大，浓差极化层达到凝胶层浓度，J 不随Δp 而改变，因为当压力继续增大时，随暂时可使流量增加，但凝胶层厚度也随之增大，即阻力增大，而使通量回落。 2) 进料浓度的影响：进料浓度对通量也有影响，当形成凝胶层后，由式b

g m c c K J ln

可知，

J 应和lncb 成线性关系，且当J=0时，cb=cg ，即对某一特定溶质的溶液来说，不同温

度和膜面流速下的数据应汇集于浓度轴上一点，该点即为凝胶层浓度。

3) 温度的影响：一般来说，温度升高导致通量增大，这是因为温度升高使溶液黏度降低和

扩散管系数增大。

4)流速的影响：在超滤中，为减少浓差极化，通常采用错流操作。增大料液流速会减小浓

差极化层厚度，从而使通量增大，或者说，流速增大可使传质系数增大，因而通量增大。

8.3 微滤、纳滤和反渗透简介

●概念(考点)：

微孔过滤（微滤）是以静压差为推动力，利用膜的“筛分”作用分离的膜过程。

反渗透：是与自然渗透过程相反的膜分离过程。渗透和反渗透是通过半透膜来完成的。

在浓溶液一侧施加比自然渗透压更高的压力，迫使浓溶液中的溶剂反向透过膜，流向稀溶液的一侧，从而达到分离提纯的目的。

纳滤：又称低压反渗透，是膜分离技术的一个新兴领域，其分离性能介于反渗透与超滤之间，允许一些无机盐和某些溶剂透过膜，从而达到分离目的。

●超滤、微滤、纳滤和反渗透的特点（见作业8-6）

第九章吸附（重点）

考点：吸附分离过程（三个过程），常用吸附剂（基本性能、如何选择、怎么再生）

9.1 概述

●吸附：吸附是指在一定的操作条件下，流体与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多

种组分传递到多孔物质外表面和微孔内表面并附在这些表面上的过程。

9.2 吸附分离原理状态

●吸附作用机理：固体表面分子或原子所处的不同于固体内部分子或原子所处的状态。分

子内是平衡的。而界面上的分子同时受到不相等的来自两相的分子的作用力，因此界面上所受到的力是不对称的，作用力的合力方向指向固体内部，能从外界吸附分子、原子或离子，并在其表面形成多分子层或单分子层。（作业）

●吸附过程的分类（考点、作业）：

（1）根据操作方式分：

①变温吸附分离

②变压吸附分离

③变浓度吸附分离

④色谱吸附分离

⑤循环吸附分离技术

（2）按照作用力的本质即按照吸附质和吸附剂的作用的不同，分：（考点）

①物理吸附:吸附剂和吸附质通过分子间范德华力产生的吸附作用称为物理吸附。物理吸附无选择特异性，但随着物系的不同，吸附量有较大差异。不需要较高活化能。通常是可逆的，即吸附和解析可同时进行。特点：吸附区域为自由界面；吸附层为多层；吸附是可逆的；吸附的选择性较差。

②化学吸附：固体原子表面的价态为完全被饱和，还有剩余的成键能力，导致吸附剂与吸附质之间发生化学反应而产生吸附作用，称为化学吸附。选择性强，需要一定的活化能，只能是单分子层吸附。特点：吸附区域成为未饱和的原子；吸附层数为单层；吸附过程是可

逆的；吸附的选择性好。

③交换吸附：吸附剂表面如果由极性分子或离子组成，则会吸引溶液中带相反电荷的离子，形成双电层，同时在吸附剂和溶液间发生离子交换，这种吸附叫做交换吸附。特点：吸附区域为单层或多层；吸附过程可逆；吸附的选择性较好。

综述，物理吸附在分离过程中应用最广，化学吸附较少，交换吸附在生物工程的下游技术中得到越来越广泛的应用。

●物理吸附和化学吸附的主要区别（作业）

理化指标物理吸附化学吸附

吸附作用力范德华力化学键力（多为共价键）

吸附热近似等于气体凝结热，较小，

ΔH＜0 近似等于化学反应热，较大，ΔH＞0

选择性低高

吸附层单或多分子层单分子层

吸附速率快，易于平衡慢，不易平衡

可逆性可逆不可逆

发生吸附温度低于吸附质临界温度高于吸附质沸点

●常用吸附剂（考点，选择题，详细看见课本152）：

有机吸附剂：活性炭、吸附树脂、纤维素、聚酰胺等；

无机吸附剂：硅胶、氧化铝、沸石等。

活性炭和大孔树脂在制药中应用较多。

1)活性炭：非极性吸附剂。主要用于分离水溶性成分，例如氨基酸、糖类等。其吸附作用

在水溶液中最强，有机溶剂中较弱。

2)硅胶：极性吸附剂。天然——硅藻土，人工合成——硅胶。酸性吸附剂，适用于中性或

酸性成分的层析。弱酸性阳离子吸附剂，可通过离子交换吸附碱性化合物。

3)氧化铝：广泛应用于生物碱、核苷类、氨基酸、蛋白质及维生素、抗生素等物质的分离，

尤其适用于亲脂性成分。碱性极性吸附剂。对于分离生物碱类的分离较为理想。但碱性氧化铝不宜用于醛、酮、酯、内酯等类型的化合物分离。不宜用于酸性成分分离

4)聚合物吸附剂：只有多孔骨架，没有交换基团。常用域微生物制药行业，分离抗生素或

维生素等。

5)沸石：沸石分子筛-沸石，强极性的吸附剂。它是一种硅铝酸金属盐的晶体，对极性分

子有很大的亲和能力。对外来物的吸附力远超其他吸附剂。用于石油馏分的分离、各种气体和液体的干燥，如分离二甲苯，空气中分离氧气。

●影响吸附的因素（见作业9-4）

9.3 吸附剂的再生（考点）

吸附剂的再生：是指在吸附剂本身不发生变化或变化很小的情况下，采用适当的方法将吸附质从吸附剂中除去，以恢复吸附剂的吸附能力，从而达到重复使用的目的。

常用方法：

1)溶剂洗涤：对于性能稳定的大孔聚合物吸附剂，一般用水、稀酸、稀碱或有机溶剂就可

以实现再生。

2)加热：大多数吸附剂，如硅胶、活性炭、分子筛等。

3)其他：还可通过化学法、生物降解法。工业上多采用水蒸气（或惰性气体）吹扫的方法。

第十章离子交换

考点：影响扩散的因素，离子交换剂，各种概念，性能指标，不考计算和设备

10.1 概述

●离子交换法：应用合成的离子交换树脂等离子交换剂作为吸着剂，将溶液中的物质，依

靠库仑力吸附在树脂上，发生离子交换后，再用合适的洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离、浓缩、提纯的目的，是一种利用离子交换剂与溶液中离子之间所发生的交换反应进行固液分离的一种方法。（作业）

10.2 离子交换剂

●离子交换树脂：指能在溶液中交换离子的固体，可分为三个部分，一是交联放入具有三

维空间立体结构的网状骨架，通常不溶于酸、碱和有机溶剂。化学稳定性良好；一部分是联结在骨架上的功能基团(活性基团)；另一部分是活性基团所携带的相反电荷的离子，称为可交换离子。

●无机离子交换剂：主要是一些具有一定晶体结构的硅铝酸盐。最具代表的事沸石类。沸

石的晶格由SiO2、Al2O3的四面体构成。（考点）

●合成无机离子交换剂：主要有合成沸石（熔融型沸石和凝胶型沸石）和分子筛。（考点）●离子交换树脂：离子交换树脂是一种具有活性交换基团的不溶性高分子共聚物。由惰性

骨架、固定基团和可交换离子三部分组成。按活性基团不同可分为阳离子树脂和阴离子树脂。（作业）

●几种离子交换树脂：

1)强酸性阳离子交换树脂：这类树脂通常连有磺酸基，其酸性相当于硫酸，因此类似于固

体硫酸。吸水性强，是一种广谱性阳离子交换树脂。

2)弱酸性阳离子交换树脂：带有-COOH、-AsO3H2,SeO3H2等功能团。

3)强碱性阴离子交换树脂：带有季铵基。4

4)弱碱性阴离子交换树脂：活性基团有伯胺、仲胺和叔胺。

5)螯合树脂：根据络合反应的原理，将某些螯合基团引入树脂的结构中，该种螯合基团与

待分离的离子间，既可以既可以形成离子键，又可以形成配位键。形成的环状络合物在结构上类似于螃蟹的两只大螯牢牢地夹住一个猎物。选择性很高，适用于采用常规方法难以处理的某些贵金属、稀有金属、稀土金属的提取与精制。（考点）

6)两性树脂：将两种阳、阴离子基团一起连接在树脂骨架上，构成两性树脂。两只功能集

团发挥各自的作用，分别进行阳离子和阴离子交换。（考点）

7)蛇笼树脂：与两性树脂类似，即在同一树脂颗粒内含有两种聚合物，分别带有阳、阴离

子功能团。这种树脂传质通道短，交换速度快，只需大量水冲洗即可恢复其交换能力。

8)氧化-还原树脂：这类树脂带有氧化-还原基团，可与周围的活性物质发生氧化还原反应。

3.性能指标（考点，见作业10-4）

10.3 分离原理

●影响膜扩散速度的因素

1)浓度：扩大溶液中离子的浓度，可增大扩散速度。

2)温度：温度对膜扩散和颗粒扩散的影响大体相同，每升高1℃，扩散速度将增加3%~5%。

3)搅拌速度：搅拌可使膜扩散速度增加.

●影响颗粒扩散速度的因素（考点）

除了浓度、温度外还有以下。

1)电荷的影响：对于阳离子，每增加一个电荷，内扩散速度将降低10倍。阴离子电荷的

增减对内扩散速度的影响交系较小，一般每增加一个电荷，内扩散速度大约降低2~3倍。

2)树脂的交联度：交联度低的树脂内扩散速度大，这是因为交联度低的树脂网眼大，阻力

小，便于扩散。树脂的交联度对阴离子的内扩散速度影响不大，但对阳离子的影响较大。

3)颗粒半径：颗粒越小，外扩散和内扩散都越快。颗粒扩散速度与树脂颗粒大小的平方成

反比。但颗粒过小，导致离子交换柱的阻力增大，密度增大，从而影响速度。因此要选择适当大小的交换剂颗粒。

4)交换容量：离子的内扩散速度随着树脂交换容量的增加而降低。

5)活泼基团的性质：颗粒扩散速度与活泼基团的数目和性质有关。强酸（或碱）性的阳（或

阴）离子交换树脂的交换速度是非常快的，但是，在H+（或OH-）式的弱酸性（或弱碱性）阳（或阴）离子树脂是非常慢的。羧酸型也很慢。外界溶液中离子的浓度也会影响外扩散和内扩散速度。

●各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？（作业）

第十一章色谱分离过程

考点：色谱分离的优点、概念，保留值和分离度的概念和计算

11.1 概述

●色谱分离的优点（考点、作业）：

1)应用范围广：从极性到非极性、小分子到大分子、无机到有机即生物活性物质、热稳定

到热不稳定的化合物都可以用色谱法分离。尤其是生物大分子分离和制备方面，是其他方法无法替代的。

2)分离效率高：若用理论板数来表示色谱柱的效率，每米柱长可达几千至几十万的塔板数，

特别适用于极复杂混合物的分离，且通常收率、产率和纯度都较高。

3)操作模式多样：在色谱分离中，可通过选择不同的操作模式，以适应各种不同样品的分

离要求。

4)高灵敏在线检测：在分离和纯化过程中，可根据产品的性质，应用不同的物理和化学原

理，采用不同的高灵敏度检测器进行连续的在线检测，从而保证了在达到要求的产品纯度下，获得最高的产率。

11.3 色谱的分类

● 以流动相状态分类：（作业）

用气体为流动相的色谱称为气相色谱（GC ）; 用液体作为移动相的色谱称为液相色谱（LC ）;

以超临界流体作为移动相的色谱称为超临界流体色谱（SFC ）。

再根据固定相状态的不同，可以继续将气相色谱分为气-固色谱（GSC ）和气-液色谱（GLC ）。同理，液相色谱可分为液-固色谱（LSC ）和液-液色谱（LLC ）。

11.4 色谱分离过程基础理论

● 保留值：通常以保留时间t r 及容量因子k ‘来表示。

保留时间：从进样开始到柱后出现样品的浓度极大值所需的时间为保留时间。用t r 表

示。

容量因子k ‘（分配比、分配容量）：指在一定的温度和压力下，组分在固定相和流动相

之间达到平衡时的质量之比。

m

m

t t k -=

=

r m s t q q '）溶质在流动相的量（）溶质在固定相的量（ ● 分离度：相邻色谱峰峰顶之间的距离除以此二色谱峰的平均宽度。以R 表示。（考点）

2

121122)(2/1b b r

b b r r t t t R ????+?=

--=

（t r 单位min ，w b 单位cm ） 当R=1时，两色谱峰的分离程度可达94%；当R=1.5，另个色谱峰已完全分离。一般以R ≥1作为色谱能较好分离的判据。

11.5 气相色谱仪及其应用

气相色谱仪是以惰性气体（又称载气）作为流动性，以固定液或固体填充剂作为固定相的色谱设备。

气相色谱仪构成：气路、进样、分离、检测、数据处理五大系统。

第十二章 结晶过程（重点）

考点：结晶的优点和特点，均一性等概念，中间粒度和变异系数的概念，相平衡和介稳区，结晶的两个过程，影响晶体形成的因素，溶液结晶过程（5种方法，间歇和连续结晶的优缺点）与设备（要不要呢？）

12.1 概述

● 结晶：是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。 ● 与其他化工分离单元操作相比，结晶过程具有以下的特点：（考点，见作业12-1） ● 结晶过程可分为溶液结晶、熔融结晶、沉淀结晶和升华结晶。其中前三种是制药工业中

最常采用的结晶方法。

● 晶体结构与特征：（考点） 晶体：晶体是内部结构中的质子（原子，离子，分子）做三维有序规则排列的固体物质。 晶体的自范性：晶体具有自发地生长成为结晶多面体的可能性，即晶体经常以平面作为

与周围介质的分界面，这种性质称为晶体的自范性。

晶体的均匀性：晶体中每一宏观质点的物理性质和化学组成以及每一宏观质点的内部晶格都相同，这种性质叫做晶体的均匀性。

各向异性：晶体的几何特性和物理效应一般来说常随方向的不同而表现出数量上的差异，这种性质称为各向异性。

●晶体的粒度分布：（考点）

晶体粒度分布（CSD）：指不同粒度的晶体质量（或粒子数目）与粒度的分布关系。

中间粒度（MS）：筛下累计质量分率为50%对应的筛孔尺寸值。

变异系数（CV）：为一统计量，与Gaussian分布的标准偏差相关，定义为：

% 50

% 16

% 84 2)

( 100

r r

r CV -

=（r m为筛下累计质量分数为m时的筛孔尺寸）

对于一个晶体样品，MS越大，表示其平均力度大大；CV值越小，表明其粒度分布越均匀。

●结晶过程：两个步骤：成核和晶体成长。都以溶液的过饱和度（或溶液的过冷度）作为

推动力。其大小直接影响成核和晶体生长过程的快慢，而这两个过程又影响者晶体产品的粒度分布和纯度。

12.2 结晶过程的相平衡及介稳区

●溶解度：固体逾期液体达到固液相平衡时，单位质量的溶剂所能溶解的固体的量。（作

业)

●如何根据溶解度曲线选择结晶工艺？（作业）

物质的溶解度特征对于结晶方法的选择起决定性作业。对于溶解度随温度变化较大的物质，适合冷却结晶方法分离；对于溶解度随温度变化较小的物质，适合蒸发结晶方法分离等。

●两组分物系的固液相图特征（考点，相图看课本）：

1)低共溶性

2)固体溶液型

3)化合物形成型

4)晶体转变型

●溶液的过饱和与介稳区（考点）

过饱和度：同一温度下，过饱和溶液与饱和溶液的浓度差。

超溶解度曲线：溶液过饱和且能自发产生晶核的浓度曲线。

稳定区：AB线以下的区域，未达到饱和，没有结晶的可能。

过饱和区：AB线以上的区域。此区分为两部分：介稳区：AB和CD线之间，不会自发形成晶核，但若在溶液中加入晶种，晶种就会长大，还会引发二次成核；不稳区：CD线以上，能自发形成晶核。

结晶过程应尽量控制在介稳区内进行，以得到平均粒度较大的结晶产品，避免产生过多晶核而影响最终产品的粒度。

（AB——具有正溶解度特性的溶解度曲线，CD——超溶解度曲线）

12.3 结晶过程的动力学

●初级成核：在没有晶体存在的条件下自发产生晶核的过程。

●二次成核：在已有晶体的条件下产生晶核的过程。

●晶体生长过程有以下三个步骤组成：

①待结晶溶质借扩散作用穿过靠近晶体表面的静止液层，从溶液中转移至晶体表面；

②到达晶体表面的溶质嵌入晶面，使晶体长大，同时放出结晶热；

③放出来的结晶热传导至溶液中。

12.4 溶液结晶过程与设备

●溶液结晶:晶体从过饱和的溶液中析出的过程。

溶液结晶类型:冷却结晶法、蒸发结晶法、真空冷却结晶法、盐析(溶析)结晶法、反应结晶法。（考点）

1)自然冷却法：将热的结晶溶液置于的结晶釜中，靠大气自然冷却而降温结晶。设备：内

循环式间壁冷却结晶器、外循环式间壁冷却结晶器

2)蒸发结晶:使溶液在常压或减压下蒸发浓缩而达到过饱和的结晶过程。适用于溶解度随

温度降低而变化不大或具有逆溶解度特性的物系。

3)真空绝热冷却结晶：使溶剂在真空下闪急蒸发而使溶液绝热冷却的结晶法。适用于具有

正溶解度特性而溶解度随温度的变化率中等的物系。

4)盐析(溶析)结晶：向溶液中加入某些物质，以降低溶质在原溶剂中的溶解度，产生过饱

和度的方法。

5)反应结晶：气体与液体或液体与液体之间发生化学反应以产生固体沉淀，固体的析出是

由于反应产物在液相中的浓度超过了饱和浓度或构成产物的各离子的浓度超过了溶度积的结果。

●典型的溶液结晶器：

1)强迫外循环结晶器：结晶器可用于间接冷却法、蒸发法及真空冷却法结晶过程。特点：

生产能力很大，泵所需的压头较高，循环晶浆中晶体与叶轮之间的接触成核速率较高。

循环量较低，产品平均粒度较小，粒度分布较宽。

2)流化床结晶器：特点：过饱和度产生的区域与晶体成长区分别设置在结晶器的两处，循

环液中基本上不含晶粒，从而避免发生叶轮与晶体间的接触成核现象，结晶室的粒度分级作用，使这种结晶器所生产的晶体大而均匀。

3)DYB结晶器：具有导流桶及挡板的结晶器的简称。晶浆内循环结晶器。用于真空冷却

法、蒸发法、直接接触冷冻法以及反应结晶法等多种结晶操作。

●连续结晶操作与间歇结晶操作的比较（考点）

（1）连续结晶操作的优点：

a.连续操作的结晶器单位有效体积的生产能力比间歇结晶器的高数倍至十数倍之多，占地

面积也较小；

b.连续操作过程的操作参数是稳定的，而间歇操作需要不断调整其操作参数，因此连续结

晶过程的产品质量比较稳定，而间歇结晶的存在批间差异；

c.冷却法及蒸发法结晶（真空冷却法除外）采用连续操作时操作费用较低；

d.连续结晶操作所需要的劳动量相对较少。

（2）间歇结晶操作的优点：

a.设备相对简单、热交换器表结垢现象不严重；

b.对于某些结晶物系，只有采用间歇结晶操作才能生产出指定纯度、粒度分布及晶型的合

格产品；

c.间歇结晶操作产生的结晶悬浮液可以达到热力学平衡态，而连续结晶操作的结晶悬浮液

不可能完全达到平衡态。

（3）在制药行业一般采用间歇结晶操作，以便于批间对设备进行清理，可防止产品的污染，保证产品的高质量，同样对于高产值低批量的精细化工产品也适宜采用间歇结晶操作。

●连续结晶器的操作有以下几项要求：控制符合要求的产品粒度分布；结晶器具有尽可能

搞得生产强度；尽可能降低结晶垢的速率，以延长结晶器正常运作的周期；及维持结晶器的稳定性。为了使结晶器具有良好的操作性能，往往采用“细晶消除”、“粒度分级排料”、“清母液溢流”等技术，使结晶器成为“复杂构型结晶器”。（需要概念吗？）

12.5 熔融结晶过程及设备

●熔融结晶：是根据待分离物质之间凝固点的不同而实现物质结晶分离的过程。

●熔融结晶与溶液结晶过程的比较：（考点）

项目溶液结晶过程熔融结晶过程

原理冷却或除去部分溶剂，使溶质

从溶液中结晶出来利用待分离物质之间凝固点的不同而实现物质结晶分离

操作温度取决于物系的溶解度特性在结晶组分的熔点附近

推动力过饱和度过冷度

过程的主要控制因素传质及结晶速率传热、传质、及结晶速率

目的分离，纯化，产品晶粒度分离，纯化

产品形态呈一定分布的晶体颗粒液体或固体

结晶器型式釜式为主釜式或塔式

●熔融结晶设备：塔式结晶器、通用结晶器（苏尔寿MWB结晶器、布朗迪提纯器）

第十三章电泳技术

考点：电泳技术的优点、影响电泳迁移率的因素、电泳的技术问题和对策

13.1 概述

●电泳：是指带电荷的供试品(蛋白质、核甘酸等)在惰性支持介质中(如纸、醋酸纤维素、

琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等)在电场作用下向其对应的电极方向按各自的速度进行泳动，使组分分离成狭窄区带，用适宜的检测方法记录其电泳区带图谱或计算其百分含量的方法。电泳技术是实验室中分析、鉴定和分离技术之一。

13.3 电泳技术分类

●影响电泳迁移率的因素（考点）

1)电场强度：电场强度是指单位长度(cm)的电位降．也称电势梯度。根据电场强度不同，

将电泳分为常压电泳(2-10V/cm)和高压电泳(20-200V/cm)。电场强度高，带电质点的迁移率加速，因此省时，但会产生大量热量。

2)溶液的pH值：溶液的pH值决定被分离物质的解离程度和质点的带电性质及所带净电荷

量。溶液的pH值离pI越远，质点所带净电荷越多，电泳迁移率越大。

3)溶液的离子强度：一方面，电泳液中的离子浓度增加时会引起质点迁移率的降低。原因

是带电质点吸引相反电荷的离子聚集其周围，形成一个与运动质点电荷相反的离子氛,离子氛不仅降低质点的带电量，同时增加质点前移的阻力，甚至使其不能泳动。另一方面，离子浓度过低，会降低缓冲液的总浓度及缓冲容量，不易维持溶液的pH值，影响质点的带电量，改变泳动速度。

4)电渗：在电场作用下液体对于固体支持物的相对移动称为电渗。因固体支持物多孔，且

带有可解离的化学基团，因此常吸附溶液中的正离子或负离子，使溶液相对带负电或正电。应尽可能选择低电渗作用的支持物以减少电渗的影响。

13.4 电泳的技术问题和对策（考点）

电泳的目的是将混合物中各个组分进行分离，有效措施是增大各组分电泳迁移速率的差异。影响迁移速率的主要因素有：各组分的分子净电荷数、分子量、电泳系统介质的有效黏滞度。而这三个因素又受控于电泳时的条件

a.由于蛋白质的静电荷主要取决于电泳缓冲液的ph值，英雌赢仔细调整和控制电泳缓冲

液的ph，尽可能使各组分的静电荷数差异加大，一般控制溶液pH4.5-9.5范围内。

b.选择适当的缓冲系统，包括缓冲剂种类、浓度和其他电解质浓度。

c.表面活性剂会强烈破坏蛋白质分子之间的非共价作用，阻止蛋白质分子间的相互作用，

同时也消除了不同蛋白质分子的原有电荷差异。

d.控制电泳系统介质的有效黏滞度

e.电泳过程的产热问题：会引起A、蛋白质变性;B、引起区带扩散，降低分辨率。最常采

用的办法是将电泳产生的热量从电泳系统中移出，保持电泳温度恒定。

第十四章手性分离

考点：手性药物、手性药物的制备

14.1 概述

●手性药物：当药物分子中碳原子上连接4个不同基团时，该碳原子称为手性中心，相应

的药物称为手性药物。（考点）

●手性药物对映体在人体内的药理活性、代谢过程和毒性存在着显著差异。（作业）

1)对映体药代动力学差异：主要表现在药物的吸收、分布、代谢、转化在体内的整个过程，

会直接影响药物的临床药效和毒副作用。

2)对映体的药效学差异：手性药物对对映体间的药效学差异主要包括以下情况。

a.只有一种对映体具有所要求的药理活性，而另一种没有药理作用。如降压药氨氯地平。

b.对映体的两个化合物都具有等同或近似等同的药理活动。如抗癌药物环磷酰胺。

c.两种对映体具有不同的药理活性。如沙利度胺。

d.对映体药理活性相同但作用程度不同。如促尿酸排泄作用的利尿药茚达利酮。

14.2手性药物的制备方法（考点）

获得单一手性物质的方法如下：

1)手性源合成法：是以手性物质为原料合成其他手性化合物。有机化学家最常采用的方法，

但手续多，成本高。

2)不对称合成法：在催化剂或酶的作用下合成得到过量的单一对映体化合物的方法。化学

不对称合成合成高旋光收率的反应有限，所得产品纯度不高；生物不对称合成具有很高的对映选择性，反应条件温和，但对第五要求高，反应慢，产物分离困难，因而应用有限。

3)混旋体拆分法：是在手性助剂的作用下，将混旋体拆分为纯的对映体。这种方法被广泛

使用。是目前获取单一手性物质的主要途径。拆分手性化合物的方法主要有结晶法、化学拆分法、酶法、萃取法、色谱法、膜分离等。

第十五章干燥和造粒

考点:干燥的基本原理、相对湿度、湿比容、露点等的概念、干燥的两个过程及其受什么控制、哪些因素有助于干燥、水分的形式、造粒的目的及常用方法、喷雾干燥和流化床干燥得特征、干燥器选型时应考虑的因素、液相凝聚造粒法的三种方法

15.2 干燥过程的基本原理

●湿空气的基本性质（考点）

相对湿度：在一定的温度和压力下，湿空气的实际蒸汽压与相同温度下的饱和蒸汽压之

比。

湿空气比容：在一定的温度、压力下，1kg 干空气及其所携带的水蒸气所占的体积。

）

干空气（）

水蒸气（）干空气（kg m m v 33+=

H 露点：使不饱和的湿空气在总压和绝对湿度不变的情况下，冷却到饱和状态的温度为该

时空气的露点温度。达到露点继续冷却就会有水露出现。此时湿空气的相对湿度为100%。

干球温度：用普通温度计测得的温度。

湿球温度：对于水蒸气-空气系统，湿球温度等于绝热饱和温度。

绝热饱和温度：在一个绝热系统中，湿空气与液体接触足够长的时间，气液达到分离，

湿空气便达到饱和。此时，气相和液相为同一温度。在达到平衡过程中，气相显热的减少等于液体气化所需要的潜热，因而在该过程中维持焓不变。此时的平衡温度为绝热饱和温度。

● 湿物料的性质：

湿物料按其结构与水的结合方式可分为以下三类：毛细管多孔体、胶体、毛细管多孔胶体。

水分与物料结合的方式，可分为化学结合、物理化学结合、机械结合。（考点） a. 化学结合水：水以化学力与固体结合，水分存在于物料的分子中，如含有结晶水的物料，

这种水难以用干燥除去。

b. 物理化学结合水：即吸附结合水，这种结合水一般由氢键和范德华力与固体结合。

c. 物理机械结合水：水分在物料毛细管内形成的表面张力与固体相结合。水分的蒸发比较

容易。

● 干燥曲线与干燥速率：从干燥速率曲线可知，在干燥过程中存在一个恒速干燥阶段和降

速干燥阶段。恒速干燥速率主要受外部传热传质控制；在降速干燥阶段，主要受物料内部湿分的内扩散和传热控制。（考点、作业）

● 单颗粒干燥动力学模型：

1) 恒速干燥阶段：一些含水率高的的物料，在干燥开始有一个干恒速燥阶段，特征为：在

一定的干燥条件下，物料的干燥速率与物料的类型无关，在同一条件下自由水分的蒸发速率相同。此阶段的干燥速率取决于：热空气温度与物料表面温度的差值；热空气速率；热空气的湿度。 2) 降速干燥阶段：此阶段物料表面的蒸发速率大于物料内部水分的扩散速率，干燥为内扩

散控制，与外界条件无关。因此干燥速率下降，物料温度升高。

15.4 干燥造粒技术

● 干燥过程：任何将细粉粒聚成较大实体或将溶液、熔融液分散成液滴经蒸发、冷却形成

固体颗粒的过程都可成为造粒过程。

● 造粒的目的：（考点）

① 在片剂压制及丸剂制造过程中可减少粉尘损失；

②在提高物料的填装密度和改善物料的流动性，便于配料、混合、定量包装、服用等；

③便于控制产品性质、溶解速度、孔隙率、比表面积等；

④改善产品的外观形状。

●常用的干燥造粒方法：（考点、见课本263页）

●喷雾干燥造粒的特征（特点）（考点）：？？？

优点：

1)由于液体经雾化后形成极小液滴，加大了干燥得表面积，因而大大加快了干燥速度；干

燥后的粉末极细，无需再进行粉碎从而缩短了加工工序；

2)液滴水分蒸发吸收了大量热量，周围空气温度下降，适合于热敏性物质的干燥；

3)容易调节和控制产品的质量指标。

缺点：

1) 消耗的干燥介质多，热量消耗大，热效率低；

2) 溶液雾化成液滴需要较高的压力和大量空气的输送，动力消耗大；

3) 喷雾干燥得到的物理颗粒较小，流动性较差，制剂时要加工成流动性大的颗粒。

●流化床干燥造粒的特征（特点）（考点）：在同一设备内可同时完成蒸发、结晶/固化、

干燥、冷却、造粒、包衣等过程；可实现生产过程连续自动化；流化床干燥可防止浸出液在最后蒸发浓缩时的严重结垢问题；流化床具有良好的传热传质特性，蒸发表面和速率大，不产生过热现象。

●流化床造粒机理：将溶液或熔融液经喷嘴雾化后涂敷与颗粒表面，在流化气的作用下经

蒸发、冷却、固化使颗粒逐步增大。颗粒的生长机理分为以下几种，及其工艺条件：（作业）

①涂层式生长：流化气速较大、初始颗粒较大

②涂敷式生长：流化气速较大

③团聚式生长：流化气速较小、喷涂的黏合剂或溶液的量及浓度较大

●干燥器选型时应考虑的因素（考点）

1)加热方式

a.对流：对流适用于颗粒物料、膏状物料的干燥。这类干燥器叫直接加热干燥器。对流干

燥器中由于热量随气体大量逸出，热损失很大，因此热效率低。

b.传导：传到或间接加热干燥器，适用于薄层物料和教师物料的干燥。对热敏性物料建议

用真空条件操作。相对于对流干燥器，由于需要的空气量较少所以热损失较小，热效率高。

c.辐射：主要指电磁辐射、太阳能辐射和微波。太阳能辐射吸收的能力取决于入射能的波

长，如远红外辐射适用于涂膜、薄型带状物和膜的干燥。微波适用于容积性物料的加热物料。此种干燥技术投资高，操作费用大，一般用于干燥高产值产品。

2)工作温度和压力：大多数干燥过程在常压下操作。真空操作仅仅是物料必须在低温、无

氧或温度较高时产生异味的情况下采用。提高温度对干燥最有效，在给定的蒸发量时，所需的气量小，设备小。干燥温度视物料而定。

3)物料形态及特征：选择干燥器的基础是物料特征。物料对热的敏感性决定了物料的上

限温度。在干燥时对干燥制品的形状、质量是否有影响，是否有表面硬化、收缩等现象，物料是否有毒性，都是选择干燥器时要考虑的问题。

15.5 液相凝聚造粒法

三种方法（考点）：

1.凝聚法：将药物分散在一种高分子材料的水溶液中（乳化或悬浮），然后加入凝聚剂，

由于凝聚剂与高分子材料胶粒上的水合膜中的水结合，使高分子的溶解度降低，进而产生相分离形成微球或微囊。常用高分子材料为明胶、海藻酸盐、乙基纤维。x

2.溶剂-非溶剂法：在某种聚合物溶液中，加入一种对该聚合物微非溶剂的液体（不溶的

溶剂），引起相分离而将药物包成微囊。本法使用的药物可以使水溶性的、亲水性的固体或液体药物，但必须对聚合物的溶剂和非溶剂均不溶解，也不反应。

3.液中干燥法：从乳状液中除去分散相挥发性溶剂以制备微球、微囊的方法叫做液中干燥

法。其包括两个基本过程：溶液萃取过程和溶剂蒸发过程。按操作。可分为连续干燥法、间歇干燥法和复乳法。