生物分离工程孙彦14章部分答案

1.0-10MPa
0.1-1.0MPa
0.05-0.5MPa
盐、氨基酸、糖的 蛋白质、多肽、多糖的 菌体、细胞和
浓缩；淡水制造 回收浓缩；分离病毒
病毒的分离
进水水质TDS、 水通量
截留相对分子质量 膜平均孔径
膜的选择性透过、筛分原理
相同点 传质推动力
压差
通量模型
科泽尼方程，浓度极化或凝胶极化模型
第四章 膜分离 4.2
所以Cohn方程为：log S 9.378 1.107 I
第三章 初级分离
当C3＝3.5 mol时， I3＝1 / 2 （2 3.512＋3.5 22） ＝10.5 mol / L 所以log S3 9.378 1.107 10.5 2.246 g / L 即S3＝5.6810－3 g / L
这次的作业，有好几位同学证明题没有做
第四章 膜分离
4.1
反渗透（RO）
超滤（UF）
微滤（MF）
结构
无明显孔道、海绵 有明显孔道、多为指 有明显孔道、弯 状结构，不对称膜 状结构，不对称膜 曲孔道，对称膜
截留尺寸 0.1-1nm小分子 1-50nm生物大分子 10nm-10μm
差别
操作压差 应用范围 型号分类 操作原理
cT
cT 0
exp[(1
RT
)
VD V
]
③
cC
cC 0
exp[(1
Rc
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
)
VD V
]
④
由蛋白质纯度为95％，即：
cT 95% cT cC
⑤
把③④代入⑤ ，又VD Qt 得：
Q
cT
cT 0
exp[(1
RT
) V
t]
95%
cT cC
cT
0
exp[(1
RT
)
Q V
t
]
cC
0
exp[(1
Rc
)
Q V
t
]
1 exp[(1 0.99) 0.5 t]
1 exp[(1 0.99)
0.5
3.14
1.125
10
24
0.2 2.5 105
103
6.023
1023
/
6
2.84 104
又v 1.3 103 Kg /(m * s), P 750Kg /(m * s)
V
[P V
v]1 /
2
759.55,由式C
C0
exp(
4
[ P
V
v]1 / 2 t ) （式3.21）
求得：t＝2002.24S
同理，当T 323.15K时
C A / C A,0 exp(kD, At )＝53.6％
CB / CB,0 exp(kD,Bt ) 28.7％
第三章 初级分离
3.4
（式3.13-式3.15）
第三章 初级分离
(2)沉淀颗粒直径达到100m时，假设生长过程中
粒子总体积不变, 则：＝d 3CN /（6 式3.19）
I1
1 2
Ci
Zi2
1 2
(2.8
22
2
2.8 12
)
8.4mol
/
dm 3
同理，当溶菌酶的浓度为30mol/dm3时，I2＝9.0mol/dm3
由Cohn方程 log S KS I 得 log1.2 KS 8.4（1） log 0.26 KS 9.0（2） 由（1）和（2）解得：KS 1.107, 9.378
生物分离工程 2~5章作业
第二章 细胞分离与破碎
2.2
(式2.34), 得：
(式2.32) (式2.33)
方法一：
(式2.33a) 求出多个Ki, 求均值： 忽略介质比阻α，未考虑虚拟体积V0和虚拟时间t0
方法二： 线性回归：
• Q2-t 做线性回归：
，得K, 忽略虚拟体积的影响。
• 加入原点对Q2-t 做线性回归，比不包括原点时回归数据的相关度增加了。
第三章 初级分离
3.
第三章 初级分离
dm3
dm3
dm3
dm3
有的同学没有注意到题中离子强度用硫酸铵浓度表示； 第二小题中计算杂蛋白沉淀量直接用 mx=100×(5-S’)计算，而没有考虑到体积 的变化
第三章 初级分离
3.3 将温度带入求出 A 和 B的热变性速率常数，后直接套用 公式3.8
即 c = c0 exp (-kDt ) 及 残留率定义c / c0
解：根据C C0 exp(kDt)得C / C0 exp(kDt)
当T 293.15K时，
C A / C A,0 exp(kD, At )
exp(2.3 1029 exp(
200
) 10 60)
8.314 293.15
＝99.97％
CB / CB,0 exp(kD,Bt ) 99.99％
第二章 细胞分离与破碎
方法三： 二次回归：
利用二次回归所得拟合方程最为精确，也为恒压过滤中介质比阻可以忽略提供依据
第二章 细胞分离与破碎
2.3
第二章 细胞分离与破碎 – 第二次作业
第二章 细胞分离与破碎
2.4
∵细胞破碎率：
(式2.44a)
第二章 细胞分离与破碎
2.5 解： （1）对于珠磨法间歇破碎操作，细胞破碎动力学为 已知S = 90% = 0.9，k = 0.048 min-1，代入数据得：
由②积分得：
dV Qdt
V
t
dV 0.5 dt
V0
0
t V V0 1000 196.78 1606 (s)
0.5
0.5
（2）透析过滤： 保持料液量不变，则目标蛋白和小分子溶质得物料衡算为：
V
dcT dt
QcT (1 RT )
V
dcC dt
QcC (1 Rc )
VD Qt
积分得：
（式4.24）
第四章 膜分离
4.3 推导稳态操作条件下，表达超滤膜表面浓度极化层浓度分布 的微分方程
（式4.24）
第四章 膜分离
4.5 解： （1）开路循环：由
d (Vc) dt
Qc(1
RT
)
①
dV Qdt
②
得：
c (V0 )RT c0 V
代入数据得：
5
1000
(
) 0.99
1V
V 196.78(mL)
t = ln10/0.048 = 48.0 min （2）对于连续操作，使破碎率达到90%的平均停留
时间等于间歇操作时的破碎操作时间，即t = 48.0 min， 又 t = V/Q Q = V/t = 10/48 = 0.208 dm3.min-1。
第三章 初级分离
3.1 解：溶解酶浓度为2.8 mol/dm3时，
已知：A和B的热变性速率常数
分别为k D , A
2.3 1029
exp(
200 ) RT
kD,B
5.6 1037
exp(
250 ) RT
求：T 293.15K时，t 10 min, CA / CA,0和CB / CB,0
T 323.15K时，t 10 min, CA / CA,0和CB / CB,0