生物分离工程孙彦章部分答案

第三章 初级分离
dm 3
dm 3
dm 3
dm 3
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
所以Cohn方程为：logS 9.3781.107I
第三章 初级分离
当
C
＝
3
3.5
m
ol时
，
I
＝
3
1
/
2
（
2
3
.5
12
＋
3
.5
2
2）
＝10.5 m ol / L
所 以 log S3 9.378 1.107 10.5 2.246 g / L
即
S
＝
3
5
.
6
8
10 －3
g
/
L
第三章 初级分离 3.
③
cCcC0exp(1 [Rc)V VD]
④
由蛋白质纯度为95％，即：
cT 95%
⑤
cT cC
把③④代入⑤ ，又
得： VD Qt
cT
cT0ex(p 1[R T)V Q t]
9% 5
cTcC
Q
Q
cT0ex(p 1[R T)Vt]cC 0ex(p 1[R c)Vt]
1exp (1 [0.9)90.5t]
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％
C B / C B,0 exp(kD,Bt ) 99.99％ 同理，当T 323.15K时
已 知 ： A和 B的 热 变 性 速 率 常 数
分别为kD,A
2.3 1029
exp(
200 ) RT
kD,B
5.6 1037
exp(
250 ) RT
求：T
293.15 K 时 ， t
10 min, C A
/
C
和
A,0
C
B
/ CB,0
T 323.15K时 ，t 10 min, C A / C A,0和CB / CB,0
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。
9
1V
V19.768(m)L
由②积分得：
dV Qdt
V
t
dV 0.5dt
V0
0
t V V0 1000196.78 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：
VddT ctQTc(1RT) VddC ctQC c(1Rc)
VD Qt
积分得：
cTcT0exp(1 [RT)V VD]
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：
3.14
1.125
10
24
0.2 2.5 105
10 3
6.023
10 23
/
6
2.84 104
又v 1.3 10 3 Kg /(m * s), P 750 Kg /(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
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
差别
结构 截留尺寸 操作压差 应用范围 型号分类
相同点
操作原理 传质推动力 通量模型
反渗透（RO）
超滤（UF）
微滤（MF）
无明显孔道、海绵状 有明显孔道、多为指状结 有明显孔道、弯曲
结构，不对称膜
构，不对称膜
孔道，对称膜
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，
I 1 1 2 C iZ i2 1 2 ( 2 .8 2 2 2 2 .8 1 2 ) 8 .4 m /do 3m l
同理，当溶菌酶的浓度为30mol/dm3时，I2＝9.0mol/dm3
由Cohn方程logS KSI 得 log1.2 KS 8.4（1） log0.26 KS 9.0（2） 由（1）和（2）解得：KS 1.107, 9.378
第四章 膜分离 4.2
（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：d由(Vc) dt
Qc(1RT)
①
dVQ② dt
得：
代入数据得：
c (V0 ) RT c0 V
5
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1000
(
)0.9
0.1-1nm小分子
1-50nm生物大分子
10nm-10μm
1.0-10MPa
盐、氨基酸、糖的浓 缩；淡水制造
0.1-1.0MPa
0.05-0.5MPa
蛋白质、多肽、多糖的回 菌体、细胞和病毒
收浓缩；分离病毒
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 压差
科泽尼方程，浓度极化或凝胶极化模型
1000 1exp (1 [0.9)90.5t]3exp (1 [0.5)
C A / C A,0 exp(kD, At )＝53.6％ C B / C B,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）