1．外观)

大多数商品树脂多制成球形，其直径为0.2~1.2mm。球形的优点是增大比表面积、提高机械强度和减少流体阻力。

2．膨胀度：膨胀是可逆地进行的，其程度随树脂的交联度、相反离子的种类和浓度、外部溶液的浓度而变化，交联度大的树脂，膨胀度小，因而由于实验条件的变化而引起的膨胀度的差异就小。但交联度小的树脂，会显著膨胀或收缩，往往造成操作上的种种困难。 3．交联度：树脂的性质随着作为交联剂的DVB的含量不同而有所差异。合成树脂时，单体中DVB 的含量百分数称为交联度，在商品树脂中，通常是8%~12%。但合成时，通过改变它和苯乙烯的混合比，可制出不同含量的产品。一般说来，交联度越大，树脂越坚固，在水中不易溶胀。而交联度减少，树脂变得柔软，容易溶胀。 4．交换容量

交换容量是单位质量的干燥离子交换剂或单位体积的湿离子交换剂所能吸附的一价离子的毫摩尔数，是表征树脂交换能力的主要参数。 7 如何测定离子交换剂的交换容量？

答：阳离子交换剂：

用HCl将其处理成氢型，称重并测定其含水量；称数克交换剂，加入到过量已知浓度的NaOH溶液，发生交换反应，待反应达到平衡后(强酸性的需要静置24h，弱酸性的需静置数日)，测定剩余的NaOH摩尔数，就可求得阳离子交换剂的交换容量。 阴离子交换剂：

用HCl将阴离子交换剂转换成Cl型后，取一定量的Cl型交换剂，通入Na2SO4,用铬酸钾作指示剂，用硝酸银溶液滴定流出液的Cl-，根据Cl-量计算交换容量。 2R+Cl- + Na2SO4 ? R+2SO4= + 2 Na+Cl-

第六章 膜分离 一 解释名词

1 膜：在一个流体相内或两个流体相之间将流体分隔成两个部分的薄层聚合物 2膜分离：利用具有一定选择性的过滤介质（半透膜）作为选择性障碍层，允许某些物质通过，而截流混合物中的其他组分达到分离目的的操作单元 3膜污染：膜在使用过程中尽管操作条件不变，但通量仍然下降的现象

4膜组件：由膜、固定膜的支撑体、间隔物和收容这些部件的容器构成的膜分离装置

5膜生物反应器：是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效的水处理设备与回用工艺。

6微滤：又称微孔过滤，一般精度范围在哦微米以上，能过滤微米级的物质，而大量溶剂小分子及大分子溶质都能透过的膜分离过程。

7超滤：利用膜的筛分性质压差为推动力，根据高分子溶质间或高分子与小分子

溶质间相对分子质量的差别进行分离的方法。

8纳米过滤：以致密膜（也有人认为纳米膜是多孔膜，平均孔径2nm，介于UF与RO之间），以压力差为传质推动力，从溶液中分离分子量为200-1 000D小分子物质的膜分离操作

9渗透：水分子或其他熔剂分子通过半透膜，从相对浓度高的地方向相对浓度低的地方扩散的现象

10反渗透：对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂逆着自然渗透的方向渗透，这种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作为反渗透

11透析：利用具有一定孔径大小高分子溶质不能透过的亲水膜将含有高分子溶质和其他小分子溶质的溶液与纯水或缓冲液分隔，在浓差的作用下，高分子溶液中的小分子溶质透向另一侧，而另一侧的水透向高分子侧。

12渗透气化：以渗透选择性膜为介质，基于溶质膜透过性差别，在膜两侧蒸汽分压差作用下，使溶液混合物质部分蒸发从而达到分离目的 13截留率：膜对溶质的截留能力，可用小数或百分数表示 二 简答题

1 简述膜分离技术的优点

答：1）处理效率高，设备易放大；操作方便，易于自动化；设备结构紧凑、维修成本低。

2）分离条件温和，对于热敏感物质的分离很重要； 3）化学与机械损害小，有利于减少产物失活；

4）膜分离不涉及相变，能耗低。对能量要求低，与蒸馏、结晶和蒸发相比有较大的差异；

5）有良好的选择性，浓缩的同时可达到部分纯化的效果； 6）选择适当的膜与操作参数，可得到较高的产品收率； 7）系统可在密闭的环境下操作，有利于防止外来污染； 8）不需外加化学物质，节约成本减少环境污染。

2 膜分离型式包括哪几主要类型（简述或图示过滤的基本形式）？各有何特点？ 答：A,微滤：同一般过滤，膜两侧的操作压在0.05-0.5Mpa，除去0.1um～14um的颗粒

B超滤：消除了滤饼的阻力，过滤效率高；超滤回收率高；滤液的质量好；减少处理步骤

C反渗透：对膜一侧的料液施加压力溶剂逆着自然渗透的方向渗透，可用于海水淡化，

抗生素和氨基酸等浓缩，回收有机溶剂等

D纳米过滤：截留小分子物质的同时能透析出盐（集透析与浓缩为一体）；操作压力低，节约动力

E透析：透析方法和设备简单，价格低廉；实验室最常用的样品脱盐方法透析的速度缓慢；溶质稀释

F电透析:设备简单;透析速度极快（提高几十倍）; 电流直接指示电透析终点; 减轻溶质的稀释

G电渗析: 可大规模生产; 能耗高

H渗透气化: 单级选择性好; 过程操作简单，易于掌握; 操作中无需加压，不会造成膜压密; 有相变，耗能高; 蒸发通量小（＜2 000g/m2.h，选择性高的膜＜100g/m2.h）

3 常用的膜分离组件有哪些类型？请画出四种市售膜分离装置结构示意

图。

答： 管式膜组件 平板式膜组件 中空纤维式膜组件 螺旋卷式膜组件 4 膜污染有哪些途径造成？如何有效防止和清除膜污染？

答：污染的原因有A、凝胶极化引起的凝胶层，阻力为Rg B、溶质在膜表面的吸附层，阻力为Ras C、膜孔堵塞，阻力为Rp D、膜孔内溶质吸附，阻力为Rap 膜的清洗一般选择水、盐溶液、稀酸、稀碱、表面活性剂、络合剂、氧化剂和酶溶液等为清洗剂，一般采用的清洗方法有反向清洗，试剂置换，化学降解消化。具体采用何种清洗剂和清洗方法根据具体的膜确定。 在采用有效清洗的同时，需要采取必要措施预防或减少膜污染，一般可从膜的预处理(用乙醇浸泡聚砜膜)，料液预处理(调pH，预过滤)，开发抗污染膜，临界压力操作等方面进行。

5 错流微滤与传统过滤相比有何优点？如何使用助滤剂?

答：与传统过滤性比，错流过滤有如下优点：A 透过通量大；B 滤液澄清，菌体回收率高；C 不须添加助滤剂或絮凝剂，回收的菌体纯净，有利于进一步分离操作（如菌体的破碎、胞内产物的回收等）。D 适合于大规模连续操作；E 易于进行无菌操作，防止杂菌污染 助滤剂的方法：当滤浆中含有极细的颗粒时，在滤过介质上构成了致密的细孔道的滤饼，或梗塞过滤介质的孔道，使滤过无法进行。别的当滤浆中含有粘性或胶凝性或高度可紧缩性 颗粒时，构成的滤饼对滤液的阻力很大。这时可将助滤剂加入滤浆，形成松散的滤饼，使滤液畅流。

6 制造膜的材料种类主要包括哪3大类？为实现高效膜分离，对膜材料有些什么要求？超滤、微滤的MWCO大致分别在什么范围？ 答：高分子材料（包括天然和合成），无机材料，复合材料

对膜材料的要求: A、起过滤作用的有效膜厚度小，超滤和微滤的孔隙率高，过滤阻力小；

B、不吸附被分离物质，从而膜不易污染和堵塞；C、使用的pH和温度范围广，耐高温灭菌，耐酸碱清洗，稳定性高；D、使用寿命长：经济；E、易通过清洗恢复透过性能；F、适应性广：满足实现分离的各种要求，如对菌体细胞的截留，对生物大分子的通透性或截留作用

超滤MWCO大概为0.001～0.02 μm ，1～20 nm 微滤为0.025～20 μm 7 影响膜截留率的因素有哪些？

答：A、分子特征：分子量相同时，线形分子截留率较低；支链分子较高，球状分子最大B、电荷：对于荷电膜，膜相同的分子截留率低；反之，截留率较高C、膜吸附：溶质与膜有相互吸附的，截留率高；相反，截留率较低D、其他高分子的影响：a、竞争性抑制；b、浓度的极现象使膜表面的浓度高于主体浓度E、操作条件：温度升高，黏度下降，则截留率降低膜面流速增大，则浓度极化减低，截留率升高F、pH 值：当料液的pH值等于蛋白质的pI时，溶质的截留率高于其他pH下的截留率

8 简述浓差极化模型理论要点

答：1浓度极化现象：在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高。这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象谓之浓度极化 2透过膜的通量（m3/s）一般表示为:Jv=P-

由于不能完全通过膜的溶质受到膜面阻力吸附在膜上形成极化层也会形成阻力，

故有： 当达到稳态时，溶质对流进入膜单元的速度等于透过膜的速度和反扩散速度之和：

边界条件为：C=Cb X=0

JvCp=JvC-D*dc/dx C=Cm X= ?

利用上述边界条件积分的浓差极化方程：

第七章 层析

一、名词解释： 层析：是利用混合物中各组分在两相中分配系数不同，当流动相推动样品中的组分通过固定相时，在两相中进行连续反复多次分配，从而形成差速移动，达到分离的方法。 色谱峰：一种组分通过色谱柱时由于迁移速度和分子离散，再流出层析柱过程的峰形浓度分布称为色谱峰。

色谱图 ：一种组分通过色谱柱时由于迁移速度和分子离散，再流出层析柱过程的峰形浓度分布称为色谱峰。

峰高： 色谱峰顶与基线间的垂直距离

比移值：溶质谱带平均移动速度与流动相平均移动速度之比

相对保留值：某组份2与组份1的校正保留值之比， 试样从进样到柱后出现峰极大点时所经历的时间与不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间之差为校正保留时间。

峰底分离度：两个相邻组分保留值之差与峰底平均宽度之比。

凝胶层析：利用凝胶粒子为固定相，依据筛分原理，根据料液中溶质分子的相对分子质量进行分离。

离子交换层析：利用离子交换剂为固定相，根据荷电溶质与离子交换剂之间静电相互作用力

的差别进行溶质分离的洗脱层析法。

疏水相互作用层析： 是利用表面偶联弱疏水性基团（疏水性配基）的疏水性吸附剂为固定相，根据蛋白质与疏水性吸附剂之间的弱疏水性相互作用的差别进行蛋白质类生物大分子分离纯化的一种层析法。 层析聚焦：基于离子交换的原理。根据两性电解质分子间等电点的差别进行分离纯化的洗脱色谱法。

反相层析：利用表面非极性的反相介质为固定相，极性有机溶剂的水溶液为流动相，是根据溶质极性的差别进行分离纯化的洗脱色谱法。

亲和层析：利用生物分子之间的亲和作用进行分离纯化的洗脱色谱法.

二、简答题：

1层析装置的基本部件 A：色谱柱 B：恒流泵 C：检测器 D：记录仪

F ：部分收集器

书上P250有柱层析装置简图

2层析技术分类：凝胶过滤层析，离子交换层析，反相层析，疏水性相互作用层析和亲和层析。

3常用的层析介质：有机基质介质 1）：凝胶介质 ，利用凝胶粒子为固定相，依据筛分原理，根据料液中溶质分子的相对分子质量进行分离。适合于凝胶过滤层析

2）：离子交换剂，利用离子交换剂为固定相，根据荷电溶质与离子交换剂之间静电相互作用力的差别进行溶质分离。利用离子交换层析 3）：疏水性吸附介质（反相色谱），是利用表面偶联弱疏水性基团（疏水性配基）的疏水性吸附剂为固定相，根据蛋白质与疏水性吸附剂之间的弱疏水性相互作用的差别进行蛋白质类生物大分子分离纯化。适合于疏水性相互作用层析 无机基质介质适合于吸附层析 1）：硅胶介质，根据物质在硅胶上的吸附力不同而得到分离，适合于分配柱色谱法

2）：羟基磷灰石介质 ，HAP的吸附主要基于钙离子和磷酸根离子的静电引力，即在HAP晶体表面存在两种不同的吸附晶面，分别起阴、阳离子交换作用

4凝胶层析分离机理：利用凝胶粒子为固定相，依据筛分原理，根据料液中溶质分子的相对分子质量进行分离。

5凝胶排阻色谱原理：书本P262页