生物分离工程习题集整理(2)

2019-02-16 13:17

A、活性炭;B、羟基磷灰石;C、大网格聚合物吸附剂;D、多孔玻璃。 39、下列不是影响吸附过程的因素有:(A)。

A、吸附设备;B、吸附剂性质;C、吸附物性质;D、操作条件。

40、根据洗脱操作时展开方式的不同,色谱分离可分为洗脱展开法、前沿分析法和(D)三种。

A、梯度洗脱法;B、恒定洗脱法;C、逐次洗脱法;D、置换展开法。 41、下列不属于吸附色谱技术的有:(D)。

A、共价作用色谱;B、金属螯合作用色谱;C、羟基磷灰石色谱;D、染料层析。 42、关于分辩率叙述错误的有:(B)。

A、溶液中各组分的分辨率是每一步纯化的目的,它表示所需要的目标物质与其他物质的分离程度;B、具有高度选择性的方法不一定能以高的分辨率分离混合物;C、通常色谱分离法比经典的单元操作(多级蒸馏、多级萃取和结晶等)具有较高的分辨率;D、分辨率可通过层析柱中色带的测量求得,也可由洗脱曲线的分析而求得。

43、亲和色谱中,在小分子配基与载体间引入一定长度的“手臂”,其原因是:(B)。

A、由于载体的空间位阻关系,使大分子化合物(亲和物)不能直接接触到配基;B、增强配基与大分子化合物间的亲和力;C、提高配基对大分子化合物的选择性;D、提高亲和色谱的分辩率。

44、关于亲和色谱,叙述错误的有:(D)。

A、根据亲和色谱选择性的高低,可将亲和色谱分为专一性和基团性两大类;B、前者的配基仅对某种生物物质有特别强的亲和性,如单克隆抗体对抗原的特异性吸附;C、后者则指固

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定相配基对一类基团有极强的亲和关系,如一些辅酶(NAD、NADP、ATP等)能与许多需要这些辅酶才起催化作用的酶(各种脱氢酶、激酶等)发生亲和结合;D、基团性亲和色谱不具有实用意义,也不能扩大亲和色谱的适用范围。 45、下列关于“结晶”和“沉淀” 的叙述不正确有:(C)。 A、形成晶形物质的过程称为“结晶”;B、得到无定形物质的过程称为“沉淀”;C、从溶液中形成新相的角度来看,结晶和沉淀本质上是不一致的;D、从溶液中形成新相的角度来看,结晶和沉淀在本质上是一致的。

46、从溶液中结晶的晶体不具有的性质是:(A)。

A、各向同性;B、自范性;C、各向异性;D、均匀性。 47、结晶过程包括在三个步骤:(D)

A、形成过饱和溶液、晶体生长和重结晶;B、晶核形成、晶体生长和重结晶;C、晶核形成、形成过饱和溶液和晶体生长;D、形成过饱和溶液、晶核形成和晶体生长。 48、下列不是影响晶体纯度的因素有:(B)。

A、母液在晶体表面的吸藏;B、二次成核;C、形成晶簇,包藏母液;D、晶习。 49、对于接触成核优点的叙述不正确的是:(A)。

A、溶液过饱和度对接触成核影响很大;B、易实现稳定操作的控制;C、这种成核过程是在低过饱和度下进行的,能得到优质产品;D、产生晶核所需的能量非常之低,被碰撞的晶体不会造成宏观上的磨损。 三、简答题

1、影响双水相萃取体系分配平衡的因素有哪些?

答:P122 成相聚合物的相对分子质量和浓度,盐的种类和浓度,PH值,温度。 2、进行双水相生物转化反应需满足的条件有哪些? 答:①催化剂(酶、细胞等)应单侧分配; ②底物应分配于催化剂所处的相中;

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③产物应分配在另一相中;

④要有合适的相比,如产物分配在上相中,则相比要大,反之则相比要小。 3、采用双水相系统进行生物转化反应的有哪些优点?

答:①不需载体,不存在多孔载体中的扩散阻力,故反应速度较快,生产能力高; ②生物催化剂在双水相系统中较稳定;

③两相间表面张力低,轻微搅拌(剪切力低)即能形成高度分散系统,分散相液滴在10μm以下,有很大的表面积,有利于底物和产物的传递。

4、为什么说反胶团萃取技术为活性蛋白质的分离开辟了一条具有工业应用前景的新途径? 答:⑴ 静电相互作用 ⑵ 立体性相互作用

5、反胶团有哪几种制备方法 答:⑴ 注入法 ⑵ 相转移法 ⑶ 溶解法

6、液膜的膜相性质如何,它由哪些成分组成,与生物膜有何相似性? 答:性质:在膜两侧同时进行萃取和反萃取(或吸收与解吸)操作

组成:1、膜溶剂 2、表面活性剂 3、流动载体4、膜增强剂 相似性:具有选择透过性: 7、如何制备乳化液膜?

答:在强烈剪切率下,缓慢添加水相(内水相)于一含有表面活性剂的油相中,形成动力学上稳定的油包水(W/O)型乳化液,再通过一温和搅拌将油包水乳化液分散于一连续水相(外水相)中,膜相充当了两水相的隔离层,因而内相不含有外相水溶液。 8、试述工业规律应用中对乳化液膜膜相成分有什么要求?

答:⑴ 在反应器或萃取器中为保证较高的质量传递速率,需要有一定的搅拌强度,以便使W/O乳化液和原料相之间有一个很大且稳定的接触面积,因而要求W/O乳化小球在这样的搅拌速度下保持稳定;⑵ 在解乳化工程中破乳容易,内相容易和膜相分开;⑶有一定的抑制外相的水渗入内相的作用;⑷ 化学性质稳定,价廉且易获得。 9、简述离子交换树脂的结构性质

答:包括:三维空间网状骨架、官能团和活性离子。

树脂骨架特性:当弹力大到和渗透压达到平衡时,树脂体积就不再增大。 10、试述离子交换树脂的膨胀系数与哪些因素有关。

答:①树脂的交联度 ②树脂的交换量 ③树脂的可交换容量 ④溶液中离子性质 11、为什么离子交换树脂对有机大分子吸附时会存在假平衡? 答:①树脂的活性中心受空间排列的影响不能全部吸附有机大分子,即树脂上的活性中心排列过密,其中一部分活性中心被有机大分子遮住,影响了树脂的吸附量; ②树脂颗粒度影响对大分子的交换,当树脂的颗粒较大时,有机大分子在树脂的内部扩散速度很慢,达到平衡需要的时间较长。 12、简述离子交换的过程。

答:外扩散或膜扩散 内扩散或粒扩散 交换反应 13、简述大网格离子交换树脂的优点。

答:选择性好、容易解吸、机械强度高、可反复使用、流体阻力较小等。特别是其孔隙大小、骨架结构和极性均可按需要、通过原料和合成条件的改变而获得,因此可适用于各种有机物的吸附纯化。如头孢菌素、VB12、林可霉素等。 14、试述离子交换树脂再生的一般原则。

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答:再生剂的选择:钠型强酸性树脂用NaCl溶液再生,氢型强酸性树脂用强酸再生;氯型强碱性树脂用NaCl再生,羟型强碱性阴树脂用NaOH溶液再生。 再生剂的用量:通常控制恢复程度为70%~80%。 15、如何选择离子交换树脂及其操作条件?

答: 条件:①交换时的pH值;②树脂的型式;③溶液中产物浓度;④洗脱条件。 16、简述制备无盐水时混合床的优点及其操作过程。

答:优点:反应完全、可避免在脱盐过程中溶液酸碱度的变化。

操作过程:

17、简述大网格吸附剂的解吸方法。

18、大网格聚合物吸附剂的特点是什么,分为几种类型?

19、什么是色谱分离,其基本特点如何?

答:色谱分离是利用多组分混合物中各组分物理化学性质(如吸附力、分子极性、分子形状

和大小、分子亲和力、分配系数等)的差别,使各组分以不同程度分布在两个相(固定相和流动相)中。当多组分混合物随流动相流动时,由于各组分理化性质的差别,而以不同速率移动,使之分离。

色谱分离的基本特点:⑴分离效率高 ⑵应用范围广 ⑶选择性强 ⑷ 高灵敏度的在线检测 ⑸快速分离 ⑹过程自动化操作

20、用色谱分离法分离生物产品时对层析剂有何要求?

21、简述有机基质层析剂的特点。

22、简述亲和色谱的基本过程。

答: 把具有特异亲和力的一对分子的任何一方作为配基,在不伤害其生物功能情况下,与不溶性载体结合,使之固定化,装入色谱柱,然后把含有目的物质的混合液作为流动相,在有利于固定相配基和目的物质形成络合物的条件下进入色谱柱。目的物质被吸附,杂质直接流出。变换过柱溶液,使配基与其亲和物分离,获纯化的目的产物。 23、在亲和色谱中经常被采用的生物亲和关系有哪些? 答: ①酶:底物、底物类似物、抑制剂、辅酶、金属离子; ②抗体:抗原、病毒、细胞;

③激素、维生素:受体蛋白、载体蛋白;

④外源凝集素:多糖、糖蛋白、细胞表面受体蛋白、细胞; ⑤核酸:互补碱基链段、组蛋白、核酸聚合酶、核酸结合蛋白; ⑥细胞:细胞表面特异蛋白、外源凝集素。

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24、简述制备过饱和溶液的方法。 答:⑴ 将热饱和溶液冷却 ⑵ 将部分溶剂蒸发 ⑶ 化学反应结晶 ⑷ 盐析结晶

25、工业结晶过程中控制成核现象的措施有哪些?

答:⑴ 维持稳定的过饱和度,防止结晶器在局部范围内产生过饱和度的波动。 ⑵ 限制晶体的生长速率。

⑶ 尽可能减低晶体的机械碰撞能量及几率,长桨叶、慢搅拌是常用的方法。 ⑷ 对溶液进行加热、过滤等预处理,以消除溶液中可能成为晶核的微粒。 ⑸ 使符合要求的晶粒得以及时排出,而不使其在器内继续参与循环。 ⑹ 将含有过量细晶的母液取出后加热或稀释,使细晶溶解(细消),然后送回结晶器。 ⑺ 调节原料溶液的pH值或加入某些具有选择性的添加剂,以改变成核速率。 26、试述杂质对晶体生长速率的影响途径。

答:⑴ 通过改变溶液的组成或平衡饱和浓度,改变晶体与溶液之间界面上液层的特性,影响溶质长入晶面。

⑵ 杂质本身在晶面上吸附,产生阻挡作用。

⑶ 如结构与晶格有相似之处,杂质有可能长入晶体内;晶体生长过快产生晶体缺陷和位错时,晶格不同也可能产生吸藏现象。

27.絮凝处理中大分子化合物对溶胶稳定性有什么影响? 答:为双重性:1.一定量大分子起稳定作用(保护作用):如亲水性的明胶;蛋白质;淀粉等。血中磷酸钙,碳酸钙由蛋白质保护而不沉淀。2. 少量大分子敏化作用:破坏稳定性,使电解质聚沉值变小.

28. 错流微滤与传统过滤相比有何优点?

答:传统过滤作用是由两个过程组成:筛选作用和吸附作用。如果微粒比滤层的孔隙大,即产生筛选作用。混浊微粒被截留,不仅是筛选作用的结果,也是过滤层里面发生的吸附作用的结果。 在悬浮微粒过滤时,微粒的直径使它不可能通过缝隙的入口时,被截留在过滤层的表面上,微粒又形成了第二道过滤层,在入口孔隙的上方积累,随之堵塞了他们。

错流过滤打破了传统过滤的机制,即液体的流向和滤膜相切,使得滤膜的孔隙不容易堵塞。被过滤的发酵液在压力推动下,带着混浊的微粒,以高速在管状滤膜的内壁流动,而附着在滤膜上的残留物质很薄,其过滤阻力增加不大,因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。优点: 1.克服介质阻力大 2.不能得到干滤饼 3.需要大的膜面积 4.收率高 5.质量好 6.减少处理步骤 7.染菌罐也能进行处理

29 凝集与絮凝过程有何区别?如何将两者结合使用?

答:凝聚:指在投加的化学物质(铝、铁的盐类或石灰等)作用下,胶体脱稳并使粒子相互聚集成1 mm 大小块状凝聚体的过程。胶体粒子(10-100nm)中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子(1mm)

机理:a 中和粒子表面电荷 b 消除双电层结构 絮凝:指使用絮凝剂(天然的和合成的大分子量聚电解质)将胶体粒子交联成网,形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用。

絮凝:大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状,形成絮凝团的过程 机理:架桥作用 结合使用:在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质,由于能降低δ电位和脱除胶粒表面的水化膜,就能导致胶粒间的凝聚作用

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30.如何理解盐溶和盐析?影响盐析的主要因素有哪些?

答:盐溶 :蛋白质水溶液中逐渐加入电解质后,其活度系数降低且其吸附盐离子后,带电表层使蛋白质分子之间相互排斥而与水分子之间相互作用加强,其溶解度增加的 现象。 盐析 :蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低,发生沉淀的现象 影响盐析的主要因素:溶质种类的影响:Ks和β值

溶质浓度的影响:蛋白质浓度大,盐的用量小,但共沉作用明显,分辨率低; 蛋白质浓度小,盐的用量大,分辨率高;

pH值:影响蛋白质表面净电荷的数量,通常调整体系pH值,使其在pI附近; 盐析温度:大多数情况下,高盐浓度下,温度升高,其溶解度反而下降;

31.有机溶剂沉淀蛋白质的机理什么?用有机溶剂沉淀蛋白质时应注意哪些事项?

32.等电点沉淀的工作原理是什么?所有的蛋白质都会在等电点时候沉淀吗?为什么? 答: 在低的离子强度下,调pH至等电点,使蛋白质所带净电荷为零,降低了静电斥力,而疏水力能使分子间相互吸引,形成沉淀。本法适用于憎水性较强的蛋白质,例如酪蛋白在等电点时能形成粗大的凝聚物。但对一些亲水性强的蛋白质。如明胶,则在低离子强度的溶液中,调 pH在等电点并不产生沉淀。

33.简述优先吸附模型原理。优先吸附模型适合解释什么样的膜分离过程? 答: 优先吸附-毛细孔流动模型(Preferential-capillary flow model)

由Sourirajan于1963年建立。他认为用于水溶液中脱盐的反渗透膜是多孔的并有一定亲水性,而对盐类有一定排斥性质。在膜面上始终存在着一层纯水层,其厚度可为几个水分子的大小(见图17-9a)。在压力下,就可连续地使纯水层流经毛细孔。从图17-9b可想象如果毛细孔直径恰等于2倍纯水层的厚度,则可使纯水的透过速度最大,而又不致令盐从毛细孔中漏出,即同时达到最大程度的脱盐。Sourirajan根据这一想法,成功地选择了膜材料,合成了一定孔径的膜,以满足应用于不同系统的需要 。 34.何谓超临界流体萃取,并简述其分离原理。

35. 膜污染是哪些途径造成?如何有效防止和清除膜污染?

36.何谓浓差极化?在反渗透和超滤中对膜分离有何影响?如何消除浓差极化带来的影响?

答:溶液在膜的高压侧,由于溶剂和低分子物质不断透过超滤膜,结果在膜表面溶质(或大分子物质)的浓度不断上升,产生膜表面浓度与主体流浓度的浓度差,这种现象称为膜的浓差极化。

在反渗透中,膜面上溶质浓度大,渗透压高,致使有效压力差降低,而使通透量减小

在超滤和纳滤中,处理的是高分子或胶体溶液,浓度高时会在膜面上形成凝胶层,增大了阻力而使通量降低.

减缓措施:一是提高料液的流速,控制料液的流动状态,使其处于紊流状态,让膜面处的液体与主流更好地混合;二是对膜面不断地进行清洗,消除已形成的凝胶层。 采用错流过滤.

37.简述高分子絮凝剂的作用原理。 答:高分子絮凝剂的吸附架桥作用

敏化作用:破坏稳定性,使电解质聚沉值变小 絮凝:通过“架桥”效应导致絮凝 38.什么是纳滤?纳滤有何特点?

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