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生化分离每章练习题

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第一章 绪论
1．生物分离工程在生物技术中的地位？
2、生物分离工程的特点是什么？
3、生物分离过程的一般流程？
4、不同生物物质分离提取常用的单元操作？
5. 生化分离和化工分离的主要区别是什么?
6. 对于氨基酸类物质通常采用哪些分离纯化方法？并说明理由。
7. 对于蛋白质类物质通常采用哪些分离纯化方法？并说明理由。
8. 提取与精制技术在现代生物化学工程中占有十分重要的地位，与传统化学化工中的分离过程相比，阐述生物技术产品对提取与精制技术的特殊要求及近几年来发展起来的一些新方法新技术。
第二章．发酵液预处理、细胞破碎及固液分离
一、名词解释
1. 凝聚和絮凝
答：（1）凝聚：在中性盐的作用下，可以使菌体表面双电位层排斥，电位下降（即中和沉淀物质的电荷）。
（2）凝絮：向含菌的料液中加入高分子絮凝剂，可使菌体之间产生架桥作用而产生较大的凝聚颗粒。
2．渗透压冲击法破碎细胞
答：是较温和的一种破碎细胞的方法，将细胞放在高渗透压的介质中，达到平衡后介质突然被稀释或者将细胞转入水中或缓冲液中，由于渗透压的突然变化，水迅速进入细胞内，引起细胞壁的破裂。渗透压冲击法仅对细胞壁较脆弱的或者细胞壁预先用酶处理的或合成受抑制而强度减弱时才是适合的。
3．高压匀浆细胞破碎法
答：细胞悬浮液在高压作用下，从阀座与阀之间的环隙高速喷出后撞击到碰撞环上，细胞受到高速撞击作用后，急剧释放到低压环境中，从而在撞击力和剪切力等综合作用下破碎。此法不适用于团状或丝状真菌、较小的革兰氏阳性菌及含有包含体的基因工程菌。适用于酵母菌和大多数细菌细胞的破碎。
4．超声波破碎法
答：细胞的破碎是由于超声波的空穴作用，从而产生一个极为强烈的冲击波压力，由它引起的粘滞性漩涡在介质的悬浮细胞上造成了剪切应力，促使细胞内液体发生流动，从而使细胞破碎。适用于多数微生物细胞的破碎。
5．差速离心
答：主要采用逐渐提高离心速度的方法分离不同大小细胞器的方法。
二、单项选择题
1. 去除高价金属离子Mg2+，加入 ( B) 试剂。
(A) 草酸 (B) 三聚磷酸钠 (C) 黄血盐
2. 渗透压冲击法破碎细胞，属于 ( B )。
(A) 机械破碎法 (B) 非机械破碎法 (C) 化学法
3. 去除高价金属离子Fe3+，加入 (C ) 试剂。
(A) 草酸 (B 三聚磷酸钠 (C) 黄血盐 （D）聚合铁
4. 用超声波法破碎下列三种细胞，最难破碎的是 ( C)。
(A) 革兰氏阴性菌 (B) 革兰氏阳性菌 (C) 酵母
5. 团状和丝状真菌的破碎不适宜采用 (C )。
(A) 球磨法 (B) 溶酶法 (C) 高压匀浆法
6. 下列细胞破碎法中，属于机械法的是 ( A)。
(A) 超声波法 (B) 渗透压冲击法 (C) 溶菌酶法
7. 若采用连续式泡沫分离塔进行浮选分离操作，若过程的目的是尽量提高被分离的物质纯度，可选用 ( A )。
(A) 浓缩塔 (B) 提馏塔 (C) 复合塔
8. 若采用连续式泡沫分离塔进行浮选分离操作，若过程的目的是尽量除尽被分离的物质，可选用 ( B )。
(A) 浓缩塔 (B) 提馏塔 (C) 复合塔
9. 过滤和离心是常采用的固液分离方法，除此之外还可以采用 ( A )。
(A) 错流过滤法 (B) 凝胶过滤法 (C) 支撑型液膜分离法
10. 当目标产物位于细胞质内时，适宜采用 ( A )。
(A) 酶溶法 (B) 渗透压冲击法 (C) 球磨法

三、填空题
1. 酵母的细胞壁由 葡聚糖 糖、 甘露糖 糖和蛋白质构成。
2. 革兰氏阳性菌的细胞壁主要由 肽聚 糖层组成，而革兰阴性菌的细胞壁在此糖层的外侧还有分别由 脂蛋白 、 脂多糖 及磷脂构成。
3. 发酵液预处理常用的方法有 加热法 、 调节pH法 、 凝聚和絮凝 。
4. 工业上常用的细胞机械破碎方法有 高压匀浆法 、 珠磨机法 。
5. 去除高价金属离子Ca2+，加入 草酸或草酸钠 试剂。
6. 食品行业最常用的一种过滤助剂是硅藻土，助滤剂的加入方式有助滤剂用量等于悬浮液中固体含量、 预先铺一层助滤剂两种。
7. 机械法破碎细胞的方法有 高压匀浆法 ，球磨法， 喷雾撞击法 和 超声波破碎 。
8. 细胞破碎机理可以分为：压缩/撞击破碎 ， 剪切破碎 和 化学渗透。
9. 动物、植物和微生物细胞三者相比，动物细胞更易破碎，是因为 没有细胞壁，只有由脂质和蛋白质组成的细胞膜，易于破碎生物分离过程的特点。
10. 采用化学和生物化学渗透法破碎细胞常用酸碱处理 、化学渗透、和 酶溶 法。
11. 当目标产物存在于细胞膜附近时，一般不采用机械法，也不考虑引入有毒物质的化学试剂法，可采用较温和的方法，如 自溶作用 、 渗透压冲击法 和 反复冻融法 等。
12. 分离因素是衡量离心程度的参数，用Z表示，Z = 4π2N2r/g，式中N离心机的转速，r/s；r为离心半径，m；g为重力加速度。如果离心机半径为0.20 m，转速为4800 r/min，则离心机的离心力为 g。（自己代公式）
13. 硅藻土过滤机适合于固体含量少于 0.1% 、颗粒直径在5-100 μm的悬浮液的过滤分离，用于河水、麦芽汁、酒类和饮料等的澄清。

四、简答题
1. 食品和医药常用的絮凝剂有哪几种？
答：（1）阴离子型：聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸
（2）无机高分子聚合物絮凝剂：聚合铝盐、聚合铁盐
（3）天然有机高分子絮凝剂：丹宁、明胶、壳聚糖
2. 环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸进行预处理，作用机理是什么？
答：环丝氨酸发酵液用氧化钙和磷酸处理产生磷酸钙沉淀，能使悬浮物凝聚，磷酸根离子还可出去镁离子
3．酶法破碎细胞的机理及使用特点。
答：（1）机理：利用酶反应，分解破坏细胞壁上特殊的键，从而达到破壁目的
（2）使用特点:专一性强，发生酶解的条件温和，内含物成分不易受到破坏，细胞破坏程度可以控制，适用于多种微生物；但易造成产物抑制作用，酶水解费用较贵，通用性差，一般适用于实验室规模的研究。
4. 发酵液中含有大量发酵完毕的细菌，可采用哪些方法对料液进行预处理？说明原因。
答：用凝聚或絮凝的方法。设法增加悬浮液中固体粒子的大小，提高其沉降速度或者采用加热法降低其粘度以利于过滤。
因为菌体细小过滤困难，且由于菌体自溶，蛋白质及其他有机粘性物质的存在造成滤液混浊，滤速极慢。
5. 板框过滤和离心分离法的优缺点各是什么？
答：
项目

板框过滤
优点
过滤面积大；推动力较大幅度的进行调整并能耐受较高的压力差；结构简单价格低；动力消耗少
缺点
不能连续操作，设备笨重，劳动强度大；卫生条件差；非生产的辅助时间长，阻碍了过滤效率的提高
离心分离法
优点
分离速度快，分离效率高，液相澄清度好，操作卫生条件好
缺点
设备投资高，能耗大
真空转鼓过滤机
优点
能连续操作，能实现自动化控制
缺点
压差较小，主要适用于霉菌的发酵过滤
6. 举例说明采用多种破碎法相结合提高破碎率的机理。
答：酶溶法与高压匀浆法、超声波法破碎等相结合。先用酶溶法处理面包酵母，然后再用高压匀浆破碎法处理，总破碎率在95%以上，若单用高压匀浆法处理，破碎率只有32%左右。
7．阐述破碎技术与上、下游过程相结合提高破碎率的机理。
答：与上游过程相结合：发酵培养过程中，培养基、生长期、操作参数等因素都对细胞壁、膜的结构与组成有一定影响。在生长后期，加入某种能抑制或阻止细胞壁物质合成的抑制剂，继续培养一段时间后，新生成的细胞壁有缺陷，利于破碎，可提高破碎率。
与下游过程相结合：细胞破碎和固液分离密切相关，对于可溶性产品而言，碎片必须除净，否则会造成曾吸住超滤膜阻塞，缩短设备使用寿命。
8．说明发酵液有哪些预处理方法？并说明作用原理。
（1）、无机离子的去除：1）Ca2+，草酸、草酸钠，→形成草酸钙沉淀，注意回收草酸
2）Mg2+，三聚磷酸钠，→形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；
3）Fe3+，黄血盐，→普鲁士蓝沉淀
4）Fe2+，赤血盐，→滕氏蓝沉淀
（2）蛋白质的除去： 1）Savage去除蛋白质，该法条件温和可避免多糖的降解
2）三氯乙酸去除蛋白质
3）蛋白质酶去除蛋白质
（3）改善培养液的性能：1）加热法：除去某些热敏性蛋白，降低粘度，利于过滤
2）调节pH值：改变杂蛋白带电性能
3）凝聚：中和电荷，工业上常用阳离子型絮凝剂中和细菌表面的负电荷
4）絮凝：是通过静电引力、范德华力和氢键作用，强烈吸附在胶粒表面
9．比较高压匀浆法、球磨法破碎细胞的原理、特点及使用场合。
答：（1）高压匀浆法原理：细胞悬浮液在高压作用下，从阀座与阀之间的环隙高速喷出后撞击到碰撞环上，细胞受到高速撞击作用后，急剧释放到低压环境中，从而在撞击力和剪切力等综合作用下破碎。
球磨法原理：它是将细胞悬浮液与玻璃小珠或氧化锆一起快速搅拌或研磨，使达到细胞某种程度的破碎
（2）高压匀浆法破碎特点：破碎过程中能耗与操作压力呈线性相关，对酶活影响不大。
球磨法破碎特点：微球填充率高，微珠与目标细胞直径比大；但在破碎期间样品温度迅速升高，可通过二氧化碳来冷却容器得到解决
（3）高压匀浆法使用范围：不适用于团状或丝状真菌、较小的革兰氏阳性菌及含有包含体的基因工程菌。适用于酵母菌和大多数细菌细胞的破碎。
球磨法适用范围：适用于所有微生物细胞。
10．比较机械法和非机械法破碎细胞的优缺点。
答：
比较项目
机械法
非机械法
破碎机理
切碎细胞
溶解局部壁膜
碎片大小
细小
较大
内含物释放
全部
部分
粘度
高（核酸多）
低（核酸少）
时间、效率
时间短、效率高
时间长、效率低
设备
需专用设备
不需专用设备
通用性
强
差但专一性强
经济性
成本低
成本高
适用范围
工业规模、实验室
部分工业规模、实验室

五、综合设计与论述题
1、 若目标蛋白质产品在细胞内，试设计一系列的提取、纯化步骤，最终获取粉末状高附加值的蛋白质产物，并分析使用原因。
答：预处理（去除无机离子，可溶性蛋白，改善培养液性能）——细胞破碎（高压匀浆法、酶溶法、超声波破碎法结合使用，提高破碎率）——固液分离（过滤、离心、沉降）——提取（沉淀、萃取、膜分离）——浓缩（蒸发、超滤、吸附、沉淀）——纯化（层析、电泳）——成品化（干燥、无菌过滤）

2. 若目标多糖产品在细胞外，试设计一系列的提取、纯化步骤，最终获取粉末状高附加值的多糖产物，并分析使用原因。
答：固液分离（微滤）——提取（有机溶剂萃取）——纯化——成品化
3、细胞破碎方法的分类？每种方法适用于哪些场合？各有何优缺点？
分类
适用场合及优缺点
机
械
法
高压匀浆法
破碎率较高，可大规模生产，不适用于团状或丝状真菌、较小的革兰氏阳性菌及含有包含体的基因工程菌。适用于酵母菌和大多数细菌细胞的破碎。
球磨法
破碎率较高，可大规模操作，适用于大多数微生物细胞的破碎，但大分子目的产物易失活且过程产热高
喷雾撞击法
破碎率高，活性保留率高，不适用于冰冻敏感产物
超声波破碎法
对酵母菌效果差，破碎过程升温剧烈，但破碎能力强，适用于多数微生物细胞的破碎，不适合大规模操作
非
机
械
法
化学渗透法
具有一定选择性，浆液易分离，但释放率较低，通用性差
酶溶法
具有高度专一性，条件温和，浆液易分离，但溶酶价格高，通用性差
干燥法
条件剧烈，易引起大分子物质失活
渗透压法
破碎率较低，常与其他方法结合使用，条件温和
反复冻融法
破碎率较低，不适合对冰冻敏感的产物

第三章．初级分离
一、名词解释
1. 盐析和盐溶
答：（1）盐溶：蛋白质在低离子强度的溶液中，蛋白质吸附盐离子后，带电表层使蛋白质分子间相互排斥，而使蛋白质分子与水分子之间的相互作用加强，从而使蛋白质溶解度增大，致使沉淀蛋白溶解的现象。
（2）盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中，无机离子与蛋白质表面电荷中和，使蛋白质分子间的排斥力减弱；此外中性盐亲水性答，使蛋白质脱水化膜，疏水区暴露，由于疏水区相互作用使蛋白质溶解度下降，从而产生沉淀的现象。
2. Ks盐析和β盐析
答：（1）Ks盐析：在一定pH和温度条件下，改变体系离子强度进行盐析的方法，由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理。
（2）β盐析：在一定离子强度下，改变pH和温度进行盐析的方法。由于蛋白质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率高，常用于初步的纯化。
3. 有机溶剂沉淀
答：降低水溶液的介电常数，减小溶剂的极性，从而削弱了溶剂分子与蛋白质分子间的相互作用力，导致蛋白质的溶解度降低而沉淀。由于使用的有机溶剂与水互溶，它们在溶解于水的同时从蛋白质分子周围的水化层中夺走了水分子，破坏了蛋白质分子的水膜，因而发生沉淀作用的现象。
二、单项选择题
1. 与硫酸铵相比，硫酸钠做盐析剂的主要缺点是 (B )。
(A) 易使蛋白质变性(B) 溶解度低 (C) 残留在食品中会影响食品风味
2. 十六烷基三甲基季铵盐的溴化物（CTAB）适宜用来沉淀 (A )多糖。
(A) 酸性 (B) 碱性 (C) 中性
3. 有机溶剂法常用于沉淀 (B)。
(A) 蛋白质 (B) 多糖 (C) 氨基酸
4. 蛋白质沉淀常用的盐析剂是 ( C)。
(A) K3PO4 (B) Na2SO4(C) (NH4)2SO4
5. 盐析法常用于沉淀 (A )。
(A) 蛋白质 (B) 多糖 (C) 氨基酸

三、填空题
1. 分离提取蛋白质常采用的单元操作是 层析 ，纯化蛋白质常采用的单元操作是 色谱 。
2. 等电点沉淀适用于 疏水性大 的蛋白质的分离。与盐析相比，等电点沉淀的优点是 无需后继的脱盐操作 。
3. 硫酸铵是最常用的蛋白质盐析剂，其主要优点是 溶解度大 、 分离效果好、 、
不易引起变性，但硫酸铵有如下缺点 pH高时放氨，pH难控制 、 干扰pH、蛋白质的测定 、 腐蚀性强，后处理困难、 临床医疗有毒性 。
4. 描述盐析沉淀的Cohn经验方程是lgS=β- Ks，除与蛋白质的种类有关，式中β还与蛋白质种类和温度 和pH 有关，Ks与 蛋白质和无机盐种类 有关。
5. 蛋白质盐析沉淀后，脱除无机盐的方法主要有 透析 、凝胶层析、、 超滤 和电渗析。
6.硫酸铵是最常用的蛋白质盐析剂，其优点是溶解度大 、 分离效果好、 不易引起变性 。
7. 有机溶剂沉淀的优点是：有机溶剂密度较低，易于沉淀分离；与盐析法相比，沉淀产品不需 脱盐 。
8. 盐析后蛋白质的脱盐方法中适用于实验室的方法有 透析 、凝胶层析，适用于工业规模化生产的方法有 超滤 、 电渗析 。
9. 多糖常用两种沉淀剂是 乙醇 、 丙酮。
10. 盐析实验中用于关联溶质溶解度与盐浓度的Cohn方程为 lgS=β-Ks；当改变 体系离子强度而pH和温度不变时的盐析沉淀称为Ks盐析法；当改变pH 和 温度 称为β盐析。

四、简答题
1. 简述盐析法和有机溶剂沉淀法的原理。
答：（1）盐析法：无机离子与蛋白质表面电荷中和，形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，使蛋白质分子之间的排斥力减弱，从而使能够相互靠拢；中性盐亲水性大，使蛋白质脱去水化膜，疏水区暴露，由于疏水区的相互作用而导致沉淀。
（2）有机溶剂沉淀：降低水溶液的介电常数，减小溶剂的极性，从而削弱了溶剂分子与蛋白质分子间的相互作用力，导致蛋白质的溶解度降低而沉淀。由于使用的有机溶剂与水互溶，它们在溶解于水的同时从蛋白质分子周围的水化层中夺走了水分子，破坏了蛋白质分子的水膜，因而发生沉淀作用的现象
2. 蛋白质可以采用哪些方法进行沉淀？并说明各种方法的特点。
答：（1）盐析沉淀：溶解度大，分离效果好，不易引起变性，价格便宜，废液不污染环境；但pH较难控制，且采取的盐析剂腐蚀性强，后处理困难，影响食品风味而且临床医疗有毒性。
（2）等电点沉淀：适用于疏水性较大的蛋白质，无需后继的脱盐操作，但不能获得较高的回收率。
（3）有机溶剂沉淀：分辨能力比盐析法高，沉淀不需脱盐，有机溶剂密度低与沉淀物易于分离，在生化制备中应用比盐析法广；但对某些具有生物活性的大分子容易引起变性失活，操作需在低温下进行。
（4）热沉淀：在较高温度下，热稳定性差的蛋白质发生不可逆的变性沉淀。
（5）非离子聚合物沉淀：沉淀蛋白较好，对后续步骤影响较小，一般不必除去，但沉淀回收困难。
（6）聚电解质沉淀：一类温和的沉淀方法。
（7）成盐类复合物沉淀：容易导致活性蛋白的不可逆变性
3. (NH4)2SO4作盐析剂沉淀蛋白质的优缺点是什么？
答：（1）优点：溶解度大且受温度影响小；分离效果好；不易引起变性，有稳定酶与蛋白质的作用；价格便宜，废液不污染环境。
（2）缺点：pH高时放氨且pH难控制；干扰pH、蛋白质的测定；腐蚀性强后处理困难；临床医疗有毒性。
4. 如何利用Ks、β盐析法进行多种蛋白质的分级分离？
答：先用β盐析法对蛋白质进行初级分离，再对其进行Ks盐析法分离。Ks盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此用于提取液的前处理。β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢且变化幅度小，因此分辨率更高，用于初步纯化。
5. 采用盐析法沉淀蛋白质，分别说明适用于工业和实验室操作的脱盐方法。
答：透析、凝胶层析用于实验室；差旅、电渗析适用于工业操作。
（1）透析是利用膜两侧的浓度差从溶液分理出小分子物质的过程
（2）凝胶层析是利用凝胶过滤介质为固定相，根据料液中的溶质相对分子质量的差别进行分离的液相层析法
（3）超滤使利用膜的筛分性质一压差为推动力，主要用于处理不含固形成分的料液，其中相对分子质量较小的溶质和水分子透过膜，而相对分子质量较大的溶质被截留。
（4）电渗析是利用分子的荷电性质和分子大小的差别进行分离的膜分离方法。
第四章．膜分离
一、名词解释
1. 纳滤：
答：是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，利用膜的筛分性质以压差为推动力的膜分离过滤技术。
2. 截留分子量
答：一般讲截留曲线上截留率为0.9的溶质的相对分子质量定义为截留分子量。
3. 渗滤（又称透析过滤）
4. 渗透汽化
答：是指液体混合物在膜两侧组分的蒸汽分压差的推动力下，透过膜并部分蒸发，从而达到分离目的的一种膜分离方法。
5. 表观截留率
答：R=（Cb-Cp）/Cb = 1-Cp/Cb，其中Cp为透过液的浓度，Cb为主体料液的浓度
6. 超滤浓差极化
答：是在超滤过程中，溶剂和小分子透过膜，而大分子溶质则被膜所阻拦并不断积累在膜表面上，使溶质在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象。
7. 复合膜
答：表面活性层和支撑层材料不同的膜，膜表面活性层起膜分离作用，支撑层孔径很大，对流体无透过阻力。
8. 电渗析的浓差极化
答：又称衰竭极化，是指溶液中离子浓度极低，迫使水溶液产生氢离子和氢氧根离子的现象。
9. 反渗透
答：又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶液会逆着自然渗透的方向作反向渗透。
10. 电渗析
答：利用离子交换膜对离子的选择透过性而使溶液中的阴阳离子与溶剂分离，使溶液中的离子有选择的分离或富集的过程称为电渗析，
11. 膜污染
答：由于凝胶极化引起的凝胶层或溶质在膜表面形成吸附层、膜孔堵塞、膜内溶质吸附等原因，使膜的通过量大幅度下降，分离效果降低等情况，称为膜污染。
12. 膜的真实截留率（用公式表达）
答：R0=(Cm-Cp)/Cm = 1-Cp/Cm Cm表示膜的极化浓度；Cp表示透过液的浓度
二、单项选择题
1.纯水制备过程中，用于脱除水中的无机盐，适用的膜分离操作是 ( A)。
(A) 反渗透 (B) 纳滤 (C) 超滤
2. 纳滤膜分离法适用分离的分子量范围分别是：（B）。
(A) 1000以上 (B) 1000以下 (C) 1000～10000
3. 常用于超滤的是 ( D) 膜。
(A) 无机膜 (B) 聚酰胺 （C）醋酸纤维素 （D）聚砜
4. 对电泳汽车工件进行淋洗后的溶液中的漆料进行浓缩回收，可采用 (C) 膜装置。
(A) 反渗透 (B) 纳滤 (C) 超滤 (D) 微滤
5. 用于脱除水中的无机盐，适用的膜分离操作是 (A)。
(A) 反渗透 (B) 纳滤 (C) 超滤 (D) 微滤
6. 用膜进行分离操作时，温度越高，流速越快，截流率 ( B)。
(A) 越高 (B) 越低 (C) 不变
7. 微滤可用于截留分离 ( C )。
(A) 蛋白质 (B) 盐分 (C) 细菌
8. 纯净水的制造，可采用_B_装置分离掉盐分。
(A) 超滤 (B) 反渗透 (C) 渗透汽化
9. 线性分子比球形分子的截留率 ( B)。?
(A) 高 (B) 低 (C) 相同
10. 单位体积过滤面积大，膜一旦损坏不能更换的膜组件是 ( B)。
(A) 平板式 (B) 中空纤维式 (C) 管式
11. 反渗透的膜材料一般采用 (C)。
(A) 对称膜 (B) 非对称膜 (C) 复合膜
12. 对于蛋白质，多糖的回收和浓缩可采用 (B ) 法。
(A) 反渗透 (B) 超滤 (C) 微滤
13. 对于膜分离操作，温度升高，截留率 ( C )。
(A) 增加 (B) 不变 (C) 降低
14. 超滤分离过程中，溶剂的透过是以 (A) 为推动力。
(A) 压力差 (B) 浓度差 (C) 温度差 (D) 电位差
15. 复合膜与非对称膜的区别在于 ( C )。
(A) 复合膜表面的孔径比非对称膜表面的孔径小；(B) 复合膜截面孔隙是均匀的，非对称膜则相反；(C) 复合膜的表层与支撑层材料不同，非对称膜材料相同。
16. 膜的真实截留率要 ( B ) 表观截留率。
(A) 低于 (B) 高于 (C) 等于

三、填空题
1．按膜截面的孔道结构均匀度来分，膜可分为 对称膜 和 非对称膜 。
2.常用的膜组件有 管式膜组件 、 平板式膜组件 、 螺旋式膜组件 、 中空纤维膜组件 。
3. 反渗透常用的有机膜材料是 醋酸纤维素 和 芳香族聚酰胺，超滤常用的有机膜材料是 聚砜、聚丙烯晴 。
4. 无机膜材料的优点是 机械强度高 、 耐化学试剂和耐有机溶剂，主要缺点是不易加工、 造价高。
5. 膜浓缩分为开路循环和闭路循环，其中闭路循环的优点是 膜组件中的U不依靠料液泵供应，且U可进行独立优化设计（节省能源） 。
6. 电渗析的浓差极化膜面浓度低于主体溶液浓度。
7. 膜表面流速增大，则截留率降低。
8. 浓差极化可以通过搅拌和 提高流速等方法，使之减弱。
9. 牌号为D312×7树脂名称是_大空型弱碱性丙烯酸系的交换树脂，交联度为7。
10. 对于膜分离操作，截留率随温度的升高而越近。

四、简答题
1. 膜污染的清洗方法有哪些？
答：（1）物理洗涤：泡沫球擦洗，水浸洗，气液清洗，脉冲清洗，超声波处理。
（2）化学洗涤：EDTA，表面活性剂，酶洗涤剂，酸碱洗涤剂。
2. 无机膜材料和有机膜材料各有何优缺点？
答：（1）无机材料：优点是机械强度高，耐高温，耐化学试剂和耐有机溶剂；缺点是不易加工，造价高。
（2）有机膜材料：天然高分子材料中醋酸纤维素有截留能力强的优点，缺点是使用的最高温度和pH有限；合成高分子材料中聚砜优点为耐高温，使用pH范围广，耐氯能理强，可调节孔径范围，缺点是耐压能力较低。
3．影响膜截留率大小的因素有哪些？
答：（1）被分离物质的分子量
（2）分子特性：线型、球型，直链、支链，荷电膜，吸附作用，蛋白质的等电点
（3）其他高分子溶液共存时，R↑
（4）操作条件：T↑→μ↓→R↓； u↑→R↓；pI时，R↑； 形成凝胶层时R↑
4．阐述超滤和反渗透的作用机理。
答：（1）超滤：是根据膜的筛分性质及分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间相对分子质量的差别进行分离的方法；主要处理不含固形成分的料液，其中相对分子质量较小的溶质和水分子透过膜，而相对分子质量较大的溶质被截留。
（2）反渗透：又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶液会逆着自然渗透的方向作反向渗透。
5. 以海水脱盐为例，画出电渗析工作原理图。
答：见课本

五、综合设计与论述题
1．欲采用膜法分离浓缩果汁，试设计一套完整而合理的膜法分离方案。
答：将稀果汁经过纳滤膜纳滤，浓缩得到含有一些有机酸、二元糖和少量的单糖的浓缩液，然后再将所滤得果汁再经过反渗透膜操作得到果汁中的无机盐和剩余单糖的浓缩液，以上两步所得到的浓缩液混合即得到浓缩的果汁。

2. 分析微滤、超滤、纳滤和反渗透的异同点及使用场合。
项目
反渗透(RO)
微滤（MF）
超滤（UF）
纳滤（NF）
英文全名
Reverse Osmosis
Microfiltration
Ultrafiltration
Nltrafiltration
传质推动力
压差(1-10MPa)
压差(0.05-0.5MPa)
压差(0.1-1.0MPa)
压差(0.5~2.0MPa)
膜孔径
无孔
0.1-10μm

0.1～1nm
分离原理
溶解扩散
筛分
筛分
筛分
被分离分子量
<1000/<300

1000-106

300~1000
膜材料
醋酸纤维素（怕过酸、过碱）、芳香族聚酰胺（怕）、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚芳醚酮、聚四氟乙烯等
醋酸纤维素、PVC
聚砜，聚丙烯腈

应用举例
盐、氨基酸、糖的浓缩，淡水制造
菌体、细胞和病毒的分离
蛋白质、多肽和多糖的回收和浓缩，病毒的分离
盐、氨基酸、糖的浓缩，淡水制造
运用领域
（1）海水、苦咸水的淡化制取生活用水，硬水软化制备锅炉用水，高纯水的制备。
（2）在医药、食品工业中用以浓缩药液、果汁、咖啡浸液等。
（3）印染、食品、造纸等工业中用于处理污水。
（1）微粒和细菌的过滤
（2）微粒和细菌的检测
（1）纯水的制备。
（2）汽车、家具等制品电泳涂装淋洗水的处理。
（3）食品工业中的废水处理。
（4）果汁、酒等饮料的消毒与澄清。
（5）在医药和生化工业中用于处理热敏性物质。
（6）造纸厂的废水处理。
（1）海水及苦咸水的淡化
（2）果汁生产
（3）在医药行业可用于氨基酸生产、抗生素回收等方面
（4）在石化生产的催化剂分离回收

3．利用所学知识设计一纯水生产流程，画出流程图，写出设计理由。
（1）流程：自来水——保安器——活性炭——反渗透装置——阳离子交换柱——阴离子交换柱——普通过滤——纯水——分装
（2）自来水初过滤，用保安器进行除过滤，去除大粒子不可溶杂质，再经活性炭吸附色素、有机物质、异味等，然后进入反渗透装置进行过滤除盐，再依次经过阳、阴离子交换树脂，最后进行一次普通过滤再进行分装。
第五章．萃取
一、名词解释
1．表面活性剂的HLB值
答：即亲水亲油平衡值，是用来表示表面活性剂亲水或亲油能力的大小。
公式为:HLB=(亲水基部分的分子量)/（表面活性剂的分子量）*100/5
2．反胶团萃取
答：是利用表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的胶团聚集体而萃取已在有机相中变性的蛋白质等大分子物质
3．液膜萃取的反向迁移
答：向膜相内加入流动载体，使供能物质与目标溶质迁移方向相反的载体输送方式
4．双水相萃取
答：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相，并且在两相中的水分均占有很大比例，即形成双水相系统。利用不同物质在两相中分配系数的差异进行的分离，称为双水相萃取
5．超临界流体萃取
答：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，则称之为超临界流体。将超临界流体作为萃取溶剂的萃取技术称为超临界流体萃取。
6．液膜萃取的同向迁移
答：向膜相内加入流动载体，使供能物质与目标溶质迁移方向相同的载体输送方式
7. 乳状液膜萃取
答：乳状液膜根据成膜液体的不同，分为（W/O）/W型和（O/W）/O型两种。利用液膜将与之不能互溶的液体分隔开来，是其中一侧的液体中的溶质选择性的透过液膜进入另一侧，实现溶质之间的分离技术。
8. 亲和双水相萃取
答：是指在成相高聚物上欧联亲和性配基，以提高溶质的分配系数，将这种成相高聚物作为萃取剂的技术称之为亲和双水相萃取。
9. 支撑性液膜萃取
答：是将多孔高分子支撑体浸在膜溶剂中，使膜溶剂充满支撑层的孔隙形成液膜。支撑液膜分割料液相和反萃相，实现渗透溶质的选择性萃取回收或除去。

二、单项选择题
1. 液膜萃取中，采用二-2-乙基己基磷酸（D2EHPA）为流动载体，能够输送 (B)。
(A) 阴离子 (B) 阳离子 (C) 阴离子和阳离子
2. 用AOT做表面活性剂用于反胶团萃取，与目标产品的等电点相比较，萃取时适宜的pH应该 (B)。
(A) 大于等电点 (B) 小于等电点 (C) 不受影响
3. 超临界CO2流体萃取啤酒花香味成分，适宜的操作条件可能是 ( A )。
(A) 31.3℃，7.38 MPa (B) 40℃，10 MPa (C) 31.3℃，73.8 MPa
4. 红霉素属弱碱性物质，用有机溶剂萃取时，适宜在 ( B)下进行。
(A) 酸性 (B) 碱性 (C) 中性
5. 对于(W/O)/W (水-油-水)型液膜萃取体系，适宜的表面活性剂的HLB值范围是 (A )。
(A) 3-6 (B) 8-15 (C) 6-8
6. 制备乳状液膜的适宜的搅拌速度为 ( B) r/min。
(A) 200 (B) 20** (C) 20**0
7.与多级逆流萃取相比，分馏萃取可显著提高目标产物的 ( B )。
(A) 浓度 (B) 纯度 (C) 收率
8. CO2的超临界点是 (B )。
(A) 31.3℃，73.8 MPa (B) 31.3℃，7.38 MPa (C) 33.3℃，73.8 MPa
9. 超临界CO2流体适宜分离的物系是 ( C )。
(A) 蛋白质 (B) 多糖 (C) 脂肪酸
10. 工业上液膜萃取采用的有效的破乳方式是 (B)。
(A) 化学破乳 (B) 静电破乳 (C) 离心或过滤
11. 限制PEG/DEX工业化的主要原因是 (B )。
(A) PEG粘度大，价格高 (B) DEX粘度大，价格高 (C) PEG粘度大，DEX价格高
12. 超临界流体SC-CO2萃取过程中，常加入一些夹带剂，如：甲醇、水，目的是 (B )。
(A) 增加CO2的亲脂性 (B) 提高对极性物质的萃取性 (C) 清洗被萃取物质
13. 对于O/( W/O) 型乳状液膜萃取体系，表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB的选取范围为( A)。
(A) 8-15 (B) 6-8 (C) 3-6
14. 对于脂肪酸的分离，适宜采用 ( B )．
(A) 双水相萃取法 (B) 有机溶剂萃取法 (C) 乳状液膜采取法
15. 对于W/(O/W) 型乳状液膜萃取体系，表面活性剂的亲水亲油平衡值HLB选取范围为(C)。
(A) 8-15 (B) 6-8 (C) 3-6

三、填空题
1. 常用的双水相体系是 PEG/DX和 PEG/硫酸铵。
2. 液膜萃取机理，可分为 单纯 迁移、 反萃相化学反应促进迁移、 膜相载体输送输送。
3. 超临界流体有较好的物质萃取能力是因为密度 接近液体和粘度 接近气体。
4. 对于弱碱性红霉素，采用萃取法分离，萃取操作适于在 碱性 条件下进行，反萃取适于在 酸性条件下进行。
5. 对于生物活性大分子，可以采用的萃取方法有 双水相萃取， 反胶团萃取。
6. 液膜萃取的优点有传质推动力大，速率高，试剂消耗量少，选择型好，分离效果好 。
7. SC-CO2的萃取操作通常选在31.3℃，7.38 MPa。
8. 工业上液膜萃取采用的有效的破乳方式是 静电破乳 。
9. AOT常用作反胶团萃取的表面活性剂，是因为AOT： 具有双链，极性基团较小，形成反胶束时不需加助表面活性剂 。
10. 超临界流体SC-CO2萃取过程中，若想提高对极性物质的萃取性，常加入 夹带剂。

四、简答题
1. 超临界流体为何有较好的物质萃取能力？其萃取工作区为何通常选在临界点附近？
答：（1）超临界流体密度接近液体，萃取能力强；粘度接近气体，传质能力好
（2）在临界点附近，流体的密度随温度、压强变化显著萃取能力强。
2. 影响反胶束萃取蛋白质的主要因素有哪些？
答：（1）反胶束相：表面活性剂的种类、浓度；有机溶剂的种类；助表面活性剂的种类、浓度
（2）水相：pH值；离子的种类、强度
（3）目标蛋白质：蛋白质的等电点、分子量、浓度；蛋白质表面的电荷分布
（4）环境：系统的温度、压力
3. 对于反胶束萃取，AOT常用作表面活性剂的优点是什么？如何调节pH值对蛋白质进行萃取和反萃取？
答：（1）优点：具有双链，极性基团较小，形成反胶束时不需加入助表面活性剂，并且形成的反胶束较大，有利于大分子蛋白质进入。
（2）AOT为一种阴离子表面活性剂，因此在萃取时应调节pH，使pH<pI,从而使蛋白质带正电，有利于萃取进行；在进行反萃取时应调节pH<pI，使蛋白质带负电。
4. 肌红蛋白的等电点为7.0，利用PEG/DEX系统萃取肌红蛋白时，当系统中分别含有磷酸钾和氯化钾时，分配系数随pH如何变化？为什么？
答：

5. 对于反胶团萃取，AOT常用作表面活性剂的优点是什么？如何调节pH对蛋白质进行萃取和反萃取？
答：同“3“第六章 吸附分离技术和理论
一、名词解释
1．固定床的穿透曲线
答：在固定床的吸附操作中，让待分离的混合物连续的通过分离柱，以流出液的体积为