生化分离工程期末习题

第六章，吸附分离技术和理论

1，固定床吸附操作的恒定图式假设在什么情况下能够成立？为什么？ 答：在优惠吸附时才能成立

原因：优惠吸附中吸附等温线的斜率是随着C增大逐渐降低的，高浓度区溶质移动速度快，随着吸附操作的进行，浓度波宽越来越窄，最后发生自传现象，实际操作中，由于各种杂质阻力和非理想流动引起浓度波变宽，当使浓度波变窄和变宽这两种相反作用相互抵消时，弄赌博的宽度和形状不再改变，形成恒定图式浓度波，因此，恒定图式假设只有在优惠吸附时成立。

5，解：（1）当I1=0.1mol/L时：qm=50(1-0.5I2)=50(1-0.5?0.12)=49.75g/L 解离常数：Kd=5I2=5?0.12=0.05g/L.

F为柱内固液体积比：F=VS/VL=50/1000=0.05 C0=5mg/mL=5g/L，则α=-KdCo=-0.05?5=-0.25(g2/L2) β=Fqm+Kd-Co=0.05?49.75+0.05-5=-2.4625(g/L)

?（?2.4625）?2.46252?4?（?0.25)?4?）=2（????2C*=0.5

?2.56g/L

带入Langmuir方程可得：q*=

qmc*49.75?2.56??48.79g/L

Kd?C*0.05?2.56当99%吸附平衡时：q?0.99q*?0.99?48.79?48.31g/L

q?VL(C0?C)VS1000（5?C) 50即48.31?C?2.585g/L 将C, C*，β代入液相溶质浓度与时间关系方程：

1

ln(C?C*??）（C0?C*)(C?C*)(C0?C*??)?K1(2C*??)tln(2.585?2.56?2.4625)?(5?2.56)(2.585?2.56)?(5?2.56?2.4625)?0.2(2?2.4625）t

t?7.45(h)（2）当用500mL离子强度

I2?1mol/L洗脱时q'm?50(1?0.5I2)?50(1?0.5)?25(g/L)Kd'?5I2?5洗脱过程满足物衡：Vs(q?q')?V'C'

其中q为达到平衡时C?2.56g/Lq?48.79g/L于是可得50?（48.79?q')?500?C'q'?48.79?10C'代入平衡方程

q'?qmC'Kd'?C'得48.79?10C'?25C'5?C' C’=3.8(g/L)

洗脱率=

C'V'q.Vs?3.80?50048.79?50?77.88% 总收率?C'V'3.80?500q?Vs?100%?5?1000?100%?38% 2

第七章

1，（1）解：设柱体积为Vt，空隙体积为V.

由已知可知：排阻极限为200000，由于蓝色葡聚糖Mr=2?106>200000 所以其分离系数m=0,且VR=V0

由公式VR,A?VR?(Vt?V0)(mA?m)

58?40?(100?40)?(mA?0)所以mA?0.3由公式VR,B?VR?(Vt?V0)(mB?m)

64?40?(100?40)?(mB?0)所以mB?0.4(2)分离度计算公式：

Rs?F?(m2?m11)L2 得：Rs=1.3, m2(2?m12=mB=0.4.

1F?m2F)HETP2m1?mA?0.3F?Vt?V0100?V?40?1.5040HETP?0.3mm?0.3?10?3m代入公式可得：1.3?1.5?0.1?L12（22?1.5?0.3?1.5?0.4）?（0.3?10?3）1

2L=0.838m

2，解：料液体积对HTEP的影响：

22HETP?L(?0?t0/12)(tR?t0/2)2

22可得HETP?L(???V0/12)(VR?V0/2)2其中Vo为进料量，VR为洗脱体积

由A的洗脱体积为58ml，HETP=0.3?10-3m,L=0.838m，Vo=0；

3

可得0.3?10??30.838?（??2?V2/12）(58?V/2)2

所以??2?1.204当进液量Vo=1ml时，

可得HETP?L?（??2?V0/12）(V/2?V0/2)212?0.838（1.204?1/12）(58?1/2)2

?3.15?10?4mRs?F?(m2?m1)L21

22(2?m1F?m2F)HETP由于F. m1, m2, L 均不变

RsHETP1?所以Rs1?1.27 Rs1HETP1/2同理：当进液量分别为2ml，5ml, 10ml，20ml时，HETP分别为3.7?10-4m, 7.53?10-4m, 2.01?10-3m, 6.26?10-3m, Rs 分别为：1.17，0.820，0.502，0.285

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第八章：

1．固定化亲和配基和蛋白质的解离常数随着配基固定化密度的增大如何变化？为什么？

答：蛋白质的解离常数随着配基固定化密度的增大先减小后增大。

E?L?E?L解离常数：Kd?[E][L] [E?L]起初，配基固定化密度小，随着密度增大，亲和作用增强，解离常数减小，当密度增大到一定程度，由于空间位阻的作用，但蛋白质不能再与配基结合，但[L]不断增大，所以解离常数增大，亲和结合作用减弱。 2.类似1

3，答：主要是基于减小吸附操作中的非特异性吸附量，增加纯化效果考虑 原因：（1）亲和色谱操作中存在两种吸附作用，亲和吸附和非特异性吸附，因为生物料液中目标产物浓度很低，而杂质大量存在，吸附过程中即使有少量的杂质的非特异性吸附发生也会大大降低纯化效果（2）离子强度是影响杂质非特异性吸附的因素之一

当配基或目标产物带有电荷，或者用溴化氢活化法修饰配基的同时引入带电基团时，在较低的离子强度下，亲和吸附剂对杂质的静电作用较强，非特异性吸附量也较大，另外，在离子强度较高的情况下，由于间隔臂上C-H链的疏水性相互作用较强，也可能使非特异性吸附量增大。

总之，为了减小吸附操作中的非特异性吸附量，所用缓冲液离子强度要适当，一般为0.5-0.5mol/L，缓冲液的pH应使配基和目标产物和杂质的静电作用较小。

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