生化工程下游技术 知识课件第2章下游技术 知识理论基础.pptVIP

第二章 下游技术理论基础 ;第一节 细胞中分子分布规律 ;蛋白质（包括酶）和核酸两大类大分子在细胞内分布情况，以肝细胞为例见表l。;第二节 分离基本原理 ;⑴． 形状和大小: 凝胶过滤、超滤、透析 ⑵ 电离性质: 离交色谱、电泳（除SDS） ⑶ 极性（疏水性）: 分配、吸附、疏水色谱 ⑷ 生物功能或特殊化学基团: 亲和色谱 ⑸ 等电点pI: 色谱聚焦、电聚焦 ⑹． 溶解性: 盐析、有机溶剂提取、结晶 ⑺． 密度、大小: 超离心 ;各种分离方法中推动力及阻滞力; 第三节 下游技术中的物理学过程 一、基础物性 各种物质都有其固有的性质，利用物质性质上的差异，可以区分不同的物质，并可对混合物进行分离和精制。; 二、分类 以物理学过程为基础的分离操作, 大致可分为三类。 1. 平衡分离过程 建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分离。这种操作是建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分离。表2．l 为平衡分离的代表性单元操作。大部分平衡分离操作都包含在内。 物性：蒸气压、溶解度 单元：蒸发、结晶 ;2.拟平衡(速度差)分离操作 混合物体系之外加一个势能场，在它的作用下，形成分离场。使被分离物在分离场的端面上浓缩，或者在分离场内形成一个稳定的浓度分布。 物性：密度、电荷 单元：超速高心分离、离心分离、电泳 3.非平衡(速度差)分离操作 平衡和拟平衡分离操作以外均划归其中。 物性：粒子大小、扩散系数、渗透系数 单元：过滤、透过汽化 ; 三、平衡论 1. 相平衡基础 多组分混合物体系，达到相平衡的条件是各相温度，压力相等，各相中各成份的逸度相等。当系统整体的温度和压力均相同，多相系统达到相平衡时，可用吉布斯相律描述。 吉布斯(Gibbs)于1876年推导出的相律已成为多相平衡体系研究的热力学基础，它表示平衡体系中相数P、独立组分数C和描述该平衡体系的变数F之间的关系： F = C – P + 2 其中F 为平衡体系的自由度数，是完整地描述体系状态所???要的独立强度变量数。在分离过程中主要的三个强度变量是温度、压力和组分(浓度) 。 ;对纯物质，组分数C=1，则F=3-P，如相图中液相区域，F=2。因此，在该区域内任一位置必须由温度和压力两个变量来确定。 在气-液平衡线上P=2，只要确定一个变量，即温度或者压力，其状态就确定了。 ;2. 气液平衡 对于非理想溶液，组分i在平衡气相中的分压 pi 和其液相组成 xi 关系 其中 pi0 纯组分 i 的饱和蒸汽压 αi 组分 i 的活度 γi 组分 i 的活度系数 当γi= 1 时，即为理想溶液 则 （即拉乌尔定律） 而挥发度 相对挥发度 ;3. 溶解度? （1） 气体在液相中的溶解度 ? 亨利定律 ? 其中 p i 组分i的气相分压 P 总压 H 亨利常数 xi ，yi 分别为组分 i 的液相和气相摩尔分率。 亨利定律是气体吸收的理论基础。 ;（2） 固体在液相中的溶解度 纯固体物质在液相中的溶解度用液相溶质摩尔浓度 xi表示，假定固体摩尔融解热ΔH不变，xi 与温度 T 间的关系为 其中，Tm 为固体熔点 。 4. 高压气体中的溶解度 超过临界温度和临界压力的气体称为超临界气体，其特征是各种物质在超临界气体中的溶解度较大，而且在临界点附近溶解度变化很大，利用这个性质的萃取技术称为超临界萃取技术。 ; 5. 液液平衡 溶质在互不溶解的A、B两相中溶解分配，其平衡浓度分别为 xA 、xB 。则分配系数 在平衡状态时，分配系数K与活度系数有关，设γ为活度系数，则