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1 绪论1

1.1 概述1

1.2 生物下游加工过程的一般步骤与单元操作2

1.3 发展中的生物分离技术3

1.4 生物分离工程发展方向8

2 液膜萃取9

2.1 概述9

2.2 液膜种类10

2.2.1 乳状液膜10

2.2.2 支撑液膜10

2.2.3 流动液膜11

2.3 液膜萃取机理11

2.3.1 单纯迁移11

2.3.2 反萃相化学反应促进迁移12

2.3.3 膜相载体输送迁移12

2.4 液膜组成与稳定性13

2.4.1 膜溶剂13

2.4.2 表面活性剂14

2.4.3 流动载体（萃取剂）15

2.5 液膜的制备与破乳15

2.5.1 乳状液膜的制备15

2.5.2 (W/O)/W乳液溶胀问题15

2.5.3 破乳16

2.6 影响液膜萃取的操作参数17

2.7 液膜分离传质动力学模型20

2.7.1 传质模型20

2.7.2 参数的确定21

2.7.3 实验验证22

2.7.4 结果讨论23

2.8 液膜萃取在生物工程领域的应用24

2.8.1 液膜萃取分离有机酸24

2.8.2 液膜萃取分离氨基酸24

2.8.3 液膜萃取分离抗生素25

2.8.4 利用液膜萃取技术提取生物碱26

2.8.5 液膜技术应用于酶反应和酶萃取26

2.8.6 液膜萃取技术在其它方面的应用27

2.9 问题与展望28

2.9.1 乳化液膜稳定性改进研究28

2.9.2 支撑液膜稳定性改进研究29

符号说明31

思考题31

参考文献31

3 反胶束萃取32

3.1 概述32

3.2 反胶束萃取基本原理33

3.3 表面活性剂与反胶束的性质34

3.4 反胶束体系的分类35

3.5 反胶束技术操作方法36

3.6 蛋白质进入反胶束的推动力36

3.7 影响反胶束萃取蛋白质的因素37

3.7.1 反胶束的大小37

3.7.2 水相的pH38

3.7.3 表面活性剂38

3.7.4 水相中的离子38

3.8 反胶束萃取过程模型39

3.8.1 反胶束萃取过程的热力学39

3.8.2 反胶束萃取过程的动力学44

3.9 反胶束萃取蛋白质工艺过程50

3.9.1 在混合-澄清槽中萃取50

3.9.2 用膜萃取操作50

3.10 反胶束萃取蛋白质的应用51

3.10.1 从发酵液中提取细胞外酶51

3.10.2 直接提取细胞内酶51

3.10.3 从植物中同时提取油和蛋白质51

3.10.4 纯化和分离蛋白质51

3.11 反胶束萃取蛋白质新进展52

3.11.1 新型表面活性剂的设计与开发52

3.11.2 提高萃取的选择性52

3.11.3 其它方面52

符号说明52

思考题53

参考文献53

4 两水相萃取54

4.1 概述54

4.1.1 两水相体系萃取的特点55

4.1.2 两水相体系的种类55

4.2 两水相体系的形成56

4.3 两水相萃取的基本原理57

4.3.1 分配定律57

4.3.2 相图57

4.4 影响生物分子分配的因素58

4.4.1 聚合物种类及其相对分子质量的影响58

4.4.2 pH的影响59

4.4.3 离子环境对蛋白质在两相系统分配的影响60

4.4.4 温度的影响61

4.4.5 生物分子疏水基团的影响61

4.4.6 系线的长度61

4.5 两水相萃取操作62

4.5.1 两水相体系组成的选择62

4.5.2 两水相的制备62

4.5.3 萃取62

4.6 两水相萃取的数学模型63

4.6.1 两水相体系的相平衡模型64

4.6.2 两水相中生物物质分配系数的数学表述64

4.7 两水相系统的应用66

4.7.1 细胞器及生物大分子分离66

4.7.2 生物小分子的分离67

4.7.3 相转移生物转化反应67

4.8 两水相体系的发展67

4.8.1 可循环使用的两水相成相高聚物67

4.8.2 表面活性剂两水相68

4.8.3 两水相萃取技术的局限和展望68

符号说明69

参考文献69

5 超临界萃取技术71

5.1 概述71

5.2 超临界流体的物理特性71

5.3 超临界流体萃取的基本原理73

5.4 超临界流体的选择73

5.5 SCF萃取过程中的夹带剂75

5.6 天然产品萃取过程中的影响因素76

5.7 超临界流体萃取的工艺77

5.7.1 等温变压法77

5.7.2 等压变温法78

5.7.3 恒温恒压法（吸附法）78

5.7.4 添加惰性气体的方法78

5.8 超临界萃取工程数学模型79

5.8.1 溶质溶解度的估算79

5.8.2 超临界萃取传质过程计算81

5.9 超临界CO2萃取技术的应用85

5.9.1 在医药工业中的应用85

5.9.2 在食品工业中的应用85

5.9.3 在香料工业中的应用85

5.9.4 在化学工业中的应用86

5.9.5 在其它领域中的应用86

5.10 超临界流体萃取技术发展中存在的问题与展望86

符号说明86

参考文献87

6 反渗透浓缩与制水88

6.1 概述88

6.2 反渗透膜分离原理及性能88

6.3 反渗透膜材料89

6.4 反渗透膜的传递理论90

6.4.1 不可逆热力学模型90

6.4.2 孔流模型90

6.4.3 溶解扩散学说91

6.4.4 选择吸附——毛细管流动机理91

6.4.5 反渗透过程的唯象模型91

6.4.6 浓差极化与传质系数94

6.5 反渗透装置与工艺介绍95

6.6 影响反渗透膜性能的因素96

6.7 膜污染与清洗97

6.7.1 膜的污染97

6.7.2 反渗透膜污染的控制98

6.7.3 膜的清洗与维护98

6.8 反渗透技术的应用100

6.8.1 水处理100

6.8.2 生物物质浓缩101

6.9 反渗透技术的发展趋势102

符号说明103

思考题104

参考文献104

7 纳米过滤105

7.1 概述105

7.2 纳滤膜分离机理与传递理论106

7.2.1 纳滤过程的不可逆热力学模型106

7.2.2 细孔模型107

7.2.3 固定电荷模型108

7.2.4 模型应用举例108

7.3 纳滤膜对无机物的分离性能111

7.4 纳滤膜对有机物的截留机理研究115

7.5 影响纳滤膜分离性能的因素117

7.5.1 操作条件对纳滤膜分离性能的影响117

7.5.2 物料性质对纳滤膜分离性能的影响119

7.6 纳滤膜的装置与工艺121

7.7 纳滤膜的制备121

7.7.1 转化法121

7.7.2 共混法122

7.7.3 复合法122

7.7.4 荷电化法123

7.8 纳滤膜污染及清洗124

7.8.1 纳滤膜污染的机理分析124

7.8.2 膜的化学清洗125

7.9 纳滤膜在医药工业中的应用125

7.9.1 抗生素发酵液的浓缩与纯化125

7.9.2 6-APA的浓缩与回收126

7.9.3 VB12的浓缩与回收127

7.9.4 在氨基酸生产中的应用127

7.9.5 多肽的浓缩和纯化127

符号说明127

思考题128

参考文献128

8 渗透蒸发129

8.1 概述129

8.2 渗透蒸发的原理130

8.3 渗透蒸发传质模型131

8.3.1 溶解扩散模型132

8.3.2 孔流模型134

8.3.3 溶解扩散模型参数计算举例135

8.4 渗透蒸发装置139

8.4.1 渗透蒸发分离膜139

8.4.2 渗透池140

8.4.3 渗透蒸发分离器及其操作方法141

8.5 操作条件对分离的影响142

8.6 渗透蒸发的应用143

8.6.1 渗透蒸发在有机溶剂脱水中的应用143

8.6.2 渗透蒸发在有机溶剂分离中的应用144

8.6.3 渗透蒸发反应器144

符号说明145

思考题146

参考文献146

9 扩张床分离147

9.1 概述147

9.2 扩张床的吸附原理148

9.3 扩张床吸附数学模型151

9.4 扩张床吸附基质155

9.4.1 扩张床吸附对基质的特性要求155

9.4.2 常用的扩张床吸附基质156

9.4.3 扩张床吸附基质的制备157

9.5 扩张床吸附装置158

9.6 细胞及碎片对吸附剂性能的影响及评价158

9.7 扩张床操作160

9.8 扩张床吸附存在的问题与开发前景164

符号说明164

思考题165

参考文献165

10 灌注层析166

10.1 概述166

10.2 灌注层析的一般特征167

10.3 灌注层析介质168

10.4 灌注层析理论169

10.5 模型求算举例172

10.6 灌注层析的应用176

10.6.1 免疫检测技术176

10.6.2 蛋白质纯化方法开发与优化176

符号说明178

思考题179

参考文献179

11 亲和超滤180

11.1 概述180

11.2 亲和超滤的基本原理180

11.3 亲和超滤载体的制备181

11.3.1 水不溶性载体181

11.3.2 水溶性载体182

11.3.3 亲和膜过滤过程的主要因素183

11.3.4 水溶性载体制备举例184

11.4 亲和超滤与亲和层析的比较185

11.5 水溶性载体亲和超滤的数学模型185

11.5.1 吸附模型185

11.5.2 ACFF冲洗模型186

11.5.3 ACFF洗脱模型187

11.5.4 亲和超滤模型参数计算举例187

11.6 亲和超滤的发展与其存在的问题190

符号说明190

思考题190

参考文献190

12 亲和膜分离192

12.1 概述192

12.2 亲和膜分离原理193

12.3 亲和膜的制备193

12.3.1 膜材料的选择193

12.3.2 配基的选择198

12.3.3 间隔臂的选择199

12.3.4 亲和膜的制备、活化及偶合199

12.4 亲和膜分离基本理论200

12.5 叠合式平板亲和膜吸附生物分子的动力学模型201

12.5.1 动力学模型的建立201

12.5.2 模型验证205

12.6 亲和膜分离技术的应用与展望205

符号说明206

思考题207

参考文献207

13 亲和沉淀208

13.1 概述208

13.2 亲和沉淀基本原理209

13.3 溶解可逆高聚物210

13.3.1 天然聚合物及其衍生物210

13.3.2 合成聚合物210

13.4 高聚物的基团活化与配基的连接217

13.5 亲和沉淀的工艺219

13.6 亲和沉淀的应用220

13.6.1 亲和沉淀法分离蛋白质220

13.6.2 SIS聚合物作为酶的可逆固定化载体的应用221

13.7 亲和沉淀的放大222

符号说明222

思考题223

参考文献223

14 分子印迹分离224

14.1 概述224

14.2 分子印迹技术的基本原理224

14.3 影响分子印迹吸附的因素226

14.3.1 印迹分子的要求226

14.3.2 功能单体的选择226

14.3.3 交联剂的选择228

14.3.4 溶剂的选择228

14.3.5 反应条件的选择229

14.4 MIPs制备229

14.4.1 沉淀聚合法229

14.4.2 原位聚合法230

14.4.3 两步溶胀聚合法230

14.4.4 表面印迹法230

14.4.5 悬浮聚合法231

14.4.6 乳液聚合法231

14.5 分子印迹分离过程的热力学研究231

14.5.1 分子印迹分离过程中焓变、熵变和Gibbs自由能的变化232

14.5.2 流动相对分子印迹分离过程热力学数据的影响235

14.6 分子印迹聚合物的结合性能236

14.6.1 Scatchard模型评价分子印迹结合性能236

14.6.2 分子印迹聚合物吸附选择性的评价237

14.7 分子印迹分离技术的问题与展望238

符号说明238

思考题239

参考文献239

15 分子筛240

15.1 概述240

15.2 沸石分子筛的结构240

15.2.1 骨架基本结构单元240

15.2.2 孔道结构242

15.3 分子筛的分类243

15.4 沸石分子筛的合成和改性246

15.4.1 合成沸石的原料和方法246

15.4.2 沸石分子筛的改性248

15.5 沸石分子筛的表征方法249

15.5.1 晶体结构和缺陷测定249

15.5.2 孔结构测定250

15.5.3 化学组成分析250

15.5.4 骨架硅铝比分析251

15.5.5 酸性测定251

15.5.6 稳定性测定252

15.6 沸石分子筛的传质过程252

15.7 影响分子筛吸附的因素254

15.8 功能分子筛的发展及其在生物分离中的应用257

符号说明261

思考题261

参考文献261

16 分子蒸馏262

16.1 概述262

16.2 分子蒸馏的基本原理262

16.2.1 基本概念263

16.2.2 分子蒸馏与一般蒸馏（精馏）的不同264

16.3 分子蒸馏装置266

16.3.1 静止式分子蒸馏器266

16.3.2 刮膜式分子蒸馏器266

16.3.3 离心式分子蒸馏器266

16.4 分子蒸馏工艺267

16.5 影响分子蒸馏效率的因素268

16.5.1 蒸馏温度的影响268

16.5.2 进料速率的影响268

16.5.3 刮膜器转速的影响269

16.5.4 进料温度的影响269

16.6 分子蒸馏数学模型270

16.7 分子蒸馏技术在工业中的应用279

16.7.1 芳香精油的精制279

16.7.2 分子蒸馏单甘酯和高碳脂肪醇的制取280

16.7.3 天然维生素E的提纯280

16.7.4 天然色素的精制280

16.7.5 医药工业上的应用281

16.7.6 石油化工上的应用281

16.7.7 农药上的应用281

16.8 分子蒸馏技术的展望及其存在的问题281

符号说明282

思考题282

参考文献283

17 超声波辅助生物分离284

17.1 概述284

17.2 超声波发声原理284

17.3 超声波的分类285

17.4 超声效应286

17.5 实验室常用超声设备287

17.6 超声波的应用288

17.6.1 超声清洗289

17.6.2 超声粉碎289

17.6.3 超声悬浮289

17.6.4 超声乳化和破乳290

17.6.5 超声降解290

17.6.6 超声脱附291

17.6.7 超声凝聚291

17.6.8 超声过滤295

17.6.9 超声蒸发297

17.6.10 超声萃取298

17.6.11 超声干燥298

17.6.12 超声杀菌299

17.6.13 超声结晶299

17.6.14 超声波的其它应用302

17.7 超声波应用展望303

思考题303

参考文献303

18 微波辅助萃取304

18.1 概述304

18.2 微波辅助萃取加热原理304

18.2.1 微波的特点305

18.2.2 微波辅助萃取技术与其它技术的比较307

18.3 微波萃取的条件308

18.3.1 微波萃取的选择性308

18.3.2 萃取步骤309

18.4 微波萃取的影响因素309

18.4.1 微波萃取技术中溶剂的影响309

18.4.2 水分或湿度对微波萃取效率的影响309

18.4.3 萃取温度对微波萃取的影响310

18.4.4 萃取时间对微波萃取的影响310

18.5 微波辅助萃取设备310

18.5.1 微波萃取的试样制备系统310

18.5.2 封闭容器系统311

18.5.3 敞开容器系统311

18.5.4 在线微波萃取系统311

18.6 微波辐射的防护312

18.7 微波萃取的应用312

18.7.1 微波萃取法在生化分析中的应用312

18.7.2 微波萃取法在食品分析中的应用313

18.7.3 微波萃取法在化工分析中的应用313

18.7.4 微波萃取法在天然产物萃取中的应用313

18.8 微波萃取技术展望316

思考题317

参考文献317

19 蛋白质复性318

19.1 概述318

19.2 包含体的形成机制319

19.3 影响包含体形成的因素320

19.3.1 蛋白质性质320

19.3.2 温度320

19.3.3 分子伴侣蛋白321

19.4 包含体的分离、洗涤、溶解322

19.5 重组蛋白质的复性323

19.5.1 蛋白质折叠机制323

19.5.2 分子伴侣GroE辅助蛋白质折叠及其作用机理323

19.5.3 影响蛋白质复性的因素327

19.5.4 提高包含体复性率的方法329

19.6 蛋白质复性技术展望332

思考题332

参考文献333