10、比较微滤、超滤、反渗透的区别和共同点？
答：超滤(UF)和微滤(MF)都是利用膜的筛分性质,以压差为传质推动力。UF膜和MF膜具有明显的孔道结构，主要用于截留高分子溶质或固体微粒。UF膜的孔径较MF膜小，主要用于处理不含固形成的料液，其中相对分子质量较小的溶质和水分透过膜,而相对分子质量较大的溶质被截留。因此，超滤是根据高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。微滤过程中，膜两侧渗透压差较小，所以操作压力比反渗透操作低，一般为0.1～1.0MPa。微滤一般用于悬浮液（粒子粒径为0.1～10μ）的过滤,在生物分离中,广泛用于菌体细胞的分离和浓缩。微滤过程中膜两侧的渗透压差可忽略不计，由于膜孔径较大，操作压力比超滤更低，一般为0.05～０.5ＭＰa。
反渗透：溶质浓度越高，渗透压越大。如果欲使高浓度溶质一侧溶液B中的溶剂（水）渗透到纯水侧A，在B侧所施加的压力必须大于此渗透压，这种操作称为反渗透。
传质推动力是压差；分离原理为筛分。
11、简述膜分离技术在生物产物回收和纯化方面的应用？
答：①细胞培养基的xx；
②发酵或培养液中细胞的收集或除去；
③细胞破碎后碎片的除去；
④目标产物部分纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；
⑤最终产品的浓缩和洗滤除盐；
⑥制备用于调制生物产品和清洗产品容器的无热原水；
一、
1、综合论述现代萃取技术的主要方法、原理、特点及技术应用情况？
答：萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。是一种扩散分离操作，不同溶质在两相中分配平衡的差异是实现萃取分离的主要因素。
主要方法：有机溶剂萃取(简称溶剂萃取)、双水相萃取、液膜萃取和反胶团萃取、液固萃取、超临界流体萃取等；
有机溶剂萃取：简称溶剂萃取，是石油化工、湿法冶金和生物产物分离纯化的重要手段，具有处理量大、能耗低、速度快等特点，并且易于实现连续操作和自动化控制。
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，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统。利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于20世纪50年代后期开发了双水相萃取法，又称双水相分配法。20世纪70年代以后，Kula、 Hustedt和Johansson等发展了双水相萃取技术在生物分离过程中的应用，为蛋白质特别是胞内蛋白质的分离与纯化开辟了新的途径。
双水相形成的原理：当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作用时，由于相对分子质量较大，分子间的相互排斥作用与混合过程的熵增加相比占主导地位，一种聚合物分子的周围将聚集同种分子而排斥异种分子，当达到平衡时，即形成分别富含不同聚合物的两相。
双水相萃取系统的相混合能耗很低，达到相平衡所需时间很短。因此，双水相萃取的规模放大非常容易。
在双子相萃取过程中，当达到相平衡后可采用连续离心法进行相分离。由于达到相平衡所需时间较短，因此双水相萃取法容易现连续操作，这在蛋白质类生物大分子的下游加工过程的各种单元操作中不多见的。
由于双水相萃取系统的诸多特殊性质，如表面张力极低，黏度高，密度差小，，影响分配平衡的因素复杂，实验材料来源的限等原因，多级萃取过程，特别是微分萃取过程用设备的研究尚需深入开展。
液膜（liquid membrane）是由水溶液或有机溶剂（油）构成的液体薄膜。液膜可将与之不能互溶的液体分隔开来，使其中一侧液体中的溶质选择性地透过液膜进入另一侧，实现溶质之间的分离。当液膜为水溶液时，（水型液膜），其两侧的液体为有机溶剂；当液膜由有机溶剂构成时（油型液膜），其两侧的液体为水溶液。因此，液膜萃取可同时实现萃取和反萃取，这是液膜萃取法的主要优点之一，对于简化分离过程、提高分离速度、降低设备投资和操作成本是非常有利的。
液膜分离法的研究初期主要针对金属离子的萃取回收，但实用化的进程缓慢，到20世纪90年代初期为止，仅有奥地利从纺丝（viscose）废液中回收锌的应用实例。其中主要原因是湿法冶炼工业增长缓慢，影响了对新厂建设的需求。但随着生物技术产业和迅速发展，对新型下游加工技术的需求不断增加。因此，液膜分离法有望在生物下游加工过程国发挥重要作用。
反胶团萃取（reversed micellar extraction
）的研究始于20世纪70年代，是一种发展中的生物分离技术。反萃取团萃取的本质仍是液-液有机溶剂萃取，但与一般有机溶剂萃取所不同的是，反胶团萃取利用表面活性剂在有机相中形成的反胶团（reversed
液固萃取通称浸取（leaching），是用液体提取固体原料中的有用成分的扩散分离操作。生物分离过程中经常需要利用液固萃取法从细胞或生物中提取目标产物或除去有害成分。例如，从咖啡豆中脱xxx，从草莓中提取花色甘色素，从大豆中提取胰蛋白酶抑制剂和卵磷脂（lecithin）、从植物组织中提取生物碱（alkaloid）、黄酮类、皂苷等。
超临界流体（supercritical fluid SCF）对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯等具有特殊的溶解作用，因此可用于这类物质的萃取分离。利用超临界流体萃取已成功地用于食品、医药和化妆品（香料）等生物产物的分离工程，成为一门新兴的工业分离技术。但是，临界流体萃取的研究历史较短，基础数据的积累较少，也是一门正在蓬勃发展中的分离技术之一。
2、综合论述现代膜分离技术的种类、原理、特点及技术应用情况？
答：在生物分离领域应用的膜分离法：微滤、超滤、反渗透、透析、电渗析和渗透气化等；
透析：利用具有一定孔径大小、高分子溶质不能透过的亲水膜将含有高分子溶质和其他小分子溶质的溶液与纯水或缓冲液分隔，由于膜两侧的溶质浓度不同，在浓差的作用下，左侧高分子溶液中的小分子溶质透向右侧，右侧中的水透向左侧，这就是透析。
传质推动力：浓度差。
传质推动力是渗透压；分离原理为筛分。
反渗透：溶质浓度越高，渗透压越大。如果欲使高浓度溶质一侧溶液B中的溶剂（水）渗透到纯水侧A，在B侧所施加的压力必须大于此渗透压，这种操作称为反渗透。
传质推动力是压差；分离原理为筛分。
超滤(UF)和微滤(MF)都是利用膜的筛分性质,以压差为传质推动力。UF膜和MF膜具有明显的孔道结构，主要用于截留高分子溶质或固体微粒。UF膜的孔径较MF膜小，主要用于处理不含固形成的料液，其中相对分子质量较小的溶质和水分透过膜,而相对分子质量较大的溶质被截留。因此，超滤是根据高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。微滤过程中，膜两侧渗透压差较小，所以操作压力比反渗透操作低，一般为0.1～1.0MPa。微滤一般用于悬浮液（粒子粒径为0.1～10μ）的过滤,在生物分离中,广泛用于菌体细胞的分离和浓缩。微滤过程中膜两侧的渗透压差可忽略不计，由于膜孔径较大，操作压力比超滤更低，一般为0.05～０.5ＭＰa。
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法,可用于小分子电解质(例如氨基酸、有机酸)的分离和溶液的脱盐。电渗析操作所用的膜材料为离子性阳离子交换基和季铵基（-Ｎ Ｒ ）等碱性阴离子作阴离子交换膜。在电场的作用下，前者选择性透过阳离子，后者选择性透过阴离子。
电渗析在工业上多用于海水和苦咸水的淡化以及废水处理。作为生物分离技术，在生物反应－分离耦合过程的应用研究是电渗析技术发展的方向之一。
疏水膜的一侧通入料液，另一侧（透过侧）抽真空（图4.5）或通入惰性气体,使膜两侧产生溶质分压差.在分压差的作用下,料液中的溶质于膜内,扩散通过膜,在透过侧发生气化,气化的溶质被装置外设置的冷凝器回收。因此，渗透气化法根据溶质间透过的相互作用决定溶质的渗透速度，根据相似相溶的原理，疏水性较大的溶质易溶于疏水膜，因此渗透速度高，在透过一侧得到浓缩。气化所需的潜热用外部热源供给。
由于膜材料的进步，20世纪80年代以后渗透气化技术实现了产业化，在乙醇、丁醇等挥发性发酵产物的发酵-分离耦合过程的应用开发研究非常活跃。
3、综合论述现代吸附技术的主要方法、原理、特点及技术应用情况？
答：吸附是溶质从液相或气相转移到固相的现象。利用固体吸附的原理从液体或气体中除去有害成分或分离回收有用目标产物的过程称为吸附操作。吸附操作所使用的固体材料一般为多孔微粒或多孔膜，具有很大的比表面积，称为吸附剂或吸附介质。吸附剂对溶质的吸附作用按吸附作用力区分主要有三类：①物理吸附：基于吸附剂与溶质之间的分子间力，即范德华力。溶质在吸附剂上吸附与否或吸附量的多少主要取决于溶质与吸附剂极性的相似性和溶剂的极性；②化学吸附：吸附表面活性点与溶质之间发生化学键合、产生电子转移的现象；③离子交换：简称离子交换，所用吸附剂通称离子交换剂或离子交换树脂。离子交换剂表面键合离子基因或可离子化基团，通过静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程中发生电荷转移。离子交换的吸附质一般通过提高离子强度或调节pH值的方法洗脱。吸附分离技术广泛应用于生物分离过程，在原料液脱色、除臭、目标产物的提取、浓缩和粗分离方面发挥着重要作用。
