2017淮工制药分离工程考前重点附答案.doc

一、名词解释
1.富集：对摩尔分数小于0.1组分的分离。

2.制药分离工程是制药工程的一个重要组成部分，是描述医药产品生产过程所采用的分离技
术及其原理的一门学科，主要涉及从动植物原料、生物发酵或酶催化、化学合成物料中分离、纯化医药目标产物，以及制成成品的过程。

3.浸取是利用固体原料中组分在溶剂中溶解度的差异，选择一种溶剂作为萃取剂用来溶解固
体原料混合物中待分离组分的分离操作。

4.离心过程在离心力作用下料浆中的液体穿过离心机多孔转鼓的过滤介质，而固体粒子被截
留的分离过程。

5.干燥技术是利用热能除去物料中的水分(或溶剂)，并利用气流或真空等带走汽化的水分
(或溶剂)，从而获得干燥物品的工艺操作技术。

6.膜分离是利用经特殊制造的具有选择透过性的薄膜，在外力(如膜两侧的压力差、浓度
差、电位差等)推动下对混合物进行分离、分级、提纯、浓缩而获得目标产物的过程。

7.AOT,英文全称为Aerosol 0T,化学名称为丁二酸2乙基己基酯横酸钠。

8.场是以时空为变量的物理量，为物质存在的一种基本形式，是一种特殊物质，看不见摸不
着，但确实存在。

9.分离因子是分离过程中混合物内各组分所能达到的分离程度的表征。

10.nanofiltration,是一种相对较新的压力驱动膜分离过程，通过膜的渗透作用，借助外界能
量或化学位差的推动，对两组分或多组分气体或液体进行分离、分级、提纯和富集。

二、简答题：
1、简述用数学表示式描述物质的分离程度及分离类型？
完全分离：(a+b+c+d+• • •) — (a) +(b)+(c)+(d)+・• •
不完全分离：(a+b+c+d+…)(a) +(b+c+d+…)或(a+b+c+d+…)—(a, b) + ( b, a) + • • •
2、二氧化碳作为最常用的超临界流体莘取剂，主要是因为哪些优异特性决定的呢？
1)超临界CO2密度大，溶解能力强，传质速率高
2)超临界CO2的临界温度和临界压力等条件比较温和
%1临界温度为3.1 °C,接近于室温，适用于分离热敏性物质
%1CO?临界压力为7.38MPa,中等压力，工业水平最易实现
3)C02具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制和回收等优点
4)超临界CO2具有抗氧化抑菌作用，有利于保证和提高产品的质量
3、简述大孔吸附树脂分离操作的基本工艺流程。

树脂型号的选择一树脂前处理一考察树脂用量及装置(径高比)一样品液前处理一树脂工艺条件筛选(c、T、pH、盐浓度、上柱速度、饱和点判定、洗脱剂的选择、洗脱速度、洗脱终点判定)一目标产物的收集一树脂的再生
4、絮凝作为中药及生物制药中常用的沉淀强化技术，简述常用絮凝剂的种类及主要特性。

常用的絮凝剂一般分为三类：无机絮凝剂、有机合成高分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂
无机絮凝剂：分为无机低分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂
无机低分子絮凝剂：低分子金属盐，主要是铝、铁盐及其水解聚合物
三、论述题
1、简要论述分离膜的基本结构、性能要求及分离操作的主要影响因素？
结构一般分为三层：支持层、过渡层、分离层（皮层），每一层膜的厚度及所含的微孔形态、大小、数量不一样，分离层对分离膜的性能起决定性影响。

性能要求：（1）分离能力：选择性透过某些物质的能力（2）透过能力：膜通量大小（3）耐热性、耐酸性、耐碱性、抗氧化性、抗微生物分解性和机械强度（4）经济性：价格取决于分离膜材料和制造工艺。

因素：（1）操作温度（2）化学耐受性（3）膜的吸附性质（4）膜的无菌处理
2、简述化学萃取的基本概念及常见的化学萃取剂类型。

存在溶质与络合反应剂之间的化学作用，这类伴有化学反应的传质过程，称为化学萃取。

化学莘取剂：（1）液体阳离子交换萃取剂（2）液体阴离子交换莘取剂（3）协同莘取
3、简要论述离子交换反应分离的类型及常用离子交换树脂的选择性顺序。

答：1）离子交换反应类型（5分）
a）中性盐分解反应
R-SO3H + NaCl V R-SO3Na + HC1
R-N（CH3）3OH + NaCl V R-N（CH3）3C1 + NaOH
b）中和反应
R-SO3H + NaOH = R-SO3Na + H20
R-COOH + NaOH V R-COONa + H20
R-N（CH3）3OH + HC1 二R-N（CH3）3C1 + H2O
R-N（CH3）2 + HC1 # R-NH（CH3）2C1
c）复分解反应
2R-SO3Na + CaCl2 V （R-SO3）2Ca + 2NaCl
2R-COONa + CaCl2 n （R-COO）2Ca + 2NaCl
R-N（CH3）3C1 + NaBr 二R-N（CH3）3Br + NaCl
R-NH（CH3）2C1 +NaBr # R-NH（CH3）2Br + NaBr
2）常用离子交换树脂的选择性顺序
a）苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂
Fe3+ > Al3+ >Ca2+>Na+
Tl+>Ag+>Cs+>Rb+>K+>NH^>Na+>H+>Li+
b）苯乙烯系弱酸性阳离子交换树脂
H+>Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+
c）苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂
S0^>N03>Cr>OH>F>HC03>HSi03
d）苯乙烯系弱碱性阴离子交换树脂
OH>SOQ>NOf>Cl>HCOf>HSiO£
四、计算题
1.用中空纤维超滤器精制某植物小分子蛋白溶液，使原浓度0.08%的蛋白增至
2.1% （W/V）,其相对分子
质量为M=18000,扩散系数D=1X1O 4 m2/So超滤器过滤面积为10 m2,操作温度为4C,超滤压力差3.0 MPa。

经实验测定，超滤的初始滤速为2.16Xl（y3 m3/（nFh）。

求：
1) 若忽略浓差极化，估算超滤处理l.On?蛋白原液所需的时间t 。

2) 估算浓差极化对超滤时间的影响。

解：1)忽略浓差极化，估算超滤处理l.On?蛋白原液所需的时间， Jw = Lp, Ap = 2.16 x 10-3 m 3/(m 2 • h) = 2.16 x 10-3/3600 (m/s) l/0 = 1.0 m 3 1.0 x 0.08% V = ---------------- 2.1% 0.038 (m 3) V^p-RTNX = 0 VAp-RTN)— 根据间歇操作时间计算公式 , 、 RTN Al A M — V )+kln TlLpAp Ap 1 z 1 =矿('。

_ ') = ---------- 10-3 JW 10 X 2-16 X 3600 忽略浓差极化时，In V 0Ap - RTN Y \ = _1_ _ VAp-RTN 八 AL p Ap v 0 ) 1.0 x 0.08%\ 1 ) =1.6 x 10s (s) h 44.5 h 2)估算浓差极化对超滤时间的影响 T = 273.2 + 4 = 274.2 (K) △p = 3.0 MPa = 3.0 x 106 Pa N = 1.0 x IO 6 x 0.08%/18000 计算公式为t 1 W PL (M)+劄 VoAp-RTN 、 甘 3.0X106 1 V Q ^p 一 RTN Y \ V/\p-RTN )\ 三1-°・0038 + 3.41 x 10- x 血(矗驾尚焉) 10 x 2.16 x 10-3/3600 1.6002 x 105 (s) a 44.5 (h) 2.在醋酸戊酯-水系统中，青霉素K 的分配系数此=215,青霉素F 的& = 131。

已知手册中青 霉素K 和F 的pKa(K) = 2.27, p/Q(F) = 3.51。

从现有的混合青霉素(主要为F 和K)中分离 纯化获得青霉素Fo 1) 求pH = 3.0和pH = 4.0时的萃取系统选择性系数。

2) 通过系统系统酸碱性，是否可获得高纯度的目标产物青霉素F 。

解：1)在醋酸戊酯-水系统中，青霉素K 和F 的电离平衡常数： Ka(K) = 10—2 27 = 5.37 X 10一3 Ka(F) = 10~3-51 = 3.09 X 10一4 由选择性系数公式：
pH = 3.0时，伐=祟x 卷端部 2.965
1 I Ka(B) [ | K Q (K)
二 Ki(A) 1 +~[^ 二 &(F) 1 +
P — &(B) 1 | 匕(4广 K(K) [ | K Q (F)
~[H]^ "[HF
TT 4 c 131 1+5.37x10-3/10-4
pH = 4.007, 62 = — x ---------------- 土~ = 8.149
L rz 215 1+3.09X10-4/10 一 4 故02> Bi ，表明通过调节酸碱性可获得纯度较高的目标产物青霉素F 。

五、作图题
1、在中药材的提取工艺中，间歇式浸取器使用尤为普遍，其型式较多，其中以多能式提取罐使用 较为
典型。

1） 简述多能式提取罐的主要组成部分？
2） 绘制多能式提取罐的示意图。

答：1）多能提取罐主要由提取罐、泡沫捕集器、热交换器、冷却器、油水分离器、气液分离器、 管道过滤器等部件组成。

水毒口 阀门十 水出口 TT ________ （-热交换器 冷却 器 油水液 阀门 至浓缩工段 放空 /V 芳香水回流 水灵 .，阀 油 水 分 tl 芳香油出 V 放水阀 阀门卜・ V。