生物分离工程
生物分离工程
第一章绪论1.生物分离工程是指从发酵液、酶反应也活动植物培养液中分离、纯化生物产品的过程。
2.生物分离的一般流程：发酵液的预处理；提取；精制；成品加工。
第二章发酵液的预处理1.过滤和离心是最基本的单元操作。
2.凝集是指在投加的化学物质作用下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。
3.絮凝是指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过程。
4.调节pH法：在进行pH调节时，一般采用草酸等有机酸或某些无机酸来进行。
Ca+经常选用酸化剂为草酸；Mg+的去除是采用加入磷酸盐，如三磷酸钠；Fe+通常加入黄血盐。
5.影响发酵液过滤的因素：菌种；发酵液粘度。
6.发酵液的过滤设备形式很多，按过滤的推动力分为：重力式过滤器、压力式过滤器、针孔式过滤器和离心式过滤器。
7.目前国内外对过滤液的分离和过滤常采用的设备为：板框式压滤机；板式压滤机；自动板框式压滤机和真空过滤机。
第三章细胞分离技术1.细胞破碎的方法可分为：机械破碎发、物理破碎法、化学渗透法及酶溶法。
2.变性剂的加入，可削弱氢键的作用，使胞内产物相互之间的作用力减弱，从而易于释放。
3.包埋病毒粒子具一定形状和大小的蛋白结晶体，在相差显微镜下呈现强的折光性，由单一多肽构成。
第四章沉淀技术1.盐析：蛋白是在搞离子强度溶液中溶解度降低，以致从溶液里沉淀出来的现象称为盐析。
2. 常用脱盐处理的方法有：透析法、超滤法及凝胶过滤法。
3．有机溶剂沉淀法的原理：①传统观点认为向蛋白质溶液中加入丙醇或乙醇等有机溶剂，水的活度程度降低，水对蛋白子表面的水化程度降低，即破坏了蛋白子表面的某水化蹭；另外，溶液的介电常数下降，蛋白子分之间的静电引力增大，从而聚集和沉淀。
②新观点认为，有机溶剂可能破坏蛋白质的某种键，使其空间结构发生某种程度的变化，致使一些原来包在内部的疏水基团暴露于表面并与有机溶剂的疏水基团结合形成疏水层，从而是蛋白子沉底，而当蛋白子的空间结构发生变形超过一定程度时，使会导致完全的变性。
生物分离工程
生物分离工程1、生物分离工程概念指回收生物产品分离过程的原理与方法。
2、在设计生物分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保所设计的工艺过程最为经济、可靠？（1）产品价值；（2）产品质量；（3）产物在生产过程中出现的位置；（4）杂质在生产过程中出现的位置；（5）主要杂质独特的理化性质是什么；（6）不同分离方法的技术、经济比较。
3、生物分离工程包括哪些单元操作？固液分离过程采用过滤、离心、细胞破碎操作；浓缩阶段采用萃取、吸附、离子交换等操作；纯化环节用沉淀、色谱、电泳等操作；精制步骤采用结晶、干燥。
4、生物分离的依据根据混合物中不同组分间物理、化学和生物学性质的差别。
5、生物分离效率分离效率从两个角度评价：分离方法和设备；分离过程和产品。
（1）分离方法和设备评价指标有分离容量、分离速度、分辨率1）分离容量：单位体积的分离设备（或分离介质）处理物料或目标产物的体积或质量。
2）分离速度：单批次分离所需要的时间，或连续分离的进料速度。
3）分辨率：目标产品的纯化效果或杂质的去除能力。
（2）分离过程和产品从具体分离过程对目标产品的浓缩程度、纯化程度和回收率来评价。
6、细胞分离方法重力沉降、离心沉降、过滤。
1）凝聚是指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层排斥电位的降低，而使胶体体系不稳定的现象。
2）絮凝是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于架桥作用，使细胞聚集形成粗大的絮凝团的过程。
7、细胞破碎方法机械破碎法、非机械破碎法（物理破碎、化学破碎、酶促破碎法）8、选择破碎方法的依据1）细胞处理量；2）细胞壁强度和结构(高聚物交联程度、种类和壁厚度)；3）目标产物对破碎条件的敏感性；4）破碎程度；5）目标产物的选择性释放。
9、沉淀法基本原理就是采用适当的措施改变溶液的理化参数，控制溶液中各种成分的溶解度，根据不同物质在溶剂中的溶解度不同而达到分离的目的。
10、沉淀法应用范围不仅用于实验室中，因其不需专门设备，且易于放大，也广泛用于生产的制备过程，是分离纯化生物大分子，特别是制备蛋白质和酶时最常用的方法。
生物分离工程部分知识点
生物分离工程部分知识点生物分离效率三个指标：分离纯化浓缩程度，纯化倍数，回收率。
生物分离工程：从发酵液、酶反应液或动/植物细胞培养液中将目标产物提取、浓缩、分离、纯化和成品化的过程。
机械破碎法：固体剪切法(珠磨法、压榨法、撞击法) 液体剪切法（高压匀浆法、超声波破碎）工业常用方法：高压匀浆法、高速珠磨法。
优缺点：高压匀浆优点是细胞经历了高速造成的剪切、碰撞、高压到常压的变化，从而造成细胞破碎。
缺点是较容易造成堵塞的丝状真菌、放线菌以及较小的G+菌不适合用本法。
高压匀浆一般需多级循环操作，每次循环前需要进行级间冷却。
主要能耗是高压和维持低温操作能量消耗。
高速珠磨破碎法：破碎率与能耗成正比。
增加装珠量或延长破碎时间或增加转速均可提高破碎率，但同时能量消耗和产热增加，提高了制冷费和总能源消耗量。
当破碎率≥80%，能耗急剧增加。
超声波破碎：有效能量利用率低，冷却要求苛刻。
①常用的蛋白质沉淀方法有：盐析沉淀（硫酸铵，低温）、等电点沉淀、有机溶剂沉淀（丙酮/乙醇等有机溶剂）及热沉淀法等。
②有机溶剂沉淀蛋白质的机理是：向蛋白质溶液中加入有机溶剂，水的活度降低。
随着有机溶剂溶度的增大，水对蛋白质分子表面荷电基团的水化程度降低，液体的介电常数下降，蛋白质分子间的静电引力增大，从而凝聚和沉淀。
盐析的主要因素有无机盐的种类，浓度，温度和pH值。
lgS=-β—KsI。
盐的种类影响KS值，离子半径小而带电荷较多的阴离子盐析效果好。
温度和pH值影响β，在高离子强度溶液中，温度上升，有利于某些蛋白质失水，因此温度升高，蛋白质溶解度下降。
pH值接近蛋白质等电点有利于提高盐析效果。
水相pH值对弱电解质分配系数具有显著影响。
物理萃取时，弱酸性电解质的分配系数随pH值降低而增大，弱碱性电解质随pH值降低而减少。
弱电解质在水相中发生不完全解离，仅仅是游离酸或游离碱在两相产生分配平衡，而酸根或碱基不能进入有机相，所以萃取达到平衡状态时，一方面弱电解质在水相中达到解离平衡，另一方面，未解离的游离电解质在两相中达到分配平衡。
生物分离工程
4、 生物技术下游加工过程的选择准则：（1）尽可能简单、低耗、高效、快速
（2）采用步骤应最少
（3）避免同一原理的多次出现
（4）尽量减少新化合物的进入待分离的溶液
按分离粒子大小分类：透析、微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透气化
4、表征膜性能的参数：截断分子量、水通量、孔的特征、 pH适用范围、抗压能力、对热和溶剂的稳定性等。
5、截留分子量：相当于一定截留率(通常为90％或95％)的分子量，随厂商而异。
6、截留率：其定义为 R＝1－ Cp／Cb
Cp和Cb分别表示在某一瞬间，透过液和截留液的浓度。
对于弱酸：pH< pK 时，分配系数大
对于弱碱：pH> pK 时，分配系数大
如R＝1，则Cp＝0，表示溶质全部被截留；R＝0，则Cp＝ Cb，表示溶质能自由透过膜。
5、影响截留率的因素：①分子形状 ②吸附作用 ③浓差极化作用 ④温度/浓度 ⑤错流速度-，浓差极化作用ˉ ⑥pH、离子强度
6、水通量：纯水在一定压力(0.35MPa) ，温度(25℃)下试验，透过水的速度L / h×m2。
第四章 细胞的破碎与分离
1、细胞破碎：指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内物质包括目的产物成分释放出来的技术。
2、细胞破碎技术：
（1）机械破碎：捣碎法、研磨法、匀浆法、超声法
（2）物理破碎：温度差破碎法、压力差破碎法
（3）化学破碎：有机溶剂、表面活性剂、剂酸碱
9、 错 流 过 滤：又称切向流过滤，在压力推动下，悬浮液以高速在管状滤膜的内壁作切向流动，利用流动的剪切作用将过滤介质表面的固体（滤饼）移走，而附着在滤膜上的滤饼很薄，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。
《生物分离工程》知识点整理
生物分离工程第一章(绪论)生物分离工程的定义和过程生物分离工程定义（名词解释）：为提取生物产品时所需的原理、方法、技术及相关硬件设备的总称，指从发酵液、动植物细胞培养液、酶反应液和动植物组织细胞与体液等中提取、分离纯化、富集生物产品的过程。
过程：目标产物捕获目标产物初步纯化(萃取、沉淀、吸附等方法)目标产物高度纯化和精制细胞分离三种手段：重力沉降离心沉降过滤第二章离心分离原理和方法：原理：离心沉降是在离心力的作用下发生的。
单位质量的物质所受到的离心力：式中：r为离心半径，即从旋转轴心到沉降颗粒的距离；ω为旋转角速度；N为离心机的转数，s－1方法：（1）差速离心分级（2）区带离心（差速区带离心、平衡区带离心）离心分离设备：离心力（转速)的大小：低速离心机、高速离心机、超离心机按用途：分析性、制备性按工业应用：管式离心机、碟片式离心机实验室用以离心管式转子离心机，离心操作为间歇式悬浮液的预处理方法和目的：方法：1.加热：最简单和最廉价的处理方法。
黏度、促凝聚、固体成分体积、破坏凝胶结构、增加空隙率调pH值：方法简单有效、成本低廉2.凝聚：在凝聚剂(如铝盐、铁盐、石灰和NaCl)作用下，细胞蛋白质等胶体去稳定，并聚集成1mm大小的凝聚块的过程。
（机理：破坏双电层，水解后胶体吸附，氢键结合等）3.絮凝：在絮凝剂高分子聚合电解质的作用下，胶体颗粒和聚合电解质交连成网，形成10mm大小的絮凝团过程。
（机理：絮凝剂主要起中和电荷、桥架和网络作用）4.惰性助滤剂：一种颗粒均匀、质地坚硬的粒状物质，用于扩大过滤表面的适应范围，减轻细小颗粒的快速挤压变形和过滤介质的堵塞。
（使用方法：预涂层；按一定比率混合。
助滤剂种类：硅藻土、纤维素、未活化的炭、炉渣、重质碳酸钙等。
）目的：提高过滤速度和过滤质量是过滤操作的目标。
各种细胞破碎技术原理和优缺点：原理：许多生物产物在细胞培养过程中保留在细胞内，需破碎细胞，使目标产物选择性地释放到液相。
生物分离工程的原理是什么
生物分离工程的原理是什么生物分离工程是一种利用生物学和工程学的原理和方法，对混合物中的生物分子或细胞进行分离和纯化的过程。
其原理主要包括物理分离原理、化学分离原理和生物分离原理。
物理分离原理是基于生物分子或细胞在不同物理环境中的特性差异进行分离的方法。
常用的物理分离方法有离心、过滤、凝胶电泳和超滤等。
离心是通过界面张力和离心力的作用下，在不同密度的溶液中将生物分子或细胞分离出来。
过滤是根据物质的大小选择性通过滤膜的原理进行分离，通常用于分离细胞或大分子。
凝胶电泳则是利用电场作用，通过电泳迁移速度的差异将带电的生物分子在凝胶中逐渐分离开来。
超滤则是利用压差将分子或细胞通过半导膜分离出来。
化学分离原理是通过不同化学特性将生物分子或细胞分离和纯化的方法。
其中常用的方法包括溶剂萃取、凝胶过滤、层析和电解等。
溶剂萃取是利用溶解性差异将目标物质从溶液中分离出来，通常是用有机溶剂与水溶液相互萃取。
凝胶过滤则是利用粒径差别将生物分子或细胞分离出来，通过选择性选择不同尺寸的过滤膜或纤维经过过滤操作，大分子或细胞可以被留在膜的一侧。
层析是一种利用不同成分在固定相上的迁移速度差异进行分离的技术，常用的层析方法包括凝胶层析、离子交换层析和亲和层析等。
电解是将分子或细胞通过正负电荷的相互作用来分离的方法。
生物分离原理则是利用生物学上的特性对生物分子或细胞进行分离的过程。
常用的生物分离方法包括细胞离心、免疫分离和蛋白质结合等。
细胞离心是一种通过多次离心来分离细胞的方法，通常需要根据目标细胞的密度来选择不同的离心速度和时间。
免疫分离是利用抗体与特定抗原结合的特异性来分离目标细胞或生物分子的方法。
蛋白质结合则是利用蛋白质与配体的亲和性来进行分离和纯化，常用的方法有亲和层析、亲和吸附和免疫沉淀等。
总之，生物分离工程是利用物理分离原理、化学分离原理和生物分离原理，通过不同的方法对混合物中的生物分子或细胞进行分离和纯化的过程。
这些原理和方法的选择取决于需要分离的目标物质的特性和要求，通过灵活应用这些原理和方法，可以实现对复杂混合物中生物分子或细胞的高效纯化和分离。
生物分离工程与日常生活的关系
生物分离工程与日常生活的关系
生物分离工程是一门应用于生物工程领域的技术，主要用于分离、纯化和提取生物大分子、生物活性物质及其他相关物质。
它在很多领域都有广泛的应用，与日常生活也有一定的关系。
以下是生物分离工程与日常生活的一些关系：
1. 食品加工：生物分离工程在食品加工中起着重要的作用。
例如，通过分离技术可以提取食品中的营养成分、调味品、色素等，不仅提高了食品的品质和口感，还能增加食品的营养价值。
2. 药物开发：生物分离工程在药物开发领域有着重要的应用。
通过分离和纯化技术，可以获得药物原料和活性成分，从而制备出高纯度的药物，并提高药物的生物利用度和疗效。
3. 环境保护：生物分离工程也被用于环境保护领域。
例如，通过生物分离技术可以对废水、废气等进行处理，去除其中的有害物质，净化环境，保护生态系统。
4. 能源开发：生物分离工程在生物能源开发领域也有应用。
例如，通过分离技术可以提取生物质能源中的有用物质，用于生物燃料的制备和利用。
5. 医学诊断：生物分离工程在医学诊断中也有重要作用。
例如，通过分离和纯化技术可以获得高纯度的诊断试剂，用于疾病的检测和诊断。
总之，生物分离工程在日常生活中的应用相当广泛，涉及到食品、药物、环境、能源等多个方面，为我们的生活和健康带来了很多好处。
生物分离工程
名词解释1.凝聚:气体由稀变浓或变成液体2.絮凝:是指水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固液分离的目的。
3.扩散双电层:胶核由于吸附或电离作用，并为带电的胶核，由于静电引力，吸引介质中持相反电荷的离子，形成双电层，由于静电作用与扩散作用两种作用同时存在，两种作用达到平衡后，双电层的返离子不是整齐的排在胶核表面，而是呈一个扩散状态分布在溶液中，这样的双电层称为扩散双电层。
4.凝聚价或凝聚值:电解质的凝聚能力，可用凝聚值来表示使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔每升）称为凝聚值。
5.过滤:过滤就是用机械方法使某一液体穿过多孔物质，使该液体的固相部分与液相部分分开。
6.滤饼过滤:滤饼过滤是使用织物、多孔材料或膜作为过滤介质只是起着支撑滤饼的作用，过滤介质的孔径不一定要小于最小颗粒的粒径。
7.深层过滤:深层过滤是指当颗粒尺寸小于介质孔道直径时，不能在过滤介质表面形成滤饼，这些颗粒便进入介质内部，借惯性和扩散作用趋近孔道壁面，并在静电和表面力的作用下沉积下来，从而与流体分离。
8.错流过滤:是在泵的推动下，料液平行于膜面流动。
9.离心分离:借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。
10.离心分离因数:离心分离机所转鼓内的悬浮液或乳浊液在离心力场中所受的离心力与其重力的比值，即离心加速度与重力加速度的比值。
11.沉降系数:用离心法时，大分子沉降速度的量度，等于每单位离心场的速度。
12.离心过滤:以离心力作为推动力，在具有过滤介质的有孔转鼓中加入悬浮液，固体粒子截留在过滤介质上，液体穿过滤饼层而流出，最后完成滤液和滤饼分离的过滤操作。
13.差速离心:根据颗粒大小和密度的不同，存在的沉降速度差别，分级增加离心力，从试样中依次分离出不同组分的方法。
14.密度梯度区带离心法（区带离心法）:是将样品加在惰性梯度介质中进行离心沉降或沉降平衡，在一定的离心力下把颗粒分配到梯度中某些特定位置上，形成不同区带的分离方法。
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绪论1、生物分离工程的定义：从发酵液或酶反应液或动植物细胞培养液中分离、纯化生物产品的过程。
2、生物分离工程特点：1 发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液；2 培养液是多组分的混合物；3生化产品的稳定性差；4 对最终产品的质量要求高。
3、生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？答：1、发酵液的预处理与固液分离，过滤(filtration) 、离心(centrifugation) 2、初步纯化，沉淀(precipitation) 、萃取(extraction) 、吸附( adsorption )、膜分离(membraneseparation) 3 、高度纯化，色谱 ( chromatography )、电泳(electrophoresis) 4、成品加工，结晶(crystallization) 、干燥(drying) 。
4、在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？答：1、产品价值2、产品质量3、产物在生产过程中出现的位置4、杂质在生产过程中出现的位置。
5、产品和主要杂质独特的物化性质6、不同分离方法的技术经济比较。
5、阐述生物分离工程的发展动向。
答、1、基础理论研究2、提高分离过程的选择性3、开发分离介质4、提高分离纯化技术5、清洁生产6 、规模化、工程化研究6、分离效率的评价：目标产物的浓缩程度、分离纯化程度、回收率第二章细胞分离与破碎Cell isolation and disruption1 如何预处理发酵液?答：1. 高价无机离子的去除方法去除钙离子：通常使用草酸。
去除镁离子：加入三聚磷酸钠，与镁离子形成络合物。
用磷酸盐处理，也能大大降低钙离子和镁离子的浓度。
去除铁离子: 加入黄血盐，使其形成普鲁士蓝沉淀而除去。
2、杂蛋白质的除去：沉淀、吸附法、变性法、凝聚Coagulation 和絮凝flocculation 3. 有色物质的去除及其他：使用吸附剂去除有色物质(离子交换剂、离子交换纤维、活性炭等) 、用工业酶制剂可净化发酵产物，除去干扰性浑浊物、使用惰性助滤剂、加入反应剂2 凝聚和絮凝的区别答：凝聚：向胶体悬浮液中加入电解质，由于双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集( 1mm 左右)的现象。
絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大( 10mm)的絮凝团的过程。
絮凝剂可分为非离子型、阴离子型和阳离子型三类。
3 滤饼的重量比阻rB ：滤饼的重量比阻rB：表示单位滤饼厚度的阻力系数，是衡量过滤特性的主要指标。
对于不可压缩滤饼，比阻值为常数，但对于可压缩滤饼，rB = f(p)。
4 常用固- 液分离方法、设备及其特点答：固-液分离设备：板框式压滤机优点：结构简单、价格低廉、过滤面积大。
缺点：不能连续操作、劳动强度大、滤液澄清度不高。
2. 鼓式真空过滤机主要用于霉菌发酵液的过滤优点：能连续操作，实现自动化控制，适用于处理量大而固体含量较多的滤浆。
缺点：压差较小，不适用于滤饼阻力较大的物料。
3、错流过滤是一种新的过滤方式，与常规过滤的区别在于它的固体悬浮液流动方向与过滤介质平行。
优点：过滤速度快。
缺点：固液相的分离不太完全4. 离心分离设备1）差速离心生化工业最常用的方法2）区带离心生化研究分为差速区带离心（沉降系数）和平衡区带离心（密度）用于核酸、蛋白质的分离纯化。
设备管式离心机、碟片式离心机、三相倾斜式离心机、含固量较多的发酵液。
5 常用的细胞破碎方法, 了解机械破碎法所用设备答：方法：机械、物理、化学1. 机械破碎高压匀浆器、水平密闭型珠磨器、喷雾撞击破碎器、超声波仪第三章初级分离1 常用的蛋白质沉淀方法有哪些？答：盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、其他沉淀法（热沉淀、特殊沉淀剂法、聚电解质、某些多价金属离子）2 比较Ks 盐析法和β盐析法答：β—盐浓度为0时，蛋白质溶解度的对数值。
与蛋白质种类、温度、pH 值有关，与盐无关。
Ks—盐析常数，与蛋白质和无机盐的种类有关，与温度、pH值无关。
Ks盐析法：在一定pH 和温度下，改变体系离子强度进行盐析的方法；β盐析法：在一定离子强度下，改变pH 和温度进行盐析的方法。
Ks 盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理。
β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的纯化。
3 影响盐析的主要因素有哪些？答：1、无机盐种类离子半径小﹑电荷较多的阴离子盐析效果较好。
2、温度和pH 值。
3、蛋白质浓度4 用乙醇沉淀蛋白质时应注意哪些事项？答：⑴ 温度：温度越低，沉淀越完全。
－10℃。
⑵ 乙醇浓度：乙醇浓度上升，蛋白质溶解度下降。
⑶ pH 值：pI。
⑷蛋白质浓度：0.5%～2%稀：溶剂用量大，回收率低，但共沉作用小；浓：节省溶剂用量，共沉作用强，分辨率低。
6 泡沫分离定义、原理和操作过程影响因素答：定义：泡沫分离是以气泡为介质，利用组分的表面活性差进行分离的一种方法。
原理：利用待分离物质本身具有表面活性或能与表面活性剂结合，在泡沫柱中被吸附在气泡表面，得以富集，气泡上升带出溶剂主体，达到净化主体液、浓缩待分离物质的目的。
（泡沫柱和消泡器）影响因素：A、料液性质溶液的pH 值、离子强度和其他添加剂. B 、表面活性剂浓度不宜超过临界胶束浓度。
C、操作条件温度应达到表面活性剂的起泡温度气体流速 D 、泡沫柱第四章膜分离1 何谓膜分离？主要有哪几种膜分离方法？答：膜分离的定义：利用具有一定选择性透过特性的过滤介质进行物质的分离纯化。
微滤、超滤、反渗透、透析、电渗析、渗透汽化。
2 膜分离技术有何优缺点？答：优点：1 易于操作。
常温下可连续使用,可直接放大，易于自动化。
2、成本低，寿命长。
维护方便，能耗少。
3、效率高，特别适宜于热敏感物质分离浓缩。
4、无相转变，分离精度高，没有二次污染。
缺点：价格高、易污染、应用受限制。
3 分析比较微滤、超滤和反渗透的异同点。
答：反渗透不对称膜、复合膜﹤1nm水压力1-10mpa溶解或悬浮物质超滤不对称微孔膜1-50nm 水和盐0.1-1Mpa生物大分子胶体物质微滤对称微孔膜，0. 1-10μ m 水和溶解物质0.05-0.5Mpa悬浮物质反渗透：定义：在溶质浓度高的一侧施加超过渗透压的压力，使溶剂透过膜的操作。
RO 膜无明显的孔道结构，透过机理尚不十分清楚。
UF 膜和MF 膜有明显的孔道结构，主要用于截留高分子溶质或固体微粒。
超滤膜孔径比MF 膜小，用于处理不含固形成分料液，根据高分子溶质间或高分子溶质与小分子溶质间分子量差别进行分离；膜两侧渗透压差较小，操作压力较低。
微滤膜孔径大，用于悬浮液过滤，广泛用于菌体分离与浓缩；膜两侧渗透压可忽略，甚至可在常压下操作。
4 理解概念：膜，水通量，截留分子量，截留曲线，浓差极化，凝胶极化答：水通量：定义：在一定条件下（一般压力为0.1MPa，温度为20℃ ），单位时间透过单位膜面积的纯水体积。
浓度极化：定义：膜分离操作中，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，高于料液主体浓度的现象。
影响：膜两侧渗透压差增大，透过通量降低。
凝胶极化：定义：当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。
影响：产生附加的传质阻力，透过通量降低。
截留曲线：膜的截留率与溶质分子量之间关系的曲线。
一般将在截留曲线上截留率为0.90 的溶质分子量定义为膜的截留分子量。
膜的定义：在一种流体相间有一薄层凝聚相物质，把流体相分隔开来成为两部分，这一薄层物质称为膜。
膜生物反应器定义：膜分离过程与生物反应过程耦合的生物反应装置。
5 影响截留率、膜分离速度的因素有哪些？答：（一）截留率：1、溶质分子量2、分子特性不同分子截留率大小顺序：球形＞带支链＞线性；对于荷电膜，与膜相反电荷的分子截留率较低；若膜对溶质有吸附作用，截留率增大。
其他高分子溶质的影响其他高分子溶质的存在使溶质截留率增大。
操作条件温度升高，膜表面流速增大，截留率降低；pH=pI 时，蛋白质的截留率高于其他pH 下的截留率。
（二）膜分离速度的因素：1、操作方式传统过滤操作：采用终端过滤（Dead-end filtration）形式，即料液流向与膜面垂直。
膜表面滤饼阻力大，透过通量很低。
超滤和微滤操作：采用错流过滤可大大减轻浓度极化现象，使透过通量维持在较高水平2、流速流速增大，传质系数提高，透过通量增大。
流速增大，也有减弱浓度极化或凝胶极化的作用。
3.压力压力较小时，无浓度极化现象发生4、料液浓度6 膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？答：膜组件定义：由膜、固定膜的支撑体、间隔物及收纳这些部件的容器构成的一个单元。
管式：特点：结构简单，适合于处理悬浮物含量较高的料液，清洗比较容易；缺点：造价高，比表面积很小。
平板式膜组件：特点：保留体积小，比表面积较大，液流稳定。
但造价较高，操作方式为间歇式，主要用于小规模的分离纯化。
螺旋卷式膜组件：特点：比表面积大，结构简单价格较便宜, 换新膜容易；处理悬浮物浓度较高的料液时易堵塞，难清洗。
中空纤维（毛细管）式膜组件：特点：比表面积最大,可方便地进行反洗，造价低，工业上普遍使用；易堵塞，对料液要求高。
膜污染有哪些途径造成？如何有效防止和清除膜污染？答：造成膜污染的主要原因：凝胶极化现象引起的凝胶层；溶质在膜表面的吸附；膜孔堵塞；膜孔内的溶质吸附。
影响：透过通量大幅度下降；降低目标产物的回收率。
减轻膜污染的方法：1、料液的预处理预过滤、絮凝、调节pH值2、改善膜的性质表面极性、电荷、流体力学条件3、改变操作条件提高水温、降低膜两侧的压差或料液浓度。
膜污染的处理与再生：1、物理方法清洗高速水洗、等压水洗、反洗、循环清洗。
2 化学清洗方法①起溶解作用的物质：酸、碱、酶（蛋白酶）、螯合剂、表面活性剂、分散剂。
②起切断离子结合作用的方法：改变离子强度、pH、电位。
③起氧化作用的物质：过氧化氢、次氯酸盐④起渗透作用的物质：磷酸盐、次氯酸盐。
8、渗透气化：定义：通过渗透气化膜，在膜两侧溶质分压差的作用下，根据溶质间透过膜速度的不同，并在透过侧发生气化，使液体混合物得到分离的膜分离法。
特点：溶质发生相变，消除了渗透压的作用，可在较低压力下进行，适于高浓度混合物的分离；特别适用于共沸物和挥发度相差较小的双组分溶液的分离。
9 试论述反渗透在工业中的应用。
答：海水淡化、超纯水制备、抗生素和氨基酸等浓缩、回收有机溶剂10、膜分离在生物产物分离纯化方面的应用：答：培养基除菌；发酵液中细胞的收集或除去；细胞破碎后碎片的除去；目标产物部分纯化后的浓缩或洗滤除去小分子溶质；最终产品的浓缩和洗滤除盐；制备无热原水等。