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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pH 38

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