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1 绪论1

1.1 生物技术与生物分离1

1.2 生物物质和生物分离2

1.2.1 生物物质2

1.2.2 生物分离过程2

1.3 生物分离过程的特点4

1.4 生物分离技术和原理5

1.4.1 物理性质6

1.4.2 化学性质6

1.4.3 生物学性质6

1.5 生物分离效率8

1.5.1 分离方法和设备8

1.5.2 分离过程和产品8

参考文献10

2 细胞分离与破碎12

2.1 细胞分离12

2.1.1 重力沉降12

2.1.2 离心沉降14

2.1.3 过滤20

2.2 细胞破碎23

2.2.1 细胞的结构23

2.2.2 细胞破碎和产物释放原理24

2.2.3 细胞破碎技术26

2.2.4 目标产物的选择性释放32

习题33

参考文献34

3 初级分离35

3.1 沉淀分级35

3.1.1 蛋白质的表面特性35

3.1.2 盐析沉淀36

3.1.3 等电点沉淀41

3.1.4 有机溶剂沉淀42

3.1.5 热沉淀42

3.1.6 其他沉淀法43

3.1.7 沉淀生成动力学44

3.2 泡沫分离46

3.2.1 泡沫分离原理46

3.2.2 泡沫分离设备和过程48

3.2.3 泡沫分离的应用50

习题53

参考文献54

4 膜分离56

4.1 各种膜分离法及其原理56

4.1.1 反渗透57

4.1.2 超滤和微滤60

4.1.3 透析61

4.1.4 电渗析62

4.1.5 渗透气化62

4.2 膜材料及其特性63

4.2.1 膜材料63

4.2.2 膜的结构特性64

4.2.3 水通量66

4.3 膜组件67

4.3.1 管式膜组件68

4.3.2 平板膜组件69

4.3.3 螺旋卷式膜组件69

4.3.4 中空纤维（毛细管）式膜组件69

4.4 操作特性69

4.4.1 浓度极化模型69

4.4.2 超滤膜的分子截留作用71

4.5 影响膜分离速度的主要因素73

4.5.1 操作形式73

4.5.2 流速73

4.5.3 压力74

4.5.4 料液浓度75

4.6 膜分离过程76

4.6.1 分离操作76

4.6.2 错流过滤过程的流体力学80

4.7 膜的污染与清洗81

4.8 应用83

4.8.1 菌体分离84

4.8.2 小分子生物产物的回收84

4.8.3 蛋白质的回收、浓缩与纯化84

4.8.4 膜生物反应器85

习题87

参考文献88

5 萃取90

5.1 基本概念90

5.1.1 萃取90

5.1.2 反萃取91

5.1.3 物理萃取和化学萃取92

5.2 分配定律与分配平衡92

5.3 有机溶剂萃取94

5.3.1 弱电解质的分配平衡95

5.3.2 化学萃取平衡96

5.3.3 溶剂萃取操作98

5.4 液液萃取设备及其设计的理论基础101

5.4.1 混合-澄清式萃取101

5.4.2 多级错流接触萃取102

5.4.3 多级逆流接触萃取105

5.4.4 分馏萃取106

5.4.5 微分萃取109

5.5 双水相萃取116

5.5.1 双水相系统117

5.5.2 双水相中的分配平衡118

5.5.3 影响分配系数的各种因素122

5.5.4 双水相萃取操作124

5.6 液膜萃取130

5.6.1 液膜的种类131

5.6.2 液膜萃取机理132

5.6.3 液膜萃取动力学134

5.6.4 液膜萃取操作140

5.7 反胶团萃取149

5.7.1 反胶团及其基本性质149

5.7.2 反胶团的溶解作用151

5.7.3 萃取和反萃取动力学154

5.7.4 反胶团萃取操作156

5.8 液固萃取（浸取）166

5.8.1 浸取速度166

5.8.2 液固萃取操作及设备168

5.8.3 浸取剂168

5.9 超临界流体萃取169

5.9.1 超临界流体的性质170

5.9.2 超临界流体中的溶解度171

5.9.3 超临界流体萃取操作173

5.9.4 应用174

习题175

参考文献177

6 吸附分离技术和理论181

6.1 吸附分离介质182

6.1.1 吸附剂182

6.1.2 离子交换剂183

6.1.3 吸附剂的制备187

6.2 吸附平衡理论189

6.2.1 吸附等温线189

6.2.2 离子交换吸附的计量置换模型192

6.2.3 空间质量作用模型196

6.2.4 静电吸附模型198

6.3 吸附过程传质动力学199

6.3.1 液相扩散199

6.3.2 固相扩散203

6.4 固定床吸附212

6.5 固定床吸附过程理论214

6.5.1 表面吸附速率控制216

6.5.2 液膜扩散速率控制217

6.5.3 内扩散速率控制217

6.5.4 简化的速率方程220

6.5.5 恒定图式假设225

6.6 膨胀床吸附229

6.6.1 膨胀床吸附原理和固相分级特性229

6.6.2 膨胀床介质和设备232

6.6.3 膨胀床吸附模型234

6.6.4 膨胀床吸附操作和应用236

6.7 移动床和模拟移动床吸附239

6.8 搅拌釜吸附241

6.8.1 吸附速率241

6.8.2 搅拌釜吸附操作设计242

习题244

参考文献245

7 液相色谱250

7.1 色谱原理与分类250

7.1.1 原理250

7.1.2 分类251

7.2 色谱过程理论基础253

7.2.1 平衡模型253

7.2.2 理论板模型255

7.2.3 传质速率模型257

7.3 分离度260

7.4 凝胶过滤色谱261

7.4.1 原理与操作261

7.4.2 凝胶过滤介质263

7.4.3 影响分离特性的因素266

7.4.4 凝胶过滤色谱的应用及特点269

7.5 离子交换色谱271

7.5.1 原理与操作271

7.5.2 线性梯度洗脱色谱273

7.5.3 逐次洗脱色谱278

7.5.4 离子交换色谱的应用及特点279

7.6 疏水性相互作用色谱281

7.6.1 原理281

7.6.2 疏水性吸附剂281

7.6.3 色谱操作和特点282

7.7 色谱聚焦284

7.7.1 原理与操作284

7.7.2 多缓冲剂与多缓冲离子交换剂286

7.7.3 色谱聚焦的应用286

7.8 反相色谱287

7.9 羟基磷灰石色谱289

7.10 超临界流体色谱290

7.11 流通色谱291

7.11.1 流通色谱原理291

7.11.2 流通色谱的发展293

7.12 置换色谱296

7.12.1 置换色谱原理297

7.12.2 置换色谱过程298

7.12.3 置换色谱的特点303

7.12.4 置换剂和置换色谱的应用304

习题307

参考文献308

8 亲和色谱312

8.1 生物亲和作用312

8.1.1 亲和作用的本质312

8.1.2 影响亲和作用的因素314

8.1.3 亲和作用体系315

8.2 亲和色谱原理317

8.3 亲和色谱介质318

8.3.1 亲和配基318

8.3.2 亲和吸附剂及其制备方法322

8.3.3 间隔臂的作用326

8.4 亲和吸附平衡326

8.4.1 亲和吸附等温线326

8.4.2 色素亲和吸附平衡327

8.5 亲和色谱过程分析329

8.5.1 分离过程329

8.5.2 模型分析332

8.6 亲和色谱的应用334

8.6.1 t-PA的纯化——酶的抑制剂为亲和配基334

8.6.2 干扰素的纯化——免疫亲和色谱334

8.6.3 脱氢酶的纯化——色素亲和色谱335

8.6.4 淀粉酶抑制剂的纯化——固定化金属离子亲和色谱337

8.6.5 基因重组融合蛋白的纯化338

8.7 亲和膜色谱340

8.7.1 原理和特点340

8.7.2 应用343

8.8 其他亲和分离技术344

8.8.1 亲和错流过滤344

8.8.2 亲和双水相分配349

8.8.3 亲和反胶团萃取352

8.8.4 亲和沉淀355

习题358

参考文献358

9 电泳和电色谱362

9.1 基础理论362

9.1.1 电泳速度362

9.1.2 电渗流速度366

9.2 凝胶电泳367

9.2.1 凝胶电泳367

9.2.2 不连续凝胶电泳368

9.3 等电点聚焦372

9.3.1 分离原理372

9.3.2 分离装置373

9.3.3 特点374

9.4 二维电泳374

9.5 逆向作用色谱电泳375

9.6 毛细管电泳和电色谱376

9.6.1 分离装置376

9.6.2 分离原理377

9.6.3 特点378

9.7 连续电泳和电色谱379

9.7.1 Hannig型连续自由流电泳379

9.7.2 多通道连续自由流电泳380

9.7.3 多通道连续等电点聚焦380

9.7.4 旋转环形柱连续电泳（电色谱）381

9.7.5 旋转圆筒柱连续电色谱381

习题382

参考文献382

10 蛋白质复性384

10.1 包含体的形成和性质384

10.1.1 包含体的形成384

10.1.2 包含体的性质385

10.1.3 包含体的体内抑制386

10.2 包含体的纯化和溶解386

10.2.1 包含体的分离纯化386

10.2.2 包含体的溶解388

10.3 蛋白质复性388

10.3.1 稀释复性389

10.3.2 辅助因子的作用392

10.3.3 分子伴侣和人工分子伴侣394

10.3.4 复性色谱395

10.3.5 反胶团中的蛋白质复性399

10.3.6 复性过程400

习题402

参考文献402

11 结晶407

11.1 结晶原理407

11.1.1 溶解度407

11.1.2 过饱和溶液与介稳区408

11.1.3 成核411

11.2 结晶的生长414

11.2.1 生长速率414

11.2.2 △L定律415

11.3 结晶过程设计基础416

11.3.1 晶体粒度分布416

11.3.2 粒数衡算方程418

11.4 结晶器426

11.4.1 冷却结晶器427

11.4.2 蒸发结晶器427

11.5 结晶操作及其应用430

11.5.1 结晶操作特性430

11.5.2 应用433

习题436

参考文献437

12 干燥438

12.1 干燥速度438

12.1.1 传导干燥438

12.1.2 对流干燥440

12.2 湿空气和物料中水分的性质441

12.2.1 湿空气的性质441

12.2.2 物料中的水分442

12.3 干燥过程443

12.3.1 盘架传导干燥444

12.3.2 对流干燥445

12.4 干燥设备及其应用448

12.4.1 盘架干燥器448

12.4.2 冷冻干燥器448

12.4.3 传送带式干燥器449

12.4.4 转筒干燥器449

12.4.5 气流干燥器449

12.4.6 流化床干燥器450

12.4.7 喷雾干燥器450

习题451

参考文献451

部分习题答案452