生物分离工程计算

1、三、问答题1、什么是生物技术下游加工过程？从发酵液或酶反应液或动植物细胞培养液中提取、分离、纯化、富集生物产品的过程。2、针对分离对象而言，生物分离过程有何特点（1）发酵液或培养液是产物浓度很低的水溶液：发酵液中生物产品的浓度很低，而杂质含量却很高，如发酵液 (0.1-10g/L) 或 培养液(5-50mg/L)，青霉素（4.2%）、庆大霉素（0.2%）、干扰素（<50ug/ml，0.005%）胰岛素0.002%。这使分离所需能量以及产品价格大大提高。（2）培养液是多组分的混合物：培养液是一个复杂的多相体系，含有菌体、未消耗尽的固体培养基等固体成分和大量的液相；未消耗完的培养基成分，包括

2、各种无机盐和有机物；除所需产物外，还含有其他副产物以及色素等杂质，有些杂质的性质与产物很接近。很难通过单一手段将产物分离和纯化。（3）生化产品的稳定性差：许多发酵产品具有生理活性，很容易变性失活，如原料液中常存在降解目标产物的蛋白酶、菌体也可能自溶、容易被杂菌污染：遇热、极端pH值、有机溶剂会引起失活或分解，特别是蛋白质的生物活性与一些辅因子、金属离子的存在和分子的空间构型有关。甚至剪切力也会影响空间构型和使分子降解，对蛋白质的活性有很大影响，因此，分离过程中的pH值、温度和搅拌等条件必须特别注意。发酵液放罐后，应及时快速操作，要求采用快速的分离纯化方法除去影响目标产物稳定性的杂质。（4）对最

3、终产品的质量要求高：对产物的要求：保持生物产物的活性、纯度要求高，当生物技术产品是食品或药物时，要求无污染物、无对映体、无病毒、无热原、无致敏原等。3、生物分离工程的一般步骤是什么？各步骤中的单元操作主要有哪些？一般包含四个步骤，如图所示。预处理中有加热、调pH、絮凝等单元操作；细胞分离中有沉降、离心、过滤、错流过滤等操作步骤；细胞破碎中有均质化、研磨、溶胞等单元操作；细胞碎片分离中有离心、萃取、过滤、错流过滤等单元操作；初步纯化中有沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；高度纯化中有层析、离子交换、亲和、疏水、吸附、电泳等单元操作；成品加工中有无菌过滤、超滤、冷冻干燥、喷雾干燥、结晶等单元操作。4

4、、生物分离过程的选择准则是什么？（1）采用步骤数最少；（2）次序要相对合理：避免相同原理的分离技术多次重复出现。尽量减少新化合物进入待分离的溶液。合理的分离步骤次序。原则是：先低选择性，后高选择性；先高通量，后低通量；先粗分，后精分；先低成本，后高成本。（3）适应产品的技术规格。（4）生产规模：在分离过程的第一个步骤（发酵液的预处理和固液分离）中，使用的离心和过滤等方法能够适应很宽的规模范围，因此对于不同规模的产物分离影响不大。但在后续步骤中，技术方法的选择和生产规模关系密切。从技术的成本和产品的价值方面综合考虑。（5）进料组成：从目的产物的浓度高低、物料中的与目的产物相近物质组成的物理化学性

5、质、目的产物的定位、菌种的种类和形态、微生物的含量和发酵液的黏度等方面综合考虑。（6）产品形式：产物的用途（医药、食品或化工品等）、形式（液体、结晶或无定性）以及最低纯度标准确定了纯化过程的最后要求，也是确定分离过程方案的主要依据。（7）产品的稳定性。（8）物性：根据产物的溶解度可以考察各种方法中pH、温度等条件对沉淀过程或萃取过程的影响；根据分子带电性质可以采用何种离子交换介质进行分离；根据分子大小的不同可以采用膜过滤或凝胶过滤层析将产物与杂质进行分离。（9）环保和安全要求：离心产生的气溶胶、发酵产生的废气、干燥产生的粉尘等；目的产物本身的危害性；试剂危害；微生物的危害等。（10）生产方式。

6、5、通过本课程的学习，谈谈你对生物技术下游加工过程今后发展动向的理解。（1）加强基础理论研究研究非理想溶液中溶质与添加物料之间的选择性机制、影响因素；研究界面的结构、动力学和传质机制，以及影响因素；下游加工过程的数学模型的建立和计算机模拟。 （2）传统分离技术的提高和完善 蒸馏、蒸发、过滤、离心、结晶和离子交换等传统技术由于应用面广且相对成熟，对它们的提高和完善将会推动大范围的技术进步。适合于大规模工业化生产的传统技术经过改造提高后，适应面会更宽，效率会更高，仍然显示出强劲的生命力。（3）新技术的研究与开发随着生物技术的发展，出现了许多新产品，获得了过去无法得到的、分子结构复杂的大分子物质，为

7、了适应于新产品后处理过程的需要，出现了许多新的物化分离方法。双水相萃取、反胶团萃取、膜分离、色谱、亲和分离、电泳等都是在生物分离过程研究开发中十分活跃的领域。如：新型分离介质的研究开发子代分离技术：各种分离纯化技术相互结合、交叉、渗透，形成形成了所谓融合技术或子代分离技术。如膜技术和萃取、蒸馏、蒸发技术相结合形成了膜萃取技术、膜蒸馏及渗透蒸发技术；又如膜分离过程与亲和配基相结合，形成了亲和膜分离过程；离心分离与膜分离过程相结合，形成了膜离心分离过程等等。新兴下游技术：超临界流体萃取、反胶团萃取、液膜分离、磁性亲和分离、聚焦色谱、高速逆流色谱、径向流色谱、连续环状色谱、拟移动床色谱等。（4）生物

8、技术下游工程与上游工程相结合这是当今生物技术领域里的热点之一。利用基因工程对产物进行了改造以使下游分离过程大大简化。发酵和分离耦合：该研究早在20世纪70年代就已开始进行，人们将这个思路用于厌氧发酵生产乙醇，取得了令人满意的效果，近年来又逐渐发展到用于好氧发酵过程中来，如发酵吸附分离、发酵膜分离、发酵萃取分离等，既可减少产物的反馈抑制效应，提高转化率，同时可简化产物提取过程，缩短生产周期，增加产率。培养基和发酵条件：直接决定着输送给下游的发酵液质量，如采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质和杂蛋白等为原料，控制比生长速率、消沫剂用量，放罐时间等发酵条件，可使分离过程方便、经济。代谢工程：

9、菌种选育和工程菌构建一般以提高目的产物量为目标，现在应该转变观念，从整体出发，除了达到以上目标外，还应设法增加产物的胞外分泌量，减少非目的产物的分泌（如色素、毒素、降解酶及其他干扰性杂质等）以及赋于菌种或产物以某种有益的性质以改善产物的分离特性，从而简化下游加工过程。（5）强化物理化学作用的影响物理作用：将微波、超声波、电磁等应用于分离：微波萃取、微波蒸馏、超声波萃取、磁性亲和分离化学作用：选择适当的分离剂，增大分离因子，增加对目的组分的选择性；向分离体系投入附加组分，改变原来体系的化学位，从而增大分离因子。强化化学作用对相界面传质速率的影响：利用一些相转移促进剂来增大相间的传质速率。若把这类

10、相转移促进剂结合在固相的界面上，便形成各类“亲和”分离过程，如亲和色谱、亲和萃取、亲和错流过滤、亲和膜分离等，这是强化分离过程的一个前沿研究方向。 （6）生物分离过程的高效集成化生物分离过程的高效集成化的含义在于利用已有的和新近开发的生化分离技术，将下游过程中的有关单元进行有效组合 (集成 )，或者把两种以上的分离技术合成为一种更有效的分离技术，达到提高产品收率、降低过程能耗和增加生产效益的目标。按此定义，生物分离过程的高效集成化技术包括生化分离技术的集成化和生物分离过程的集成化两方面的内容，这种只需一种技术就达到完成后处理过程中几步或全部操作的方法，充分体现了过程集成化的优势。（7）清洁生产

11、清洁生产是指将综合防护的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。它包括三方面的内容，即清洁生产工艺技术和过程、清洁产品、清洁能源、。清洁生产工艺是生产全过程控制工艺，包括节约原材料和能源，淘汰有毒害的原材料，并在全部排放物和废物离开生产过程以前，尽最大可能减少它们的排放量和毒性，对必须排放的污染物实行综合利用，使废物资源化。目前，生物工业的产品大多数是通过液态发酵获得的。产物在发酵液中的浓度很低，酒精、谷氨酸和柠檬酸的发酵液浓度较高，也只有10%左右，其他一般只有25%，有的甚至更低。因而，单位产品排放的废液量也非常大，环境污染问题日益突出。在我国轻工行业，已成为仅

12、次于造纸废水的第二大废水污染工业。如将微生物制药工业废水计入在内，就更大了。这不仅给社会造成了危害，也反过来成为生物工业进一步发展的严重制约因素。清洁生产将是协调生产和环境的最有效方法。我国在酒精、味精和柠檬酸工业上都相继开展了清洁生产研究，并取得较大进展，已进入或接近工业化阶段。尽管清洁生产研究尚属起步阶段，在技术和理论上尚未完善，但它的重要性已日显突出。在生物分离过程中充分考虑到清洁生产已势在必行。6、在进行产品的分离纯化制备之前，为什么要对发酵液进行预处理？预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离的效率：（1）改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒子的尺寸，降低液

13、体黏度，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率；（2）尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液相）；（3）相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。7、什么是封头过滤？什么是错流过滤？封头过滤：一般过滤中，滤液的流动方向与滤饼基本垂直，称为封头过滤。错流过滤：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8、发酵液预处理中，凝聚和絮凝的作用机理有何不同？凝聚指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降

14、，而使胶体体系不稳定的现象。絮凝指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。9、中性盐沉淀蛋白质的基本原理是什么？蛋白质和酶均易溶于水，因为该分子的COOH、NH2和OH都是亲水基团，这些基团与极性水分子相互作用形成水化层，包围于蛋白质分子周围形成1nm100nm颗粒的亲水胶体，削弱了蛋白质分子之间的作用力，蛋白质分子表面极性基团越多，水化层越厚，蛋白质分子与溶剂分子之间的亲和力越大，因而溶解度也越大。亲水胶体在水中的稳定因素有两个：即电荷和水膜。因为中性盐的亲水性大于蛋白质和酶分子的亲水性，所以加入大量中性盐后，夺走了水分子，破坏了水膜，暴露出疏水区域，同时又中和了

15、电荷，破坏了亲水胶体，蛋白质分子即形成沉淀。10、硫酸铵是蛋白质盐析中最常用的盐类，为什么？（1）溶解度大；（2）分离效果好；（3）不易引起变性，有稳定酶与蛋白质结构的作用；（4）价格便宜，废液不污染环境。三、其他题型1、何为沉降系数？根据1924年Svedberg对沉降系数下的定义：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。2、差速离心和密度梯度区带离心法的原理是什么？差速离心是采用不同的离心速度和离心时间，使沉降速度不同的颗粒在不同的离心速度及不同离心时间下分批分离的方法。主要用于分离大小和密度差异较大的颗粒。密度区带离心法是样品在一定惰性梯度介质中进行离心沉淀或沉降平衡，在一定离心力下把颗粒分

16、配到梯度中某些特定位置上，形成不同区带的分离方法。3、工业离心沉降设备主要类型有哪些？瓶式离心机；管式离心机；多室式离心机；碟式离心机；螺旋卸料沉降离心机4、差速区带离心法和等密度离心法有何区别？差速区带离心法是根据分离的粒子在梯度液中沉降速度的不同，使具有不同沉降速度的粒子处于不同的密度梯度层内分成一系列区带，达到彼此分离的目的。等密度离心法指当不同颗粒存在浮力密度差时，在离心力作用下，颗粒或向下沉降或向上浮起，一直沿梯度移动到与其密度恰好相等的位置上（即等密度点），形成区带而分离的方法。差速区带离心法等密度离心法原理依据粒子的沉降速率差异被分离依据粒子本身的密度差异被分离梯度范围介质的密度

17、小于样品中各种粒子的密度介质的密度大于待分离样品中各种粒子的密度时间效应长时间离心，所有待分离粒子都沉降在管底长时间离心，各粒子停留在等密度位置形成区带5、何为浊点现象？是指在一定的温度范围内，表面活性剂易溶于水成为澄清的溶液，而当温度升高（或降低）一定程度时，溶解度反而减小，会在水溶液中出现混浊、析出、分层的现象。溶液由透明变为混浊时的温度称为浊点。6、请解释非离子型表面活性剂产生浊点现象的原因。当温度升高时，表面活性剂胶束的集聚数增加使胶束的体积增大从而引起相分离；非离子型的表面活性剂溶于水中是靠分子内的亲水基与水分子通过氢键结合而实现的。形成氢键是一放热过程，因此加热时，这种氢键的结合力

18、会被减弱甚至消失，当温度超过某一范围时，表面活性剂不再水合而从溶液中析出产生混浊。7、什么是双水相？双水相系统是指某些高聚物之间或高聚物与无机盐之间在水中以适当的浓度溶解会形成互不相溶的两水相或多水相系统。8、双水相形成原因是什么？ 由于高聚物之间的不相溶性，即高聚物分子的空间阻碍作用，相互无法渗透，不能形成均一相，从而具有分离倾向，在一定条件下即可分为二相。一般认为只要两聚合物水溶液的憎水程度有差异，混合时就可发生相分离，且憎水程度相差越大，相分离的倾向也就大。 9、何为超临界流体？当流体的温度和压力都处在临界温度和临界压力以上时，则称该流体处于超临界状态，该流体为超临界流体。10、双水相萃

19、取在蛋白质的提取分离中具有较好的应用潜力。请谈谈你对双水相萃取的局限及今后发展方向的理解。答：局限：易乳化，相分离时间长，成相聚合物成本高，水溶性高聚物大多数粘度大，不易定量控制， 水溶性高聚物难以挥发，使反萃剂必不可少，高聚物的回收难；而且，目前对双水相体系的双水动力学研 究， 双水相萃取设备流程研究， 成相聚合物的重复利用以及普通有机物-无机物双水相体系等方面相关文献 报道比较少，有待进一步研究和开发。 发展方向：开发廉价的新型双水相体系，双水相分配与相关技术的集成化，双水相萃取过程的开发， 双水相萃取相关理论的发展，亲和双水相萃取技术11、二氧化碳超临界流体萃取技术有何优势？（1）临界条

20、件温和(Tc=31.06 Pc=7.2MPa) ，可以在3540的条件下进行提取，防止热敏性物质的变质和挥发性物质的逸散。（2）在CO2气体笼罩下进行萃取，萃取过程中不发生化学反应；又由于完全隔绝了空气中的氧，因此萃取物不会因氧化或化学变化而变质。（3）由于CO2无味、无臭、无毒、不可燃、价格便宜、纯度高、容易获得，使用相对安全。（4） CO2容易提纯与分离的，因此萃取物几乎无溶剂残留，也避免了溶剂对人体的毒害和对环境的污染。（5）CO2扩散系数大而粘度小，大大节省了萃取时间，萃取效率高。 三、其他题型1、典型连续式泡沫分离过程有哪些？各自的操作特点是什么？（1）浓缩塔：含有表面活性剂的原料液

21、不断地加入到塔的鼓泡区，一定量的浓缩泡沫液可以从塔顶返回，这样的操作可以达到很高的泡沫浓度，但去污效果不够理想。（2）提取塔：料液从泡沫塔的顶部加入，这样的操作可以达到很高的去污系数(原料液中金属离子浓度/残留液中金属离子浓度）常可达200，此种塔相当于提取塔。（3）复合塔：一部分表面活性剂直接加入到料液中，另一部分则加入到塔的鼓泡区内。这种操作可得到较高的去污系数。鼓泡区用环形板分隔成两个区，中间为鼓泡区，表面活性剂和气体从此处引入并形成泡沫，残留液从外面环形区引出，此种结构可以防止大量的表面活性剂随残留液流出。如果进料口的上方为直径较大的扩大段，则更有利于泡沫的排出，并能得到较大的体积比(

22、原料液体积/泡沫液体积值在100左右)，其分离系数可达500600。2、何为内水体积？何为外水体积？内水体积指基质颗粒内部液体体积的总和，即基质膨胀时所膨胀的体积。外水体积指基质颗粒之间液体体积的总和。3、列举五种层析分离技术，说明其原理。分配层析：被分离组分在固定相和流动相中不断发生吸附和解吸附的作用，在移动的过程中物质在两相之间进行分配。利用被分离物质在两相中分配系数的差异而进行分离的一种方法，称之为分配层析。离子交换层析：利用固定相球形介质表面活性基团经化学键合方法，将具有交换能力的离子基团在固定相上面，这些离子基团可以与流动相中离子发生可逆性离子交换反应而进行分离的方法，称之为离子交换

23、层析。吸附层析：利用吸附层析介质表面的活性分子或活性基团，对流动相中不同溶质产生吸附作用，利用其对不同溶质吸附能力的强弱而进行分离的一种方法，称之为吸附层析。凝胶层析：利用凝胶层析介质(固定相)交联度的不同所形成的网状孔径的大小，在层析时能阻止比网孔直径大的生物大分子通过。利用流动相中溶质的分子量大小差异而进行分离的一种方法。聚焦层析：利用固定相载体上偶联的载体两性电解质分子，在层析过程中所形成的pH梯度，并与流动相中不同等电点的分子发生聚焦反应进行分离的方法，称之为聚焦层析。亲和层析：在固定相载体表面偶联具有特殊亲和作用的配基，这些配基可以与流动相中溶质分子发生可逆的特异性结合而进行分离的一

24、种方法，称之为亲和层析。金属螯合层析：利用固定相载体上偶联的亚胺基乙二酸为配基与二价金属离子发生螯合作用，结合在固定相上，二价金属离子可以与流动相中含有的半胱氨酸、组氨酸、咪唑及其类似物发生特异螯合作用而进行分离的方法，称之为金属螯合层析。疏水层析：利用固定相载体上偶联的疏水性配基与流动相中的一些疏水分子发生可逆性结合而进行分离的方法，称之为疏水层析。4、试以蛋白质在pH梯度介质中的移动行为说明聚焦效应的形成原理。蛋白质所带电荷取决于它的等电点（PI）和层析柱中的PH值。当柱中的PH低于蛋白质的PI时，蛋白质带正电荷，且不与阴离于交换剂结合。而随着洗脱剂向前移动，固定相中的PH值是随着淋洗时间

25、延长而变化的。当蛋白质移动至环境PH高于其PI时，蛋白质由带正电变为带负电荷，并与阴离子交换剂结合。由于洗脱剂的通过，蛋白质周围的环境PH 再次低于PI时，它又带负电荷，并从交换剂解吸下来。随着洗脱液向柱底。不同蛋白质具有不同的等电点，它们在被离子交换剂结合以前，移动之距离是不同的，洗脱出来的先后次序是按等电点排列的。pH梯度是聚焦效应的先决条件。如果一种蛋白质是加到已经形成pH梯度的层析柱上时，由于洗脱液的连续流动，它将迅速移动到与其等电点相同的pH处。从此位置开始，蛋白质以缓慢的速度进行吸附、解吸附，直到pH小于pI时被洗出。若在此蛋白洗出之前再加入第二份同种蛋白样品时，后者将在洗脱液的作

26、用下快速向前移动，而不被固定相吸附，直到其移动到近似本身等电点环境处，然后两份样品以同样的速度移动，最后同时从柱底流出，从而完成聚焦过程。5、蛋白质疏水层析时，洗脱的方式有哪三种？（1）采用降低流动相中盐浓度的方式洗脱，最常用；（2）通过往流动相中添加有机溶剂，降低流动相极性的方式洗脱，主要针对溶剂中稳定性良好的物质；（3）往流动相中添加去污剂等 ，去污剂本身能与介质发生强烈吸附，从而将结合在其上的目标组分置换下来，主要用于分离膜蛋白。6、例举两种新型的疏水层析技术，说明其原理。近年来，随着层析技术的发展，与HIC相关的其它层析技术也得到了发展，主要有以下两种：（1）亲硫性疏水层析该技术主要在

27、疏水作用的基础上增加了硫元素的相互作用。利用层析介质与含硫蛋白质和非硫蛋白质的亲硫性差异，对蛋白质加以分离。通常这类介质通过硫醚键将配基和基质联接。（2）疏水电荷诱导层析HCIC与蛋白质的作用除了疏水作用，还有电荷间的相互作用；HCIC与蛋白质的结合是由疏水作用推动的，与HIC不同的是，这一过程通常是在不改变离子强度的条件下实现的；洗脱时也不像HIC那样通过改变盐的浓度而是由pH值的改变来实现的。通常HCIC的配基中含有吡啶环，中性时不会带有电荷，而随着pH值的降低，吡啶环中的氮原子会带有正电荷，这样和带同样电荷的蛋白质发生排斥，从而实现解吸。7、何为树脂的有效粒径和均一系数？有效粒径是指筛分

28、树脂时，10%体积的树脂颗粒通过，而90%体积的树脂颗粒保留的筛孔直径。均一系数是指能通过60%体积树脂的筛孔直径与能通过10%体积的树脂的筛孔直径之比。8、什么是凝胶的排阻极限？排阻极限是指不能进入凝胶颗粒孔穴内部的最小分子的分子量。三、其他题型1、何为水通量？是指单位时间、单位膜面积透过组分的通过量，对于水溶液体系，称水通量。2、什么是膜分离技术？利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。3、膜分离技术有何有优缺点？优点：无相变、低能耗；高效率、污染小；工艺简单、操作方便；浓缩与纯化同时进行缺点：在操作中膜面会发生

29、污染，使膜性能降低;目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限;单独采用膜分离技术效果有限，因此往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。4、列举几种不同推动力的膜分离方法。1）微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透蒸发、膜蒸馏推动力为压力差。2）渗析、液膜分离推动力为浓 度差。3）电渗析推动力为电位差 5、什么是浓差极化？在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表面上，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。这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化 6、什么是反渗透？当用半透膜隔开不同浓度

30、的溶液时，纯溶剂通过膜向低浓度溶液流动的现象7、简述液膜分离的原理。 以选择性透膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推动力，使原料中某组分选择性地透过膜，以达到分离提纯、 浓缩的目的8、喷雾干燥器常用的雾化方式有哪些？气流雾化：依靠压缩空气或蒸气通过喷嘴时产生的高速将液体吸出并被雾化。在制药工业广泛使用，核苷酸、农用细菌杀虫剂、蛋白酶等的干燥压力雾化：利用往复运动的高压泵将物料喷出分散成液滴。发酵工厂用于酵母粉的干燥。离心雾化：利用在水平方向作高速旋转的圆盘给予溶液以离心力，使其高速甩出，形成薄膜、细丝或液滴，同时又受到周围空气的摩擦、阻碍与撕裂等作用形成细雾。目前酶制剂的大型生产大多

31、采用此法，还用于酵母粉的干燥。生物分离工程练习题二参考答案1、用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为式中：t的单位为s。(1) 如果30min内获得5m3滤液，需要面积为0.4m2的滤框多少个？(2) 过滤常数K、qe。解：已知t = 30min，V = 5m3(1) 将已知数据代入上述方程，得：解得：A = 16.67m2框个数：(2) 根据过滤方程：两方程对照可知：Ve = 0.5m3，qe=Ve /A=0.5/16.67=3.0*10-2m3/m22、采用过滤面积为0.2m2的过滤机，对某悬浮液进行过滤常数的测定。操作压强差为0.15MPa，温度为20，过滤进行到5min时共得滤液0

32、.034m3；进行到10min时，共得滤液0.050m3。试估算(1)过滤常数K和qe；(2)按这种操作条件，过滤进行到1h时的滤液总量。解：已知A = 0.2m2，t1 = 5min，V1 = 0.034m3；t2 = 10min，V2 = 0.05m3；t3 = 1h(1) 根据恒压过滤方程：，代入已知数据，有：解得：，由此得：(2) 当t3 = 1h时，解得：V = 0.130m33、在恒定压强差9.81×103Pa下过滤某水溶液，过滤介质可忽略。过滤时形成不可压缩滤饼，过滤常数为，若获得1m3滤液可得滤饼0.333m3，试求(1)1m2过滤面积上获得1.5m3的滤液所需的过滤

33、时间；(2)若将该时间延长一倍，可再得多少滤液？解：已知，f = 0.333m3/m3，A = 1m2，V = 1.5m3(1)根据恒压过滤方程，当过滤介质忽略不计时，代入已知数据，有：解得：(2) 当时，解得：即过滤时间延长一倍后，1m2过滤面积可再获得0.62m3的滤液。4、对某悬浮液进行过滤，操作压强差为0.15MPa，温度为20，要求在过滤时间20min内处理完4m3的料浆，已知1m3滤液可形成0.0342m3滤饼。现使用的一台板框压滤机，滤框尺寸为450mm×450mm×25mm，。试求完成操作所需滤框数。解：已知，V1 = 4m3，t1 = 20min，f =

34、0.0342m3/m3；滤框尺寸：B = 0.45m，L = 0.45m，；，方法一：根据恒压过滤方程：，滤框总容积：Vs = nBL = 0.45×0.45×0.025n = 5.0625×10-3n，由此得滤液体积：解得：n = 26.13，即需要27个框。方法二：又已知，由此得：代入数据，得：将已知数据代入方程：解得：A = 10.6m2又总过滤面积：A = n×2BL = 2×0.45×0.45n = 0.405n解得：即所需框数为27个。验证：当框数为27个时，框的总容积为：Vs = nBL = 0.45×0.45×0.025×27 = 0.137m3，所得滤饼体积：< 0.137m2所以，27个滤框可满足要求。5、溶菌酶在2.8 mol/L和 3.0 mol