微濾膜過濾蛋白質溶液污染問題的研究

❶ 有微污染水源處理技術的詳細資料嗎

水是人類的生存與發展，社會的文明與進步的基本保障。飲用水更是與我們每個人的日常生活息息相關。由於近幾十年工業化的迅速發展，城市化規模的不斷擴大，人們在生活和生產過程中排放出來的污染物對源水水質的污染已經愈演愈劇，源水受污染的程度越來越嚴重，水中有機物質逐漸增多。從20世紀60年代以來，不少地區飲用水水源水質日益惡化；同時，隨著水質分析技術逐漸改進，水源和飲用水中能夠測得的微量污染物質的種類也不斷增加，人們在飲用水的水質凈化中又碰到了新問題。針對源水中出現的新污染問題，進入20世紀70年代以後，人們就開始著手對水質凈化的新技術進行了研究，並且已經有很多技術在實際生產中應用，取得了較好的效果。

1 物理技術

1．1 吹脫

吹脫是利用水中溶解化合物的實際濃度與平衡濃度之間的差異，將揮發性組分不斷由液相擴散到氣相中，達到去除揮發性有機物的目的。吹脫法具有費用低、操作簡單的優點，但對難揮發的有機物去除效果差。對於含有可揮發性化合物的污染原水，用填料塔進行曝氣吹脫是一種行之有效的方法。早期的空氣吹脫只限於去除水中H2S等產生嗅和味的揮發性化合物及CO2。從70年代末起，空氣吹脫已開始用於去除揮發性有機污染物，並得到廣泛的研究和應用。能揮發去除的有機物有：苯、氯苯、二氯甲烷、四氯甲烷、二氯苯、三氯乙烯、四氯乙烯、三氯甲烷等。在114種應優先去除的污染物中，可用吹脫去除的有31種。去除效果與接觸時間、氣液比、溫度、蒸汽壓有關。當氣液比為1：1時，三鹵甲烷去除率達10%以上，當氣液比為20：1時，可高達85%，並可顯著改善色、嗅、味[1]。

1．2 吸附

吸附處理技術是指利用物質強大的吸附性能來去除水中污染物的技術。目前用於水源水處理的吸附劑有活性炭（AC）、硅藻土、二氧化硅、活性氧化鋁、沸石、離子交換樹脂，其中用得最多的是對水中有機污染物和臭味有較強吸附作用的疏水性物質—活性炭。

活性炭（AC）具有豐富微孔結構和表面憎水性，其對水中某些污染物有極強的親和力，是有效的去除方法。美國大多數水處理工作者認為，活性炭吸附是從水中去除多種有機物的「最佳實用技術」，可作為其它深度處理技術的一個參照標准。活性炭可經濟有效的去除嗅、味、色度、氯化有機物、農葯、放射性污染物及其它人工合成有機物。活性炭應用可以單獨採用，亦可以與其它方法組合使用而取得更佳效果。如活性炭與預氧化同時使用，可減少氯化有機物的生成量，此外還有生物活性炭等方法。水處理中顆粒活性炭（GAC）使用較多，並已發展為球形活性炭、浸透型活性炭、高分子塗層活性炭等多種類型。用活性炭做吸附劑去除水中污染物，雖能取得良好的效果，但其價格較貴，再生困難，對大部分極性短鏈含氧有機物，如甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、甲酸等不能去除[2]。人們開始研製高效、價廉的粘土吸附材料作為水處理吸附劑。粘土的比表面積大，低溫再生能力強，儲量豐富，但大量粘土投入混凝劑中也增加了沉澱池的排泥量，給生產運行帶來了一定困難。目前這類吸附劑大多數仍處於研究階段，重點在於對其吸附性能和加工條件、表面改性等方面的探討，以期提高吸附容量和吸附速率。

合成樹脂吸附，如聚苯乙烯—二乙烯基苯聚合物，但因其再生或洗脫困難，比表面積小，費用較高而使其應用受到一定限制。此方法雖然運行成本高，靈活性不如活性炭，但由於是人工合成產品，其微孔尺寸可按需要改變。另外，其水中污染物吸附可逆性好，可用NaCl—NaOH再生，比活性炭再生方便。而且隨著高分子工業的發展，其開發潛力很大。

無機吸附劑中研究較多的是活性氧化鋁吸附。氧化鋁是一種兩性物質，等電點約為pH9.5，當水中pH小於9.5時吸附陰離子，大於9.5時吸附陽離子。因此，可以因吸附目的不同，而對氧化鋁進行改進，如酸改性、鹼改性，從而獲得最佳吸附容量。另外，因Ca、Mg的活性比Al強，還可以進行酸（鹼）的鈣、鎂修飾，可與腐殖酸形成共價鍵的有機金屬絡合物，去除腐殖酸達60—75%[1]。

1．3 膜過濾技術

膜分離法是新興的高分離、濃縮、提純、凈化技術，是用天然或人工合成高分子薄膜做介質，以外界能量或化學位差為推動力，對雙組分或多組分溶液進行過濾分離、分級提純和富集的物理處理方法。膜法在美國被EPA推薦為最佳工藝之一，日本則把膜技術作為21世紀的基盤技術，並實施國家攻關項目「21世紀水處理膜研究（MAC21）」，專門開發膜凈水系統[3]。目前常見的膜法有：微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、滲透蒸發、液膜及剛出現的毫微濾技術等。從膜濾法的功能上看，反滲透能有效的去除水中的農葯、表面活性劑、消毒副產物、THMs、腐殖酸和色度等。納濾膜用於分子量在300—1000范圍內的有機物質的去除。而超濾和微濾膜可去除腐殖酸等大分子量（大於1000）的有機物。因此，膜濾技術是解決目前飲用水水質不佳的有效途徑[4]。膜法能去除水中膠體、微粒、細菌和腐殖酸等大分子有機物，但對低分子量含氧有機物如丙酮、酚類、酸、丙酸幾乎無效。把膜工藝進一步應用到給水處理中的障礙是：基建投資和運轉費用高，易發生堵塞，需要高水平的預處理和定期的化學清洗，還存在濃縮物處置的問題。然而，隨著清洗方式的改進，膜堵塞和膜污染問題的改善以及各種膜價格的降低，相信在不久的將來，膜法一定會在給排水領域造成重大影響。

2 化學技術

2．1 預氧化技術

預氧化技術是指向原水中加入強氧化劑，利用強氧化劑的氧化能力，去除水中的有機污染物，提高混凝沉澱效果。常用的氧化劑有氯氣、臭氧和高錳酸鉀等[5]。

臭氧氧化法是在水處理中受到普遍關注的氯消毒副產物對人體具有致命危害之後開始重視並廣泛採用的方法。臭氧（O3）是應用最廣泛的新型氧化劑。O3可提高水中有機物的生化性，有助於提高絮凝效果，減少混凝劑的投加量，但有資料表明：（1）含有有機物的水經O3處理後，有可能將大分子有機物分解成小分子有機物，在這些中間產物中，也可能存在致突變物。（2）在O3投量有限的情況下，不可能去除水中氨氮，因為當水中有機氮含量高時，O3把有機氮氧化成氨氮，致使水中氨氮含量反而增高。（3）O3對水中一些常見優先污染物如三氯甲烷、四氯化碳、多氯聯苯等物質的氧化性差，易生成甘油、絡合狀態的鐵氰化合物、乙酸等，從而導致不完全氧化產物的積累。

高錳酸鉀預氧化可控制氯酚、THMS的生成，並有一定的色、嗅、味去除效果，對烯烴、醛、酮類化合物也有較好的去除能力。但經高錳酸鉀氧化後的產物中，有些是鹼基置換突變物前驅物，它們不易被後續工藝去除，當Cl2投量高時，前驅物轉化為致突變物，增加出水的致突變活性。

二氧化氯（ClO2）可有效破壞藻類、酚，改善水的色、嗅、味。二氧化氯是氧化劑，不是氯化劑，不會像Cl2那樣與水體中的有機物發生鹵代反應而生成對人體有害的、致癌的有機鹵代物。有研究認為，甚至ClO2本身的氧化作用也能去除THMS的前體物。但是，往往由於氧化不徹底，一些小分子有機物更易生成三鹵甲烷。

2．2 光化學氧化法

光化學氧化法是在化學氧化和光輻射的共同作用下，使氧化反應在速率和氧化能力上比單獨的化學氧化、輻射有明顯提高的一種水處理技術。光氧化法均以紫外光為輻射源，同時水中需預先投入一定量氧化劑如過氧化氫，臭氧或一些催化劑，如染料、腐殖質等。它對難降解而具有毒性的小分子有機物去除效果極佳，光氧化反應使水中產生許多活性極高的自由基，這些自由基很容易破壞有機物結構。屬於光化學氧化法的如光敏化氧化，光激發氧化，光催化氧化等[6]。

光激發氧化法是以臭氧、過氧化氫、氧和空氣等作為氧化劑，將氧化劑的氧化作用和光化學輻射相結合，可產生氧化能力很強的自由基。紫外—臭氧聯用技術可以氧化臭氧所不能氧化的微污染水中的有機物，如三氯甲烷、六氯苯、四氯化碳、苯，使之變成CO2和H2O，降低水中的致突變物活性，其氧化效果比單獨使用UV和O3要好。但是，紫外—臭氧工藝對有機物或THMs的去除能力還有待進一步探討，而且該工藝費用較高，還不容易推廣應用。

光催化氧化法是在水中加入一定數量的半導體催化劑，它在紫外線輻射下也能產生強氧化能力的自由基，能氧化水中的有機物，常用的催化劑有TiO2。該方法的強氧化性、對作用對象的無選擇性與最終可使有機物完全礦化的特點，使光催化氧化在飲用水深度處理方面具有較好的應用前景。但是TiO2粉末顆粒細微，不便加以回收，同傳統凈水工藝相比，光催化氧化處理費用較高，設備復雜，近期內推廣使用受到限制。光催化氧化投入實際應用所需要解決的主要問題是確定長期運行過程中催化劑中毒情況及尋求理想的再生方法；解決催化劑的分離回收或固定化問題；反應器的設計及提高光能利用率等。可以預見，隨著研究的不斷深入，光催化氧化必將越來越得到重視[7]。

光敏化降解主要的研究對象是水環境中的石油污染物直鏈烷烴。敏化劑能夠從直鏈烷烴的碳原子上奪取氫原子後生成羥基，在氧的作用下使其降解為酮、烯、醛、醇等。這些化合物均比烷烴更加容易被水環境中的微生物所降解。光敏化降解常用的敏化劑是蒽醌[8]。

光化學氧化法目前尚處於研製階段，由於運行成本較大，尚難大規模的在生產中應用，但該項技術發展很快，在生產上的應用將為期不遠。

3 生物預處理技術

水源水生物處理技術的本質是水體天然凈化的人工化，通過微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在內的可生物降解的有機物及可能在加氯後致突變物質的前驅物和NH3—N，NO2—等污染物，再通過改進的傳統工藝的處理，使水源水水質大幅度提高。常用方法有生物濾池、生物轉盤、生物流化床，生物接觸氧化池和生物活性炭濾池。這些處理技術可有效去除有機碳及消毒副產物的前體物，並可大幅度的降低NH3—N，對鐵、錳、酚、濁度、色、嗅、味均有較好的去除效果，費用較低，可完全代替預氯化[9-16]。

3．1 塔式生物濾池

輕質濾料的開發與採用，為塔式生物濾池的應用創造了條件。生物塔濾增加了濾池高度，分層放置填料，通風良好克服了普通生物濾池（非曝氣）溶解氧不足的缺陷。國外廣泛採用塑料材質大孔徑波紋孔板濾料，我國常採用環氧樹脂固化玻璃鋼蜂窩填料。塔式生物濾池的凈化作用也是通過填料表面的生物膜的新陳代謝活動來實現的。塔式濾池的優點是負荷高、產水量大、佔地面積小，對沖擊負荷水量和水質的突變適應性較強。缺點是動力消耗較大，基建投資高，運行管理不便。

3．2 生物轉盤反應器

生物轉盤在污水處理中已廣泛採用，目前在給水處理領域，對某些污染程度較為嚴重的微污染水進行了一些研究。日本、我國台灣地區以及國內學者的試驗研究表明，採用生物轉盤預處理在適宜水力負荷下改善微污染水水質是有效的。

生物轉盤的特點表現為，生物膜能夠周期的運行於空氣與水相兩者之中，微生物能直接從大氣中吸收需要的氧氣（減少了溶液中氧傳質的困難性），使生物過程更為有利的進行。轉盤上生物膜生長面積大，生物量豐富，不存在類似於生物濾池的堵塞情況，有較好的耐沖擊負荷的能力，脫落膜易於清理處置。但存在的不足是生物氧化接觸時間較長，構築物佔地面積大，碟片價格較貴，基建投資高。

3．3 生物膨脹床與流化床

生物膨脹床是介於固定床和流化床之間的一種過渡狀態，流化床中的填料隨水、氣流的上升流速的增加而逐漸由固定床經膨脹床最後成為流化床。生物膨脹床與流化床通過選用適度規格粒徑（約為0.2~1.0mm）的生物載體，如砂、焦碳、活性炭、陶粒等，採用氣、水同向混合自下而上，使載體保持適度膨脹或流化的運轉狀態。與固定床相比，從兩個方面強化了生物處理過程：一方面，載體粒徑變小，比表面積增大，單位溶劑的比表面積可達到2000~3000m2/m3，這大大提高了單位生物池的生物量。另一方面，由於顆粒在反應器中處於自由運動（膨脹或流化）狀態，避免了生物濾池的堵塞現象，提高了水與生物顆粒的接觸機會；同時可採用控制膨脹率的辦法來控制水流紊動對生物顆粒表面的剪力水平，進而控制填料上生物膜的厚度，有利於形成均勻、緻密、厚度較薄且活性較高的生物膜。這些都大大的強化了水中可生物降解基質向生物膜內的傳遞過程，使生物膨脹床、流化床的單位容積的基質降解速率得到提高。生物膨脹床、流化床含有活性高的較大生物量，處理水力負荷增大，並保證出水水質良好。

採用生物膨脹床與流化床，可解決固定填料床中常出現的堵塞問題，進一步提高凈化效率，且佔地面積少。但由於保持膨脹或流化狀態，消耗的動力費用較高，且維護管理復雜，尤其是當池體比較大的情況，如一旦停止運行，再啟動很困難，運行中水力學條件難以控制等。在運行過程中還存在流化介質跑料現象，其工程應用還很少見。

3．4 生物接觸氧化法

生物接觸氧化工藝是利用填料作為生物載體，微生物在曝氣充氧的條件下生長繁殖，富集在填料表面上形成生物膜，其生物膜上的生物相豐富，有細菌、真菌、絲狀菌、原生動物、後生動物等組成比較穩定的生態系統，溶解性的有機污染物與生物膜接觸過程中被吸附、分解和氧化，氨氮被氧化或轉化成高價形態的硝態氮。反應過程如下：

有機污染物氧化反應

4CxHyOz+(4x+y-2z)O2——4xCO2+2yH2O+Q （1）

氨氮氧化方程式：

2NH4++3O2——2NO2—+4H++2H2O+Q （2）

2NO2—+ O2——2NO3—+Q （3）

生物接觸氧化法的主要優點是處理能力大，對沖擊負荷有較強的適應性，污泥生成量少；缺點是填料間水流緩慢，水力沖刷小，如果不另外採取工程措施，生物膜只能自行脫落，更新速度慢，膜活性受到影響，某些填料，如蜂窩管式填料還易引起堵塞，布水布氣不易達到均勻。另外填料價格較貴，加上填料的支撐結構，投資費用較高。

現有生物接觸氧化法在曝氣充氧方式、生物填料上都有所改進。國內填料已從最初的蜂窩管式填料，經軟性填料、半軟性填料，發展到近幾年的YDT彈性立體填料；曝氣充氧方式也從最初的單一穿孔管式，發展到現在的微孔曝氣頭直接充氧以及穿孔管中心導流筒曝氣循環式。在一定程度上，促進了膜的更新，改善了傳質效果。

3．5 膜生物反應器

膜生物反應器是指以超濾膜組件作為取代二沉池的泥水分離單元設備，並與生物反應器組合構成的一種新型生物處理裝置，英文稱之為Membrane Bioreactor。由於超濾膜能夠很好的截留來自生物反應器混合液中的微生物絮體、分子量較大的有機物及其他固體懸浮物質，並使之重新返回生化反應器中，這就使反應器內的活性污泥濃度得以大大提高，從而能夠有效的提高有機物的去除率。

3．6 電生物反應器

將電極裝置與生物反應器組合起來就構成了所謂電生物反應器（英文名稱為Electro-Bioreactor）。Mellor等的研究表明，在外加電流的條件下，由於電子的產生，生物膜和固定化酶的反硝化作用得以強化，其反應方程為：

2H++2e—H2 （1）

2H2O+2e—H2+2OH— （2）

2NO3—+5H2+2H+—N2+6H2O （3）

顯然，通過對水的電解，陰極提供電子，產生氫，而氫作為電子供體與硝酸鹽發生了方程（3）所示的反應，使生化反應速率及去除率得以提高，從而減少了水中硝酸鹽的含量。從原理上講，這種方法除了可以實現反硝化處理外，還可以去除水體中的有機物，但目前對電生物反應器尚處於基礎理論和動力學研究階段，離實際應用還有相當一段距離。

4 結論

總的來說，物理、化學法處理效率較高。尤其是各種聯用技術的開發，對一些難降解有機物的去除非常有效，通過高效氧化，去除水中的大部分有機物，並有效的降低了飲用水致突變活性。但這些方法設備都相對復雜，運行和操作條件要求較高，尤其是成本問題嚴重製約了它們的推廣使用。

相比之下，生物預處理是一種經濟有效且在毒理學上安全的方法，它通過降解BOM來降低甚至消除了輸水管網中菌群生長的可能性，從而減少了消毒劑的消耗，並進而降低THMs的形成；通過降低Zeta電位減少對混凝劑的消耗；其對NH3—N和其它有機污染物有良好的處理效果，尤其在與傳統工藝（混凝—沉澱—過濾—消毒）聯用後，對降低飲用水致突變活性效果也很好。而且，該方法投資少，見效快，適合我國國情，因此，生物預處理與傳統工藝的組合是目前國內水廠改善出水水質的首選方法。但是，一些研究表明，生物預處理對微量難生物降解的優先污染物（指經過優先選擇的污染物，其特點是：難以降解、在環境中有一定殘留水平、出現頻率較高、具有生物積累性、三致性、毒性較大或潛在危害性較大以及現代已有檢出方法的物質）無效；對THMS只有少量去除效果；Ames試驗不能由陽變陰；運行效果受到許多因素的影響，特別是原水水質、水溫、水量的變化和操作管理水平的高低都直接影響處理效果；與常規工藝相比，需較長的成熟期，並進行生物馴化；由於生物處理是藉助於微生物新陳代謝去吸收利用水中的污染物，因此會有各種代謝產物以及微生物本身進入水中，其中大多數物質的特性及對人體健康的可能影響還所知甚少。研究新的凈水工藝，增加新的治理措施是當今給水研究人員及自來水廠急需解決的課題。從目前的研究方向和大量的研究結果來看，在自來水廠增加生物預處理和加強出水的深度處理是改善飲用水水質的有效途徑。

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[67] 趙薇，賀高紅，用於分離CO2的促進傳遞支撐液膜的研究進展，第五屆全國膜與膜過程學術報告會論文集，2005年8月，長春
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[85] 王世廣，賀高紅，匡國柱，樊希山，姚平經，熱虹吸再沸器的適宜設計與選用，第九屆全國化學工程科技報告會論文集，青島，1998，221-225.
[86] 李紹軍，王世廣，賀高紅，姚平經，芳烴分離系統的熱集成節能改造，第九屆全國化學工程科技報告會論文集，青島，1998，1321-1326.
[87] Gaohong HE, Xinrong DAI, Zhiguo SU and Xigao JIAN, 「Optimization of Cross-flow Microfiltration of Saccharomycete Suspension」, 36th IUPAC Congress, Aug. 1997.
主要專著或教材：
[88] 化工原理網路課程，主編樊希山，都健，韓志忠，編者：韓志忠，賀高紅潘艷秋，都健，趙毅，樊希山等，高等教育出版社，高等教育音像出版社
[89] 賀高紅（特邀編輯），化工進展，22（增刊），第2屆全國傳遞過程學術研討會專輯，（62.7萬字），化學工業出版社，2003。
[90] 邱天爽主編，雷明凱，唐一源，王軍，賀高紅，劉沖，婁穎，編委會委員，大連理工大學生物醫學工程學術論文集，第1卷，（74.2萬字），大連理工大學出版社，ISBN 7-5611-2461-9，2003。
[91] 賀高紅，第7章氣體吸收，第8章萃取，（12.7萬字），化工原理學習指導，匡國柱主編，大連理工大學出版社，2002.
[92] 賀高紅，第2章流體輸送設備，10萬字，化工原理（上），王世廣主編，高等教育出版社，2002.
[93] 賀高紅，第10章膜分離和吸附分離過程，5萬字，化工原理（下），樊希山主編，高等教育出版社，2002.
[94] 賀高紅，第20章膜分離過程，10萬字，化學工程師手冊，袁一主編，機械工業出版社，北京，2000.
[95] 賀高紅，膜分離基礎，大連理工大學教材，1996.
[96] Gaohong HE, Dunqi XU and Shiguang，Chemical Engineering Design, vol.1, Design Instruction in Continuous Plate Distillation Columns, 大連理工大學教材，1994.
[97] 賀高紅，編審委員會副主任委員，化學工程與工藝專業英語，化學工業出版社，1998.
[98] 賀高紅，編審委員會副主任委員，高分子材料工程專業英語，化學工業出版社，1999.
[99] 賀高紅，編審委員會副主任委員，環境工程專業英語，化學工業出版社，1999.
[100] 賀高紅，編審委員會副主任委員，生物化學工程專業英語，化學工業出版社，1999.
[101] 賀高紅，編審委員會副主任委員，應用化學專業英語，化學工業出版社，正在印刷.
[102] 賀高紅，編審委員會副主任委員，工業自動化專業英語，化學工業出版社，正在印刷.
[103] 賀高紅，編審委員會副主任委員，過程裝備與控制工程專業英語，化學工業出版社，正在印刷.
專利
[104] 孫力，孫志新，賀高紅，李麗娜，韓亞新，王剛，不受蛋白質干擾快速檢測水發或水產品中甲醛成份的試紙，中國發明專利，專利號：ZL03178350.3，授權日：2005.11.23。
[105] 賀高紅，馬志啟，蹇錫高，陳國華，吳雪梅，余寶樂，顧爽，磺化二氮雜萘聚醚碸酮質子交換膜及其制備方法，發明專利，專利號：200410021216.2，授權日：2005.5.12
[106] 葉震，陳勇，鄧麥村，陳兆安，李暉，張桂花，劉桂香，賀高紅，吳鳴. 一種中空纖維復合膜其制備及應用，申請號：200410021149.4
[107] 吳雪梅，賀高紅，磺化聚芳醚碸酮/聚丙烯酸復合質子交換膜及其制備方法，中國專利申請號：200510048072.4

❸ 為什麼採用微錯流方式工作的超濾膜可以一定程度降低膜污染

1、概述
通常所說的膜污染是指在MBR運行過程中，細胞混合液中的微生物菌群及其代謝產物、固體顆粒、膠體粒子、溶解性大分子等由於與膜存在物理化學作用、機械作用而引起在膜表面或膜內孔吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使膜產生透過流量和分離特性的不可逆變化的現象[1]。
膜污染根據污染物與膜的作用性質和來源可分為物理污染、化學污染、微生物污染三種。物理污染指原水中的大顆粒無機物（如常見的碳酸鈣和硫酸鈣，還有硫酸鋇、鍶及硅酸等結垢性物質）和部分難降解的大分子有機物、未溶解的蛋白顆粒等在膜表面沉積而形成濾餅的可逆性膜污染；化學污染指細菌胞外聚合物EPS、溶解性有機物及蛋白、多糖類粘性物溶解形成的微細膠體等物質在膜表面與膜發生了不可逆的相互作用而形成的無法消除的膜孔變小和堵塞；微生物污染是由微生物及其代謝產物組成的粘泥（腐殖質、聚糖脂、微生物代謝產物）分層附著於膜表面，易造成膜不可逆阻塞的污染[3]。
從形態上對膜污染進行分類，使我們能更好地理解膜污染形成的空間層次。通常，膜污染從形成的形態上分為膜面凝膠層、污泥層和膜孔堵塞三種污染類型。膜面凝膠層污染（即濾餅），主要是水透過後被載留下來的部分活性污泥、膠體物質和部分濃縮的溶解性有機物，在過濾壓差和透過水流的作用下，堆積在膜表面而形成的可逆性膜面污染。這類污染在閉端膜過濾中佔有很大的比重（約80%~90%），且發展迅速，是膜污染水力控制的主要對象。污泥層污染是由膜表面滋生的大量的微生物及其代謝產物組成的粘泥（粘性多糖類、多肽類和蛋白質分子等），在過濾膜表面形成的一層生物膜而造成膜通量減小的污染。膜孔堵塞污染主要是溶解性大分子有機物質（多為低分子量的肽類），如溶解性微生物產物(SMP)和胞外聚合物(EPS)透過凝膠層，被膜孔內表面吸附或結晶，從而堵塞孔道，使膜通量減少的一種不可逆污染，此類污染一般發展較為緩慢。一般來說，膜污染是由上述三種形態共同構成的，膜表面污泥層的沉積，凝膠層的增厚和膜內表面微生物的滋生是膜污染的主要原因，其中污泥沉積是膜污染的主要構成部分，而污泥顆料在膜表面沉積與否，與膜面液體錯流流速、膜通量和污泥濃度等MBR運行條件密切相關。
2、膜污染的影響因素
盡管目前在膜污染機制方面還沒有達成共識，但對不同的具體環境下膜污染影響因素可歸納為以下3個方面：微生物特性、運行條件與膜自身的結構性質，如圖1-3所示，這些都會直接影響膜污染。

圖1-3 膜污染影響因素
Fig.1-3 Influencing factor of membrane fouling
2.1微生物特性
生物反應器中污泥質量濃度(MLSS)對膜通量有顯著影響。Fane等[2]早在1981年就報道膜污染與MLSS呈線性增長的關系，而後Shmizu等[23]研究發現，通量的下降同MLSS 的增加呈對數關系的。另一些研究者卻認為污泥質量濃度本身並不影響過濾特性，真正的影響因素是污泥的特性、顆粒大小、表面電荷等[1]。
新近的研究發現微生物代謝產物包括胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物產物(SMP)對膜污染有重要影響。EPS和SMP主要是微生物細胞分泌的黏性物質，成分復雜，包括多糖、蛋白質、脂類、核酸等高分子物質。一些學者認為EPS質量濃度與膜污染呈線性關系的，EPS減少40%，濾餅的流體阻力也相應地減少40%。WontaeLee等發現膜污染與蛋白質比例呈正比，同時蛋白質的表面特性能影響微生物絮體的表面特性[4]。近年來，以SMP為主要成分的溶解性物質對膜污染的影響越來越引起人們的重視。分置式膜-生物反應器中，循環泵產生的剪切力對污泥絮體有較強的破壞作用，致使污泥絮體釋放出大量的SMP等溶解性物質，從而增加了膜污染，形成了很大的膜過濾阻力。Wisniewski C等用微濾膜過濾城市污水處理廠的污泥，考察不同膜面流速下污泥粒徑分布和溶解性物質對膜污染的影響時，得出了溶解性物質引起的膜污染幾乎構成了50%的膜過濾阻力[5]。
2.2運行條件
在一體式MBR中，曝氣有兩個作用：一是提供微生物所需的氧氣，二是產生錯流速率,減少膜面污泥層的形成。Hong S.P觀察到在較高曝氣量下產生的剪切力會加快污染物脫離膜的運動速度，並指出有臨界曝氣量存在。當超過它時，通量增加就不明顯，而且太大的曝氣量會提供過量的溶解氧，不利於反硝化作用[6]。Ueda等報道降低曝氣量可能會增加膜過濾壓差（TMP）作用，在短期運行中，降低曝氣量可能會使初始通量恢復，但長期運行時，較低曝氣量會導致混合液污染物質在膜面上的快速累積[7]。水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）都不是直接引起膜污染的因素，只是二者的變化會引起反應器內污泥特性的改變，從而間接的對膜污染產生影響。
間歇出水可以有效地減少污染物在膜表面的沉積，在反應器的空曝氣階段，由於對料液的抽吸作用消失，膜表面的污染物質向主體料液中的反向運動佔主導因素，氣液兩相流可以將已經沉積在膜表面的污染物質剪切下來，從很大程度上改善膜污染狀況。空曝氣時間越長，緩解膜污染的效果越好，但這樣會引起膜利用率的下降和運行費用的升高，因此必須根據具體的情況綜合考慮經濟性的因素確定最佳的出水和空曝氣的時間比。
2.3膜的結構和性質
膜的性質包括膜的材質、孔徑大小、孔隙率、粗糙度、疏水性等，這些都會直接影響膜污染。膜孔徑對膜污染的影響與進水的顆粒大小有關，目前大多數的MBR工藝採用011~014μm的膜孔徑，完全截留以微生物絮體為主的活性污泥。Shimizu等研究了膜生物反應器中膜孔分布在0.01~1.6μm 的一系列膜的過濾性能，結果表明孔徑分布在 0.05~0.2μm的膜具有最大的通量[8]。常採用的膜材料有陶瓷和聚合物，陶瓷膜機械性能好，壽命長，由於製造成本較高，工程中使用較多的是聚合物膜。Choo等研究結果表明在同樣運行條件下，聚偏氟乙烯膜的污染趨勢明顯小於聚碸膜、纖維素膜，而且膜孔徑在0.1μm附近時混合液對膜的污染趨勢最小[9]。膜材料的憎水性對膜污染有很重要的影響，ChangI S等比較了憎水性超濾膜和親水性超濾膜，得出憎水性超濾膜膜面更容易吸附溶解性物質，表現出更大的污染趨勢[10]。
Shoji等研究表明，膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加，但同時也增加了膜表面的擾動程度，阻礙了污染物在膜表面的沉積。因此，粗糙度對膜通量的影響是兩方面因素綜合作用的結果，可通過在膜表面形成動態膜來減小膜表面粗糙度，從而改善膜污染。
3、膜污染的控制方法
根據上文所提到的膜污染影響因素，目前國內外膜污染控制方法的研究主要從以下幾個方面入手:
3.1 改善混合液特性
一方面，可以在工藝中增加相應的預處理組件，如預過濾去除膠體、固體懸浮物及鐵銹等或改變溶液pH值等，以除去一些能與膜相互作用的溶質。另一方面，改善影響膜污染的污泥特性參數MLSS的可濾性和控制MLSS的濃度。改善MLSS的可濾性可以在混合液中投加絮凝劑如PAC，不僅可使混合液內的COD迅速降低，減輕膜的負擔；還有助於污泥絮體相互聚集而形成體積更大、強度更高、黏性更小的污泥絮體，從而有效的減小EPS含量，提高混合液的可濾性、改善泥水分離性能、減緩濾餅層的形成。羅虹、顧平等[11]在投加粉末活性炭對膜阻力的影響研究中表明粉末活性炭具有改善混合液的性質和膜表面泥餅層結構的作用，投加粉末活性炭是提高和維持膜通量的有效途徑，並且可以降低運行費用。趙英、於丹丹等[12]在PAC投加量對MBR混合液性質及膜污染的影響中1g/L的PAC投加量足以改善混合液性質和減緩膜污染速率，投加量2g/L時反而回引起不可逆污染，加劇膜污染。目前有關活性炭粒徑大小對膜污染的影響的報道比較少，有待進一步研究。
較高的污泥濃度可提高生物反應器的容積負荷，但混合液中過多的固體物質和溶解性代謝產物(SMP)容易在膜表面沉積，導致過濾阻力增加和膜通透量降低。相反，當污泥濃度太低時，微生物對SMP的吸附和降解能力減弱，使得混合液中的SMP濃度增加，從而容易被膜表面吸附形成凝膠層，導致過濾阻力增加，膜通量下降。張軍[13]等研究表明,復合型MBR能維持較低的懸浮生物量濃度且保證高生物總量,從而有效地減緩膜過濾阻力的上升和膜堵塞.
生物強化技術(Bioaugmentation)又稱生物增強技術，是通過向廢水處理系統中投加篩選的優勢菌種和基因重組合成的高效菌種，以強化原處理系統中生物反應的能力，達到對某一種和某一類有害物質的去除或某方面性能的優化目的，龐金釗等[14]在用MBR處理洗車廢水過程中發現難降解有機物在反應器內累積，混合液的COD比進水COD高幾倍，投加優勢菌種來實現對難降解物的去除，能夠有效減輕膜截留形成的膜污染。生物強化技術不僅可以促進對目標物的降解而且某些特定菌的投加還能抑制絲狀菌膨脹，降低污泥產量和污泥黏度。投加EPS黏性小的優勢菌，可以減緩膜污染。
3.2 優化膜生物反應器的運行條件
控制合理的曝氣強度和抽吸時間可以有效地減少顆粒物質在膜面的沉積，減緩膜污染。膜面沉積層的去除效率可以通過提高空氣流率或曝氣強度來提高，而空氣流率對沉積層的去除效率又受到流速標准差的影響，亦即空氣流的紊流程度的影響[15]。通常曝氣強度越大，膜面流速越高，但N.Devereux[16]等發現，膜面流速的增加使得膜表面污泥層變薄，有可能造成不可逆污染，因此控制合理的曝氣強度可以有效的減緩膜污染。如果膜面沉積較嚴重，應該停止出水進行空曝，空曝是去除膜面沉積層的有效方法之一。除了控制合理的曝氣強度外還包括錯流過濾、定期的反沖或反吹和控制混合液的溫度等措施。Magra和Itoh的實驗結果表明，溫度的變化會引起污水粘度的變化，溫度升高1℃可以使膜的通水量增加2%，但升高溫度會直接影響膜本身的壽命，同時對微生物的生長也產生影響，因此如果情況允許，膜生物反應器應盡量在常溫下運行[6]。
3.3 膜材料的選擇
膜的親疏水性、荷電性會影響到膜與溶質間的相互作用大小，通常應選用孔徑適合，孔隙率高，帶有負電，親水性的膜，自然憎水性的膜要進行膜面改性。膜面改性是在膜表面引入親水基團，或用復合膜手段復合一層親水性分離層，或用陰極噴鍍法在膜表面鍍一層碳[17]。J.Pieracci等研究表明，改性後的膜可以增加 25%的膜通量，減少 49%的生物污染[18]。目前，膜面改性和形成動態膜的防治技術應值得注意。
3.4 膜的清洗
盡管採用合理的設計、操作等措施減緩膜污染，但長期使用後膜表面還可能產生沉積和結垢，使膜孔堵塞，膜出水量下降，因此對污染膜進行定期的清洗是必要的。常用的方法有物理清洗、化學清洗、超聲波清洗以及上述方法的綜合技術。物理清洗的方法主要有空曝氣、高流速水沖洗、海綿球機械擦洗、反沖洗、反向脈沖和電泳等。化學清洗主要是酸洗和鹼洗，酸類清洗劑（常用濃硫酸和鹽酸等）可以溶解並去除礦物質和鹽類，而鹼洗（常用次氯酸鈉和氫氧化鈉等）可以有效地去除蛋白質等有機污染物及膜內微生物，一般兩者結合使用效果更好。超聲波能夠在清洗溶液中形成極大的擾動，並伴有強大的沖擊波和微射流，能與污染膜充分接觸和作用，較常規的物理清洗方法更好，能夠使膜通量恢復54%[19]，與超聲波結合的化學清洗效果一般要優於常規化學清洗。採用曝氣清洗、超聲波清洗、NaClO鹼洗、HCl酸洗可有效地使污染膜的通量恢復。黃霞等[20]對污染膜進行物理和化學清洗試驗表明，常規物理清洗可使濾餅層大部分脫落，但對膜過濾性能的恢復效果較差，鹼洗對膜過濾性能的恢復作用顯著，這表明有機污染對膜阻力的貢獻最大。
3.5 其他
在膜過濾設計中，還應注意減少設備結構中的水流死角，以防止滯留物在此變質，擴大膜污染。為防止污泥在中空纖維絲間淤積，中空纖維膜應製成平板狀(而不是成束設計)，然後組裝成矩形，且底部曝氣(兼有氣水劇烈沖刷膜表面的作用)，這些都可有效地防止膜污染，延長膜的清洗周期[6]。如果膜長期停止使用(5d以上)，在保養時需用0.5%甲醛溶液浸泡，膜的保養原則是保持膜的濕潤並針對膜的種類採取不同的方法，如聚碸中空纖維膜須在濕態下保存，並以防腐劑浸泡。
在水資源日益短缺的今天，膜生物反應器作為一種新型的廢水處理技術，特別是在污水資源化的進程中，倍受國內外的普遍關注。但是膜污染仍然是影響膜生物反應器大范圍推廣的主要障礙之一，因此研究膜污染，研發抗污染的膜生物反應器是目前急需的。相信隨著膜污染機理及防治方面研究的不斷深入，膜質量的提高，膜污染控制方法的不斷完善，膜生物反應器將會更好地應用和推廣。
目前，有關投加粉末活性炭控制膜污染的研究和報道較多，但投加顆粒活性炭以及活性炭的投加量的文獻很少，本課題重點研究活性炭粒徑大小及投加量對減緩膜污染的影響，具有很強的實用意義，對控制膜污染、促進膜生物反應器的實際應用起到較重要的作用。

❹ 怎樣來分析待測蛋白質溶液中有其他物質的污染

純蛋白質溶液 只會在 280nm 處有吸收峰.
因此 你只要用 紫外分光光度計 全波長掃描一下（包括可見光部分） 看看有沒有雜峰就可以了.

❺ 微濾膜過濾微米級親水性（極性）顆粒物，是用親水性的膜還是疏水性的膜

親水性膜比疏水性膜抗生物污染，那是因為蛋白質、油污這類的污染回物本身是疏水性的，當答他們接觸到膜表面時很容易吸附在膜表面，而把水分子排斥開。但是如果你是過濾顆粒物，就要看顆粒物本身是親水的還是疏水的了，如果是疏水的那建議你用親水性膜。如果是親水性的，建議你用疏水性膜。因為現在市場上有的膜大部分都是疏水膜，親水膜成本較高。

❻ 蛋白質分離純化的四種方法

1、鹽析法：

鹽析法的根據是蛋白質在稀鹽溶液中，溶解度會隨鹽濃度的增高而上升，但當鹽濃度增高到一定數值時，使水活度降低，進而導致蛋白質分子表面電荷逐漸被中和，水化膜逐漸被破壞，最終引起蛋白質分子間互相凝聚並從溶液中析出。

2、有機溶劑沉澱法：

有機溶劑能降低蛋白質溶解度的原因有二：其一、與鹽溶液一樣具有脫水作用；其二、有機溶劑的介電常數比水小，導致溶劑的極性減小。

3、蛋白質沉澱劑：

蛋白質沉澱劑僅對一類或一種蛋白質沉澱起作用，常見的有鹼性蛋白質、凝集素和重金屬等。

4、聚乙二醇沉澱作用：

聚乙二醇和右旋糖酐硫酸鈉等水溶性非離子型聚合物可使蛋白質發生沉澱作用。

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蛋白質是生命的物質基礎，是有機大分子，是構成細胞的基本有機物，是生命活動的主要承擔者。沒有蛋白質就沒有生命。氨基酸是蛋白質的基本組成單位。它是與生命及與各種形式的生命活動緊密聯系在一起的物質。

機體中的每一個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質參與。蛋白質占人體重量的16%~20% ，即一個60kg重的成年人其體內約有蛋白質9.6~12kg。

人體內蛋白質的種類很多，性質、功能各異，但都是由20多種氨基酸（Amino acid）按不同比例組合而成的，並在體內不斷進行代謝與更新。

❼ 蛋白質溶液中的鹽分為何能通過凝膠過濾方法被脫除

使用凝膠過濾介質Sephadex G10，G15，G25，G50等去除小分子，效率高，處理量可達床體積30%。只需在進樣後收集首1/3-1/2柱體積的洗脫液，就可以去除該填料分離范圍上限以下的小分子，簡單直接。由於只是去除小分子，柱高10cm以上即可。整個過程一般可於數分鍾至半小時完成。Sephadex G25系列介質專為蛋白質脫鹽而設計，預裝柱HiTrap Desalting（5ml）可用針筒操作。HiPrep Desalting(26ml)可在數分鍾為多至10ml樣品脫鹽。選擇孔徑很小的凝膠，在過濾時，由於蛋白質分子半徑較大，所以不能進入凝膠的孔隙，很容易被洗脫，而粒子則被孔隙所吸附，較難洗脫，所以先出來的是蛋白質

❽ 維持蛋白質溶液穩定的因素有哪些

蛋白質溶液穩定的主要因素是蛋白質分子表面帶有水化膜。

維持蛋白質溶液穩定的因素是水化膜和同種電荷。由於蛋白質的表面有很多親水基團，會吸引很多的水分子，形成水化膜，使蛋白質顆粒不容易聚集起來，另一方面蛋白質分子在一定的PH值溶液中往往帶有同種電荷而相互排除，因此，蛋白質溶液是穩定的親水膠體。

根據蛋白質膠體穩定性原理，可以通過破壞這兩個主要穩定因素，使蛋白質分子間的引力增加聚集沉澱。如鹽析法、有機溶劑沉澱法。

如果加人適當的試劑使蛋白質分子處於等電點狀態或失去水化層，蛋白質的膠體溶液就不再穩定並將產生沉澱。蛋白質溶液可因下列試劑的加入而發生蛋白質沉澱。

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根據蛋白質溶解度不同的分離方法

1、鹽析法

蛋白質具有膠體性質，維持膠體穩定的因素是蛋白質顆粒的表面電荷層和水化膜，鹽析法就是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等中性鹽加入蛋白質溶液，使蛋白質表面電荷被中和，水化膜被破壞，導致蛋白質在水溶液中的穩定性因素去除而沉澱。

鹽析時若溶液 pH 在蛋白質等電點處效果更好（蛋白質在等電狀態時顆粒之間靜電斥力最小，溶解度也最小）。

因各種蛋白質分子顆粒大小、親水程度不同，故鹽析所需的鹽濃度不同，調節混合蛋白質中的中性鹽濃度可使各種蛋白質分段沉澱。

2、低溫有機溶劑沉澱法

與水可混溶的有機溶劑（丙酮、乙醇等）可使多數蛋白質溶解度降低並析出。

❾ 蛋白質分離方法有哪些，它們的特點各是什麼

1.根據分子大小不同進行分離純化
蛋白質是一種大分子物質,並且不同蛋白質的分子大小不同,因此可以利用一些較簡單的方法使蛋白
質和小分子物質分開,並使蛋白質混合物也得到分離.根據蛋白質分子大小不同進行分離的方法主要有透析、超濾、離心和凝膠過濾等.透析和超濾是分離蛋白質時常用的方法.透析是將待分離的混合物放入半透膜製成的透析袋中,再浸入透析液進行分離.超濾是利用離心力或壓力強行使水和其它小分子通過半透膜,而蛋白質被截留在半透膜上的過程.這兩種方法都可以將蛋白質大分子與以無機鹽為主的小分子分開.它們經常和鹽析、鹽溶方法聯合使用,在進行鹽析或鹽溶後可以利用這兩種方法除去引入的無機鹽.由於超濾過程中,濾膜表面容易被吸附的蛋白質堵塞,以致超濾速度減慢,截流物質的分子量也越來越小.所以在使用超濾方法時要選擇合適的濾膜,也可以選擇切向流過濾得到更理想的效果
離心也是經常和其它方法聯合使用的一種分離蛋白質的方法.當蛋白質和雜質的溶解度不同時可以利用離心的方法將它們分開.例如,在從大米渣中提取蛋白質的實驗中,加入纖維素酶和α-澱粉酶進行預處理後,再用離心的方法將有用物質與分解掉的雜質進行初步分離[3].使蛋白質在具有密度梯度的介質中離心的方法稱為密度梯度(區帶)離心.常用的密度梯度有蔗糖梯度、聚蔗糖梯度和其它合成材料的密度梯度.可以根據所需密度和滲透壓的范圍選擇合適的密度梯度.密度梯度離心曾用於純化蘇雲金芽孢桿菌伴孢晶體蛋白,得到的產品純度高但產量偏低.蔣辰等[6]通過比較不同密度梯度介質的分離效果,利用溴化鈉密度梯度得到了高純度的蘇雲金芽孢桿菌伴孢晶體蛋白.凝膠過濾也稱凝膠滲透層析,是根據蛋白質分子大小不同分離蛋白質最有效的方法之一.凝膠過濾的原理是當不同蛋白質流經凝膠層析柱時,比凝膠珠孔徑大的分子不能進入珠內網狀結構,而被排阻在凝膠珠之外,隨著溶劑在凝膠珠之間的空隙向下運動並最先流出柱外;反之,比凝膠珠孔徑小的分子後流出柱外.目前常用的凝膠有交聯葡聚糖凝膠、聚丙烯醯胺凝膠和瓊脂糖凝膠等.在甘露糖蛋白提純的過程中使用凝膠過濾方法可以得到很好的效果,純度鑒定證明產品為分子量約為32 kDa、成分是多糖∶蛋白質(88∶12)、多糖為甘露糖的單一均勻糖蛋白[1].凝膠過濾在抗凝血蛋白的提取過程中也被用來除去大多數雜蛋白及小分子的雜質[7].
2.根據溶解度不同進行分離純化
影響蛋白質溶解度的外部條件有很多,比如溶液的pH值、離子強度、介電常數和溫度等.但在同一條件下,不同的蛋白質因其分子結構的不同而有不同的溶解度,根據蛋白質分子結構的特點,適當地改變外部條件,就可以選擇性地控制蛋白質混合物中某一成分的溶解度,達到分離純化蛋白質的目的.常用的方法有等電點沉澱和pH值調節、蛋白質的鹽溶和鹽析、有機溶劑法、雙水相萃取法、反膠團萃取法等.
等電點沉澱和pH值調節是最常用的方法.每種蛋白質都有自己的等電點,而且在等電點時溶解度最
低;相反,有些蛋白質在一定pH值時很容易溶解.因而可以通過調節溶液的pH值來分離純化蛋白質.王洪新等[8]研究茶葉蛋白質提取過程發現,pH值為時茶葉蛋白提取效果最好,提取率達到36·8%,初步純化得率為91·0%.李殿寶[9]在從葵花脫脂粕中提取蛋白質時將蛋白溶液的pH值調到3~4,使目標蛋白於等電點沉澱出來.等電點沉澱法還應用於葡萄籽中蛋白質的提取.李鳳英等[10]測得葡萄籽蛋白質的等電點為3·8.他們利用鹼溶法提取葡萄籽蛋白質,得到了最佳的提取工藝為:以1×10-5mol·L-1的NaOH溶液,按1∶5的料液比,在40℃攪拌40 min,葡萄籽蛋白質提取率達73·78%.另外還可以利用鹼法提取大米蛋白,其持水性、吸油性和起泡性等均優於酶法提取[11].利用酸法提取得到的鰱魚魚肉蛋白質無腥味、色澤潔白,蛋白質產率高達90%[12].
蛋白質的鹽溶和鹽析是中性鹽顯著影響球狀蛋白質溶解度的現象,其中,增加蛋白質溶解度的現象稱鹽溶,反之為鹽析.應當指出,同樣濃度的二價離子中性鹽,如MgCl2、(NH4)2SO4對蛋白質溶解度影響的效果,要比一價離子中性鹽如NaCl、NH4Cl大得多.在葡萄籽蛋白提取工藝中除了可以利用鹼溶法還可以利用鹽溶法來提取蛋白質,其最佳提取工藝是:以10%NaCl溶液,按1∶25的料液比,在30℃攪拌提取30min,蛋白質提取率為57·25%[10].鹽析是提取血液中免疫球蛋白的常用方法,如多聚磷酸鈉絮凝法、硫酸銨鹽析法,其中硫酸銨鹽析法廣泛應用於生產.由於硫酸銨在水中呈酸性,為防止其對蛋白質的破壞,應用氨水調pH值至中性.為防止不同分子之間產生共沉澱現象,蛋白質樣品的含量一般控制在0·2% ~2·0%.利用鹽溶和鹽析對蛋白質進行提純後,通常要使用透析或者凝膠過濾的方法除去中性鹽[13].
有機溶劑提取法的原理是:與水互溶的有機溶劑(如甲醇、乙醇)能使一些蛋白質在水中的溶解度顯著降低;而且在一定溫度、pH值和離子強度下,引起蛋白質沉澱的有機溶劑的濃度不同,因此,控制有機溶劑的濃度可以分離純化蛋白質.例如,在冰浴中磁力攪拌下,在4℃預冷的培養液中緩慢加入乙醇(-25℃),可以使冰核蛋白析出,從而純化冰核蛋白[14].由於在室溫下,有機溶劑不僅能引起蛋白質的沉澱,而且伴隨著變性.因此,通常要將有機溶劑冷卻,然後在不斷攪拌下加入有機溶劑防止局部濃度過高,蛋白質變性問題就可以很大程度上得到解決.對於一些和脂質結合比較牢固或分子中極性側鏈較多、不溶於水的蛋白質,可以用乙醇、丙酮和丁醇等有機溶劑提取,它們有一定的親水性和較強的親脂性,是理想的提取液.冷乙醇分離法提取免疫球蛋白最早由Cohn於1949年提出,用於制備丙種球蛋白.冷乙醇法也是目前WHO規程和中國生物製品規程推薦的方法,不僅解析度高、提純效果好、可同時分離多種血漿成分,而且有抑菌、清除和滅病毒的作用[15].
萃取是分離和提純有機化合物常用的一種方法,而雙水相萃取和反膠團萃取可以用來分離蛋白質.雙水相萃取技術(Aqueous two phase extraction,ATPE)是指親水性聚合物水溶液在一定條件下形成雙水相,由於被分離物在兩相中分配的不同,便可實現分離,被廣泛用於生物化學、細胞生物學和生物化工等領域的產品分離和提取.此方法可以在室溫環境下進行,雙水相中的聚合物還可以提高蛋白質的穩定性,收率較高.對於細胞內的蛋白質,需要先對細胞進行有效破碎.目的蛋白常分布在上相並得到濃縮,細胞碎片等固體物分布在下相中.採用雙水相系統濃縮目的蛋白,受聚合物分子量及濃度、溶液pH值、離子強度、鹽類型及濃度的影響[16].
反膠團萃取法是利用反膠團將蛋白質包裹其中而達到提取蛋白質的目的.反膠團是當表面活性劑
在非極性有機溶劑溶解時自發聚集而形成的一種納米尺寸的聚集體.這種方法的優點是萃取過程中蛋
白質因位於反膠團的內部而受到反膠團的保護.程世賢等[17]就利用反膠團萃取法提取了大豆中的蛋白質.
3.根據電荷不同進行分離純化
根據蛋白質的電荷即酸鹼性質不同分離蛋白質的方法有電泳和離子交換層析兩類.
在外電場的作用下,帶電顆粒(如不處於等電點狀態的蛋白質分子)將向著與其電性相反的電極移動,這
種現象稱為電泳.聚丙烯醯胺電泳是一種以聚丙烯醯胺為介質的區帶電泳,常用於分離蛋白質.它的優點是設備簡單、操作方便、樣品用量少.等電聚焦是一種高解析度的蛋白質分離技術,也可以用於蛋白質的等電點測定.利用等電聚焦技術分離蛋白質混合物是在具有pH梯度的介質中進行的.在外電場作用下各種蛋白質將移向並聚焦在等於其等電點的pH值梯度處形成一個窄條帶.孫臣忠等[18]研究了聚丙烯醯胺電泳、等電聚焦電泳和等速提純電泳在分離純化蛋白質中的應用.結果發現,聚丙烯醯胺電泳的條帶解析度低,加樣量不高;等電聚焦電泳解析度最高,可以分離同種蛋白的亞成分,加樣量最小;等速提純電泳區帶解析度較高,可將樣品分成單一成分,加樣量最大.
離子交換層析(Ion exchange chromatography,IEC)是以離子交換劑為固定相,依據流動相中的組分離子與交換劑上的平衡離子進行可逆交換時結合力大小的差別而進行分離的一種層析方法.離子交換層析中,基質由帶有電荷的樹脂或纖維素組成.帶有正電荷的為陰離子交換樹脂;反之為陽離子交換樹脂.離子交換層析同樣可以用於蛋白質的分離純化.當蛋白質處於不同的pH值條件下,其帶電狀況也不同.陰離子交換基質結合帶有負電荷的蛋白質,被留在層析柱上,通過提高洗脫液中的鹽濃度,將吸附在層析柱上的蛋白質洗脫下來,其中結合較弱的蛋白質首先被洗脫下來.反之陽離子交換基質結合帶有正電荷的蛋白質,結合的蛋白可以通過逐步增加洗脫液中的鹽濃度或是提高洗脫液的pH值洗脫下來.李全宏等[19]將離子交換層析應用於濃縮蘋果汁中蛋白質的提純.另外,離子交換層析還用於抗凝血蛋白的提取[7].
4. 利用對配體的特異親和力進行分離純化
親和層析是利用蛋白質分子對其配體分子特有的識別能力(即生物學親和力)建立起來的一種有效的純化方法.它通常只需一步處理即可將目的蛋白質從復雜的混合物中分離出來,並且純度相當高.應用親和層析須了解純化物質的結構和生物學特性,以便設計出最好的分離條件.近年來,親和層析技術被廣泛應用於靶標蛋白尤其是疫苗的分離純化,特別是在融合蛋白的分離純化上,親和層析更是起到了舉足輕重的作用,因為融合蛋白具有特異性結合能力[20].親和層析在基因工程亞單位疫苗的分離純化中應用也相當廣泛[21].范繼業等[22]利用殼聚糖親和層析提取的抑肽酶比活達到71 428 BAEE·mg-1,純化回收率達到62·5%.該方法成本較低,吸附劑價格低廉、機械強度高、抗污染能力較強、非特異性吸附較小、可反復使用、適用性廣,產品質量穩定.

❿ 微濾膜,超濾膜,反滲透膜的主要不同點有哪些

反滲透膜和超濾膜的區別：

1.兩種膜的內孔徑相差較大.RO反滲透膜的孔徑僅為超濾膜孔容徑的1/100，所以反滲透膜可以去除水中的極小的有機分子污染，比如化學有機物、有機農葯污染等。而超濾膜則不能。

2.反滲透膜還有軟化水質的作用，將硬水轉為軟水。兩種膜的標准不一樣，反滲透膜標准更高。超濾膜合格標准為了每毫升水100個菌落，而RO反滲透膜則為每毫升水20個菌落。可以說RO反滲透膜標准高於超濾膜四倍。

3.超濾膜接頭小、簡單，出故障與漏水的機率較低。成本低，價格便宜。屬於經濟型的過濾膜。所以超濾膜比RO反滲透膜也便宜很多。

反滲透膜的特點：

1.在高流速下應具有高效脫鹽率

2.具有較高機械強度和使用壽命

3.能在較低操作壓力下發揮功能

4.能耐受化學或生化作用的影響

5.受pH值、溫度等因素影響較小

超濾膜的特點：

1.在超濾過程中不會發生任何質的變化，可以在常溫下穩定運行

2.設備結構精巧，佔地面積小，易於操作

3.超濾分離過程簡單，設備自動化程度高

4.能將不同的分子量物質進行分類處理

5.對水質的適用性強，應用范圍廣的水處理技術