半透膜脫鹽
⑴ 如何把帶有鹽分的水,從鹽中脫離出來,可直接飲用,求化學方程式
常用方法:
粗處理:電滲析法,利用陰陽離子向電極運動的原理,使溶液通過一段一版定長度的電場,並權使溶液流中間和靠近電極的部分分別流出,中間的就初步脫鹽。
反滲透法:選擇合適的半透膜加壓,透過的可脫鹽。
蒸餾法:這個不用說了吧。
離子交換法:使用離子交換樹脂分別交換掉陰陽離子,可脫鹽。
可能就離子交換法可以寫出方程式,其它都是物理方法。
離子交換法的方程式:Na+ + ROH ←→ RO-Na+ + H+
H+ + Cl- + R'OH ←→ R'+Cl- + H2O
⑵ 如何利用透析法進行脫鹽濃縮蛋白
二、蛋白質的分離純化
蛋白質的分離純化方法很多,主要有:
(一)根據蛋白質溶解度不同的分離方法
1、蛋白質的鹽析
中性鹽對蛋白質的溶解度有顯著影響,一般在低鹽濃度下隨著鹽濃度升高,蛋白質的溶解度增加,此稱鹽溶;當鹽濃度繼續升高時,蛋白質的溶解度不同程度下降並先後析出,這種現象稱鹽析,將大量鹽加到蛋白質溶液中,高濃度的鹽離子(如硫酸銨的SO4和NH4)有很強的水化力,可奪取蛋白質分子的水化層,使之「失水」,於是蛋白質膠粒凝結並沉澱析出。鹽析時若溶液pH在蛋白質等電點則效果更好。由於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也不一樣,因此調節混合蛋白質溶液中的中性鹽濃度可使各種蛋白質分段沉澱。
影響鹽析的因素有:(1)溫度:除對溫度敏感的蛋白質在低溫(4度)操作外,一般可在室溫中進行。一般溫度低蛋白質溶介度降低。但有的蛋白質(如血紅蛋白、肌紅蛋白、清蛋白)在較高的溫度(25度)比0度時溶解度低,更容易鹽析。(2)pH值:大多數蛋白質在等電點時在濃鹽溶液中的溶介度最低。(3)蛋白質濃度:蛋白質濃度高時,欲分離的蛋白質常常夾雜著其他蛋白質地一起沉澱出來(共沉現象)。因此在鹽析前血清要加等量生理鹽水稀釋,使蛋白質含量在2.5-3.0%。
蛋白質鹽析常用的中性鹽,主要有硫酸銨、硫酸鎂、硫酸鈉、氯化鈉、磷酸鈉等。
其中應用最多的硫酸銨,它的優點是溫度系數小而溶解度大(25度時飽和溶液為4.1M,即767克/升;0度時飽和溶解度為3.9M,即676克/升),在這一溶解度范圍內,許多蛋白質和酶都可以鹽析出來;另外硫酸銨分段鹽析效果也比其他鹽好,不易引起蛋白質變性。硫酸銨溶液的pH常在4.5-5.5之間,當用其他pH值進行鹽析時,需用硫酸或氨水調節。
蛋白質在用鹽析沉澱分離後,需要將蛋白質中的鹽除去,常用的辦法是透析,即把蛋白質溶液裝入秀析袋內(常用的是玻璃紙),用緩沖液進行透析,並不斷的更換緩沖液,因透析所需時間較長,所以最好在低溫中進行。此外也可用葡萄糖凝膠G-25或G-50過柱的辦法除鹽,所用的時間就比較短。
2、等電點沉澱法
蛋白質在靜電狀態時顆粒之間的靜電斥力最小,因而溶解度也最小,各種蛋白質的等電點有差別,可利用調節溶液的pH達到某一蛋白質的等電點使之沉澱,但此法很少單獨使用,可與鹽析法結合用。
3、低溫有機溶劑沉澱法
用與水可混溶的有機溶劑,甲醇,乙醇或丙酮,可使多數蛋白質溶解度降低並析出,此法分辨力比鹽析高,但蛋白質較易變性,應在低溫下進行。
(二)根據蛋白質分子大小的差別的分離方法
1、透析與超濾
透析法是利用半透膜將分子大小不同的蛋白質分開。
超濾法是利用高壓力或離心力,強使水和其他小的溶質分子通過半透膜,而蛋白質留在膜上,可選擇不同孔徑的瀘膜截留不同分子量的蛋白質。
2、凝膠過濾法
也稱分子排阻層析或分子篩層析,這是根據分子大小分離蛋白質混合物最有效的方法之一。柱中最常用的填充材料是葡萄糖凝膠(Sephadex
ged)和瓊脂糖凝膠(agarose gel)。
(三)根據蛋白質帶電性質進行分離
蛋白質在不同pH環境中帶電性質和電荷數量不同,可將其分開。
1、電泳法
各種蛋白質在同一pH條件下,因分子量和電荷數量不同而在電場中的遷移率不同而得以分開。值得重視的是等電聚焦電泳,這是利用一種兩性電解質作為載體,電泳時兩性電解質形成一個由正極到負極逐漸增加的pH梯度,當帶一定電荷的蛋白質在其中泳動時,到達各自等電點的pH位置就停止,此法可用於分析和制備各種蛋白質。
2、離子交換層析法
離子交換劑有陽離子交換劑(如:羧甲基纖維素;CM-纖維素)和陰離子交換劑(二乙氨基乙基纖維素;DEAE?FONT
FACE="宋體"
LANG="ZH-CN">纖維素),當被分離的蛋白質溶液流經離子交換層析柱時,帶有與離子交換劑相反電荷的蛋白質被吸附在離子交換劑上,隨後用改變pH或離子強度辦法將吸附的蛋白質洗脫下來。(詳見層析技術章)
(四)根據配體特異性的分離方法-親和色譜法
親和層析法(aflinity
chromatography)是分離蛋白質的一種極為有效的方法,它經常只需經過一步處理即可使某種待提純的蛋白質從很復雜的蛋白質混合物中分離出來,而且純度很高。這種方法是根據某些蛋白質與另一種稱為配體(Ligand)的分子能特異而非共價地結合。其基本原理:蛋白質在組織或細胞中是以復雜的混合物形式存在,每種類型的細胞都含有上千種不同的蛋白質,因此蛋白質的分離(Separation),提純(Purification)
和鑒定(Characterization)是生物化學中的重要的一部分,至今還沒的單獨或一套現成的方法能移把任何一種蛋白質從復雜的混合蛋白質中提取出來,因此往往採取幾種方法聯合使用。
細胞的破碎
1、高速組織搗碎:將材料配成稀糊狀液,放置於筒內約1/3體積,蓋緊筒蓋,將調速器先撥至最慢處,開動開關後,逐步加速至所需速度。此法適用於動物內臟組織、植物肉質種子等。
2、玻璃勻漿器勻漿:先將剪碎的組織置於管中,再套入研桿來回研磨,上下移動,即可將細胞研碎,此法細胞破碎程度比高速組織搗碎機為高,適用於量少和動物臟器組織。
3、超聲波處理法:用一定功率的超聲波處理細胞懸液,使細胞急劇震盪破裂,此法多適用於微生物材料,用大腸桿菌制備各種酶,常選用50-100毫克菌體/毫升濃度,在1KG至10KG頻率下處理10-15分鍾,此法的缺點是在處理過程會產生大量的熱,應採取相應降溫措施。對超聲波敏感和核酸應慎用。
4、反復凍融法:將細胞在-20度以下冰凍,室溫融解,反復幾次,由於細胞內冰粒形成和剩餘細胞液的鹽濃度增高引起溶脹,使細胞結構破碎。
5、化學處理法:有些動物細胞,例如腫瘤細胞可採用十二烷基磺酸鈉(SDS)、去氧膽酸鈉等細胞膜破壞,細菌細胞壁較厚,可採用溶菌酶處理效果更好。
無論用哪一種方法破碎組織細胞,都會使細胞內蛋白質或核酸水解酶釋放到溶液中,使大分子生物降解,導致天然物質量的減少,加入二異丙基氟磷酸(DFP)可以抑制或減慢自溶作用;加入碘乙酸可以抑制那些活性中心需要有疏基的蛋白水解酶的活性,加入苯甲磺醯氟化物(PMSF)也能清除蛋白水解酥活力,但不是全部,還可通過選擇pH、溫度或離子強度等,使這些條件都要適合於目的物質的提取。
濃縮、乾燥及保存
一、樣品的濃縮
生物大分子在制備過程中由於過柱純化而樣品變得很稀,為了保存和鑒定的目的,往往需要進行濃縮。常用的濃縮方法的:
1、減壓加溫蒸發濃縮
通過降低液面壓力使液體沸點降低,減壓的真空度愈高,液體沸點降得愈低,蒸發愈快,此法適用於一些不耐熱的生物大分子的濃縮。
2、空氣流動蒸發濃縮
空氣的流動可使液體加速蒸發,鋪成薄層的溶液,表面不斷通過空氣流;或將生物大分子溶液裝入透析袋內置於冷室,用電扇對准吹風,使透過膜外的溶劑不沁蒸發,而達到濃縮目的,此法濃縮速度慢,不適於大量溶液的濃縮。
3、冰凍法
生物大分子在低溫結成冰,鹽類及生物大分子不進入冰內而留在液相中,操作時先將待濃縮的溶液冷卻使之變成固體,然後緩慢地融解,利用溶劑與溶質融點介點的差別而達到除去大部分溶劑的目的。如蛋白質和酶的鹽溶液用此法濃縮時,不含蛋白質和酶的純冰結晶浮於液面,蛋白質和酶則集中於下層溶液中,移去上層冰塊,可得蛋白質和酶的濃縮液。
4、吸收法
通過吸收劑直接收除去溶液中溶液分子使之濃縮。所用的吸收劑必需與溶液不起化學反應,對生物大分子不吸附,易與溶液分開。常用的吸收劑有聚乙二醇,聚乙稀吡咯酮、蔗糖和凝膠等,使用聚乙二醇吸收劑時,先將生物大分子溶液裝入半透膜的袋裡,外加聚乙二醇復蓋置於4度下,袋內溶劑滲出即被聚乙二醇迅速吸去,聚乙二醇被水飽和後要更換新的直至達到所需要的體積。
5、超濾法
超濾法是使用一種特別的薄膜對溶液中各種溶質分子進行選擇性過濾的方法,不液體在一定壓力下(氮氣壓或真空泵壓)通過膜時,溶劑和小分子透過,大分子受阻保留,這是近年來發展起來的新方法,最適於生物大分子尤其是蛋白質和酶的濃縮或脫鹽,並具有成本低,操作方便,條件溫和,能較好地保持生物大分子的活性,回收率高等優點。應用超濾法關鍵在於膜的選擇,不同類型和規格的膜,水的流速,分子量截止值(即大體上能被膜保留分子最小分子量值)等參數均不同,必須根據工作需要來選用。另外,超濾裝置形式,溶質成份及性質、溶液濃度等都對超濾效果的一定影響。Diaflo
超濾膜的分子量截留值:
膜名稱分子量截留值孔的大的平均直徑
XM-300300,000140
XM-200100,00055
XM-5050,00030
PM-30 30,00022
UM-2020,00018
PM-1010,00015
UM-21,00012
UM05500 10
用上面的超濾膜製成空心的纖維管,將很多根這樣的管攏成一束,管的兩端與低離子強度的緩沖液相連,使緩沖液不斷地在管中流動。然後將纖維管浸入待透析的蛋白質溶液中。當緩沖液流過纖維管時,則小分子很易透過膜而擴散,大分子則不能。這就是纖維過濾秀析法,由於透析面積增大,因而使透析時間縮短10倍。
⑶ 反滲透中脫鹽率是什麼意思
反滲透中脫鹽率指的是在採用化學或離子交換法去除水中陰、陽離子過程中,去除的量占原量的百分數。在實際應用中一般是指反滲透系統對鹽的脫除率,計算公式為:脫鹽率=(總的給水含鹽量-總的產水含鹽量)/總的給水含鹽量×100%。
有時出於方便的原因,也可以用下列公式來近似估算脫鹽率:脫鹽率=(總的給水導電度-總的產水導電度)/總的給水導電度×100%。
反滲透技術是利用壓力差為動力的膜分離過濾技術。許多天然或人造的薄膜對於物質的透過具有選擇性,當鹽水與淡水被一層半透膜隔開時,只有水可以通過而水中鹽分卻不能通過。自然狀態下,淡水中的溶劑將穿過半透膜,向鹽水側流動。
鹽水側的液面會比淡水側的液面高出一定高度,形成一個壓力差,達到滲透平衡狀態,此種壓力差即為滲透壓,滲透壓的大小決定於鹽液的種類,濃度和溫度,與半透膜的性質無關。若在鹽水側施加一個大於滲透壓的壓力時,鹽水中的溶劑會向淡水側流動。
此時溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反,這一過程稱為反滲透。利用反滲透的分離特性可以有效地除去水中的溶解鹽、膠體、有機物、細菌等雜質,目前反滲透技術已廣泛用於國民經濟各個領域。
(3)半透膜脫鹽擴展閱讀
影響反滲透設備脫鹽率的因素如下:
1、離子價數:脫鹽率隨著離子價數的增加而提高,二價、三價鹽的脫鹽率要高於單價鹽。
2、分子大小:脫鹽率隨分子直徑的增加而提高。
3、原水溫度:原水溫度升高時,由於水的粘度降低脫鹽率提高。
4、原水濃度:原水濃度提高時,脫鹽率下降。
5、工作壓力:工作壓力提高時,脫鹽率有所提高但不明顯。
6、pH值:酸性條件下雖然膜不容易堵塞,但脫鹽率要有所下降。
7、溶解氣體:可溶解性氣體在游離狀態下容易滲透而不脫除CO2、SO2、O2、Cl2、H2S等。
8、氫鍵趨勢:對於含有強氫鍵的化合物,脫除率很低,如水、酚和氨等(也正因此才實現脫除水中雜質和溶解物而達到水與其他物質分離的目的)。
9、有機物質:水中的有機物對膜有污染作用,有機物越多膜的性能越易變壞。
10、水的硬度:水的硬度越高膜越容易堵塞,對於高硬度水應先軟化處理,降低硬度再進反滲透。
11、固體顆粒:固體顆粒對反滲透膜的危害極大,必須進行預處理。
12、微生物:水中的微生物、細菌對膜有危害,必須進行預處理。
13、氧化物:金屬氧化物進入反滲透不能進行自行清除,應定期化學葯物清除。
⑷ 反滲透膜能脫工業鹽水嗎
反滲透膜就是脫除水中鹽類物質的,至少脫鹽率的問題,一是看是什麼牌號的膜組件,二是RO膜設備是一級還是二級反滲透,一傑好的二級反滲透Ro膜設備約98%的脫鹽率…。一傑環保
⑸ 有沒有隻允許通過水分子的半透膜急!謝謝!~
有一種用於凈化水的膜材料——反滲透膜
反滲透裝置是用足夠的壓力使溶液中內的溶劑(一般是水)通過容反滲透膜(或稱半透膜)而分離出來,因為這個過程和自然滲透的方向相反,因此稱為反滲透。 反滲透法能適應各類含鹽量的原水,尤其是在高含鹽量的水處理工程中,能獲得很好的技術經濟效益。反滲透法的脫鹽率提高,回收率高,運行穩定,佔地面積小,操作簡便,反滲透設備在除鹽的同時,也將大部分細菌、膠體及大分子量的有機物去除。
反滲透設備是將原水經過精細過濾器、顆粒活性碳過濾器、壓縮活性碳過濾器等,再通過泵加壓,利用孔徑為1/10000μm(相當於大腸桿菌大小的1/6000,病毒的1/300)的反滲透膜(RO膜)。
望採納,謝謝。
⑹ 反滲透脫鹽的原理是什麼
我就簡單的來說一下吧,反滲透的主要是它有一種特別的膜。這種模式可以通過水分回子,但是並答不能夠通過水中的各種鹽離子,例如氯離子,鈉離子等等。並且在加壓的情況下能夠完成這樣的滲透操作。
這樣在壓力的情況下,水分子就可以通過反滲透膜到達另一邊。在那邊的話就是得到了脫鹽以後的淡水了。
⑺ 為什麼鹽析沉澱的蛋白質可以通過透析而脫鹽
因為鹽析不會是蛋白質變性失活,而透析是鹽會電離形成離子,因此鹽離子會通過半透膜出去,而蛋白質是大分子不會出去。 如此就得到目的了。
⑻ 納濾膜的脫鹽率一般是多少
納濾膜孔徑在1nm以上,一般1-2nm。是允許溶劑分子或某些低分子量溶質或低價離專子透過的一屬種功能性的半透膜。它是一種特殊而又很有前途的分離膜品種,它因能截留物質的大小約為納米而得名,它截留有機物的分子量大約為150-500左右,截留溶解性鹽的能力為2-98%之間,對單價陰離子鹽溶液的脫鹽低於高價陰離子鹽溶液。被用於去除地表水的有機物和色度,脫除地下水的硬度,部分去除溶解性鹽,濃縮果汁以及分離葯品中的有用物質等。