电渗强化多孔介质孔内流动及传质

建立了电场中多孔介质孔内流动模型 ,通过计算比较了Poiseuille流和电渗流对孔内流动的贡献 ;提出“有效扩散系数”来定量描述电渗对多孔介质孔内传质过程的强化作用 ;建立了电色谱理论塔板高度模型 ,比较了Poiseuille流和电渗流对色谱理论塔板高度的影响 .计算结果表明采用Poiseuille流强化孔内传质的方法仅适用于孔径大于 5 0 0nm的大孔颗粒 ;而电渗流则可提高不同孔径的介质孔内的传质 ,降低色谱分离理论塔板高度 ;依据Yoshida模型计算了不同的有效扩散系数下的吸附穿透曲线以揭示电场强度对电色谱吸附行为的影响 ,理论预期与实验结果一致     

多孔介质电渗流动计算流体力学模拟与实验研究（Ⅰ）多孔介质电渗流动的CFD模拟

采用周期性空间模型描述多孔介质,根据电动力学理论及计算流体动力学方法对多孔介质内的电渗流动行为进行数值模拟,得到多孔介质孔内与颗粒表面可视化的流场,并对比了多孔介质中压力场驱动与电场驱动的流体流动特性,显示出电渗在强化固体表面流体流动所具有的优势.     

液相色谱法纯化固相合成戈那瑞林

建立了一条液相色谱法两步纯化tBoc固相合成的戈那瑞林粗品的路线。第一步采用离子交换色谱进行初步分离,考察了CM 25 Sepharose Fast Flow填料和CMC填料对分离的影响;选用了CM 25 Sepharose Fast Flow填料,先用pH值6.0、50 mmol.L-1NaAc缓冲溶液平衡,再上样,然后用pH值6.0、50 mmol.L-1NaAc、500 mmol.L-1氯化钠缓冲溶液洗脱,此步除去了粗品中的大部分非极性杂质和部分极性杂质。第二步用制备型反相高效液相色谱(C18色谱柱)进行纯化,考察了不同流动相组成磷酸三乙胺(TEAP)和三氟乙酸(TFA)对分离纯化的影响;选用了TFA体系,流动相A为0.1%TFA、5%乙腈水溶液;流动相B为0.1%TFA、80%乙腈水溶液,梯度洗脱。终产物纯度可达98.5%以上,总收率为72%。     

羟基磷灰石电色谱中电渗流动与分离过程特性

在羟基磷灰石色谱上施加电场 ,发展了一种新的电色谱分离技术 .对蛋白质电泳和溶液电渗对分离特性的影响进行了实验研究 ,测量了羟基磷灰石电色谱装置中膜、膜与填充介质在不同浓度磷酸缓冲溶液和在不同电流下产生的电渗流 ,分别计算出由膜和羟基磷灰石电渗而产生的推动力 .实验结果表明电渗流量随缓冲溶液离子强度的降低和电流的增加而增加 .在施加电场的情况下 ,羟基磷灰石对牛血清白蛋白的吸附速度加快 ,动态吸附量增加 .分别考察了不同洗脱条件下电场对洗脱效果的影响 .在高浓度的洗脱溶液下 ,电渗的作用很小 ,电场的作用主要是电迁移的作用 ,可以通过选择适宜的电场方向来提高分离精度 ;在低浓度的洗脱溶液下 ,电渗的作用有效地促进了洗脱液与介质颗粒的传质 ,提高了洗脱效果 .在羟基磷灰石色谱上施加电场提高了该色谱分离过程的速率和效率 .     

微小三角形槽道内电渗流动特性分析

提出了微小三角形槽道内电渗流动理论计算方法，通过Galerkin法计算并分析了其内部的电势及速度分布，获得了温度、槽道尺寸、外加电势的电场强度、ζ电势以及电解质浓度对微小三角形槽道内电渗流动的影响规律。计算结果表明：微小三角形槽道内液体的质量流量随ζ电势、电场强度、流体温度及电解质浓度的增加而增加，随微小三角形槽道尺寸的增加先增加后减小。     

鸡白痢沙门氏菌兔抗血清多抗IgG的纯化与稳定

建立了离子交换层析介质一步纯化鸡白痢沙门氏菌兔抗血清获得多抗免疫球蛋白G (IgG)的方法，利用IgG与杂蛋白等电点的差异，指导阴阳离子交换层析介质筛选和操作条件优化；针对多抗IgG易失活的难题，采用差示扫描荧光法为纯化后的IgG筛选稳定剂。结果表明，通过毛细管等电聚焦测得兔抗血清多抗IgG的等电点为6.04?7.08，阳离子交换介质CM Sepharose Fast Flow层析纯化的IgG最高电泳纯度为63.5%，高效液相尺寸排阻色谱测得IgG回收率为15.5%；阴离子交换层析纯化效果更佳，pH 5.5条件下Q Sepharose XL(Q-XL)介质层析获得的IgG最高纯度达99.3%，回收率达67.5%；200 g/L山梨醇对IgG具有最佳稳定作用，IgG的2个热变性温度分别提高了5.52和8.84℃，70℃时山梨醇的稳定作用更明显；以200 g/L山梨醇为稳定剂、用阴离子交换层析介质Q Sepharose XL一步纯化所得IgG具有高纯度、高收率及高稳定性，且制备工艺简单。     

液相色谱法分离纯化固相合成的胸腺素α1

本文为以Fmoc(N^α－芴甲氧羰基）固相合成法制备的胸腺素α1粗品提出了一条实验室规模的液色谱法纯化路线，共分两步；第一步采用DEAE Sepharose Fast Flow填料进行了离子交换层析操作，分离除去粗品中的大部分杂质；第二步用制备型反相离效液相色谱（用C18色谱柱）进行最后的纯化。终产物纯度可达95％，生物活性符合实验指标。本文还对分离纯化路线中所用的操作条件进行了研究和优选。     

固体除湿剂电渗再生可行性分析

采用电渗双电层理论与固体除湿剂吸附理论相结合的方法,分析了电渗效应再生固体除湿剂的可能性,并设计了实验方案。利用比表面及孔隙度分析仪测试得到沸石的吸附等温线类型为?型,孔容大小为0.358 cm3/g。实验得到30 V电压下的沸石电渗效应临界含水率在50%~55%之间,大于沸石的饱和含水率;电渗效应未能实现沸石再生,与理论分析吻合。     

杨树菇中一种脱氧核糖核酸酶的纯化及其性质

目的分离纯化杨树菇子实体中脱氧核糖核酸酶,并对其性质进行分析。方法通过80%饱和(NH4)2SO4沉淀、Blue Sepharose 6 Fast Flow、DEAE-Sepharose Fast Flow和SP-Sepharose Fast Flow层析方法,从杨树菇子实体中分离纯化一种脱氧核糖核酸酶。SDS-PAGE和活性SDS-PAGE测定相对分子质量,采用琼脂糖凝胶电泳和紫外分光光度法分析其酶学性质,并检测pH、温度、Mg2+和EDTA浓度对酶活性的影响。结果经纯化得到了一种脱氧核糖核酸酶,其相对分子质量为31000。该酶对超螺旋质粒DNA、λDNA、ssDNA和dsDNA均具有降解活性,对dsDNA的降解活性略高于ssDNA,且酶活性依赖于二价金属阳离子。该酶的最适pH值范围为7.5～9.6,50℃时相对酶活性最高。结论从杨树菇子实体中纯化的脱氧核糖核酸酶属于一种非限制性脱氧核糖核酸内切酶。     

电渗实验研究

电动电势的测定常采用电渗法,电渗实验是物理化学实验电化学部分的典型实验,由于实验时外加电压达700伏,气泡移动的时间达4分钟左右,实验存在一定的危险性,我们选择不同的多孔填充物,改变电解质溶液的浓度并加入了表面活性剂改变溶液的介电常数等性质,加快了电渗速度,缩短了气泡移动的时间,为电渗教学实验找到了最佳方案。降低了实验的危险程度,对安全顺利完成实验教学任务意义重大。     

多孔介质中流体流动的格子气自动机模拟

介绍了 13-Bit正六边形多速格子气自动机模型的特点 ,讨论了多孔介质流体流动的格子气自动机模型的渗透率等参量算方法 ,应用该模型对计算机产生的多孔介质几何构型和焦炭多孔介质中的流体流动进行了模拟 ,其结果既可以给出多孔介质中的流动细节 ,也可统计得到表征多孔介质宏观流动特征的物理参量 .初步研究表明 :格子气自动机模型可用于模拟复杂边界条件下多孔介质的流体流动     

多孔介质内流体流动的格子Boltzmann模拟

采用格子Boltzmann方法模拟多孔介质内的流动过程,通过预测渗透率,比较了单松弛模型、多松弛模型和熵格子模型在多孔介质计算中的优劣,为研究多松弛模型中各自由参数的影响,选择了12种组合进行模拟,此外,还将大涡模拟与格子Boltzmann方法相结合模拟了多孔介质内高Reynolds数下的流动及流型的转变。结果表明：单松弛模型和熵格子模型预测的渗透率随黏度逐渐增大,而多松弛模型得到的结果随黏度变化很小,另外,多松弛模型中不同松弛参数的组合对结果有较大的影响,通过比较推荐了模拟多孔介质时的最佳组合,计算结果与经验公式吻合较好。大涡模拟与多松弛模型结合较好地预测了多孔介质内流型的转变,Reynolds数越大,多孔介质内的涡越多,并且变大。     

基于超滤膜电渗流动建立尿素梯度及其应用于蛋白质复性

建立了由超滤膜隔开的5腔室电泳装置,利用超滤膜的电渗流动来建立中间腔室中沿流动方向上的尿素梯度,在此梯度中实现蛋白质与尿素及其它变性剂的分离,并进而导致蛋白质的复性. 建立了描述尿素梯度的模型并进行了实验验证,考察了牛血清白蛋白在此尿素梯度中的复性,证实了此技术的可行性并显示了很好的应用前景.     

多孔介质/纯流体耦合区域内可压缩气体的流动

采用统一形式的修正N-S方程描述多孔介质/纯流体耦合区域的流动,提出了方程中用于处理多孔介质内流动的源项确定方法,并利用成熟的CFD技术对圆管内具有前后台阶的耦合区域内可压缩气体的流动进行了数值模拟,得到了与实验吻合的计算结果.     

电渗析法去除水体中无机盐的研究进展

电渗析法以离子交换膜为分离介质,以直流电场作为驱动力,可以有效去除水体中的无机盐.目前,硝酸盐、氟化物、硼化物、钙、镁等无机盐在水体中的超标存在已经严重影响了人们的饮用水安全.本文介绍了水体中无机盐的超标污染情况,详细综述了电渗析、频繁倒极电渗析,电去离子等方法去除水体中一些无机盐的研究进展,并对电渗析法与反渗透在去除水体无机盐过程的能量消耗进行了对比.     

发酵液中乳酸的电渗析法分离

采用电渗法分离发酵液中低浓度乳酸,考察了电渗析器的操作条件对极限电流密度和乳酸电年速率的影响,并分别用修正的Ｗｉｌｓｏｎ公式和乳酸电渗析速率方程描述了它们之间的关系。     

微细管内电渗流动的瞬态热效应

建立微细圆管内电渗流动的非稳态数学模型,模型通过温度将电渗流的Poisson-Boltzmann方程、动量守恒和能量守恒方程耦合起来.详细讨论了在电渗流的初始阶段,焦耳效应对温度场和速度场演化的影响.同时讨论了不同冷却条件和外部电势场强度条件下,电渗流速度场及温度场变化的特点以及自热的发生过程.研究发现,由于速度场的发展主要受温度主控的电解液黏度影响,因此速度场和温度场是同步发展起来的.通过所得到的结果可以为微细管内的电渗流确定合适的冷却条件,以便同时达到有效抑制样品温度和获得较高流动速度的目的.     

干燥过程原理研究概况

介绍了多孔介质湿分迁移的液相流动、毛细流动、蒸汽流动、液相扩散、蒸汽扩散等理论的基本论点及其存在的不足。认为借用侵入渗流理论及孔道网络方法研究多孔介质的干燥问题，有望取得新突破。     

多孔介质中受限层流冲击射流的流动与换热特性

基于两区(two-domain)模型采用基于预处理的时间推进法对铺设有多孔介质层的恒温平板在受限层流冲击射流作用下的流动与换热特性进行了研究,其中多孔区域动量方程采用Brinkman-Forchheimer拓展Darcy模型,能量方程则采用局部热平衡(LTE)模型,并对porous/fluid交界面切应力跳跃条件对多孔介质冲击射流的影响进行了分析。流体的控制方程采用基于密度的有限体积法来求解,并针对于多孔区域低速流动特点采用相对应的预处理矩阵来消除控制方程的刚性。还对Reynolds数、孔隙率、Darcy数、热导率比、多孔介质层厚度等参数的变化对流动结构及换热特性的影响进行了分析。研究结果表明,在目前的计算条件下,在其他参数一定时,Reynolds数、孔隙率对通道内流动结构的影响有限;Darcy数、多孔介质层厚度则对流动结构的影响很大;上述参数对受冲击平板的总体换热性能均有明显的影响。在受冲击平板上铺设适当厚度的高渗透率、高热导率的多孔材料能有效地增强换热性能。     

多孔介质中流动泡沫的压力分布计算

将多孔介质简化为一簇变截面毛细管组成的毛细管束,根据多孔介质的颗粒直径、颗粒排列方式、孔喉尺度比以及束缚水饱和度,计算出变截面毛细管的喉道半径和孔隙半径。在考虑多孔介质喉道和孔隙中单个气泡的受力和变形基础上,利用质量守恒定理和动量守恒定理,推导出单个孔隙单元内液相的压力分布和孔隙单元两端的压力差计算公式,最终得到多孔介质的压力分布以及多孔介质中泡沫当量直径计算方法。利用长U型填砂管对多孔介质中稳定泡沫的流动特性进行了实验研究,并对实验结果和计算结果进行了对比。结果表明:稳定泡沫流动时多孔介质中的压力分布呈线性下降,孔喉结构和泡沫干度是影响泡沫封堵能力的主要因素;泡沫的封堵能力随泡沫干度的增加而先增加后降低,在泡沫干度为85%时达到最强封堵能力。