膜分离思考题_《吉林大学》2015年博士论文

发布时间：2016-11-11 13:36

本文关键词：声场流分离机理及实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

声场流分离机理及实验研究

尹海燕

【摘要】：声学驱动流体运动的技术是声——流体力学的一个重要分支。这项技术能有效的驱动低雷诺数下的液体产生运动。在超声驻波场中，利用声场辐射力可以分离液体中的悬浮微粒，如，生物分子、染色体、蛋白分子、胶体颗粒和细胞等。然而与其他声学驱动应用相比，声学驱动在场流分离领域的应用却没有引起人们足够的关注。因此，本课题研究内容围绕声场流对绿色荧光蛋白（GFP）纯化展开。主要研究内容如下：（1）在查阅大量文献的基础上，分析了场流分离国内外发展情况，总结了声场流驱动的现状，分析了郎之万压电振子在场流分离设备上应用的意义。（2）推导了溶液中悬浮微粒受到的超声辐射力的表达式，并分析影响辐射力的几个要素。给出了作用于微粒的液体粘滞阻力、沉降力计算公式，从而得出超声驻波场中微粒受力分析的二维解析模型，，并得到了微粒的运动方程。（3）设计并开发了声场流分离设备。根据压电理论基础知识和超声驻波在介质中传播的速度计算公式，设计分离设备结构，为了避免硅胶密封圈对腔室中待分离微粒造成污染，提出了把密封圈放在盖片上的设计方案，同时比较研究了利用黏接法、热键合法和螺栓直接连接法加工制造分离设备的区别。（4）利用超声辐射力和声冲流联合作用对GFP原液进行纯化，并在不同的条件下，进行了系列的实验，验证了理论模型的正确性。由于GFP的直径较小（2.4～4.2nm），远远的小于1μm，所以原液中的GFP被推到了靠近流道的侧壁位置。（5）对比分析了声场流分离法、饱和硫酸铵法、柱层析法、磁珠法纯化绿色荧光蛋白的分离纯化效果，声场流分离法分离的GFP纯度介于饱和硫酸铵沉淀法和柱层析法之间，具有GFP活性的蛋白含量占总GFP含量的64%。因而，利用声场流方法进行蛋白纯化仍需要对其操作过程中的条件进行优化。本课题结合压电学、力学、机械学和生物学等多学科知识，深入分析了所设计的新型声场流分离设备的工作机理。本文研究所取得的成果将为分离设备性能改进提供了理论和实验支撑。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O35
【目录】：

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