扩张床吸附层析是生物下游分离中的一种新型方法，可直接由发酵液或细胞破碎液中分离纯化目标生物分子。扩张床介质具有一定的粒径分布和密度分布，在料液流体中，因重力、浮力、流体剪切力等的作用，沿床层轴向自下而上可分级分布，影响着床层的吸附分离效率。研究扩张床内流体流动、介质分布、目标蛋白质和酶等的吸附传递等问题，对于深入理解扩张床分离特性、进行过程设计、选择合理的操作以及介质颗粒的定向设计等有重要意义。 本文针对扩张床内的流动与传递问题，对介质颗粒的运动分布、沿床层各传递参数的变化、蛋白质和酶等在床内流体中及介质孔内的传递和吸附规律进行了实验研究和理论分析，建立了描述相应过程的模型。 首先，用实验方法，在不同流速下，考察了介质粒径和床层孔隙率沿床层轴向的变化特性。结果说明，介质粒径分布、平均粒径、床层孔隙率等沿床层轴向呈现不均匀变化，沿床层轴向向上，平均粒径逐渐减小，床层孔隙率增大，且与液速有关系。特别是对UpFrontFastLineSP等具有对数正态粒径分布、密度差异明显、粒径范围较宽的介质，沿床层轴向介质平均密度、粒径分布、床层孔隙率等均呈现不均匀特性，与文献中其它高密度介质结果不同。基于实验结果，结合理论方法，通过分析扩张床流体流动的特性、床层膨胀机理、介质结构与其密度差异，建立了描述均一密度介质和具有密度差异的介质沿扩张床轴向分布的模型，可用于计算给定操作条件的床层膨胀率、沿床层轴向介质粒径的变化及床层孔隙率的变化。 其次，用脉冲示踪方法测试了沿床层轴向停留时间分布的变化，结合理论分析，得到了不同条件下沿床层轴向各床层段内有效轴向分散系数。结果说明，在扩张床内的轴向分散呈现不均匀性，沿轴向向上，有效轴向分散系数逐渐减小。在床层入口段液体返混分散较强，有效轴向分散系数较大；而在床层中间和顶部区域，有效轴向分散系数较低。基于实验结果和机理的分析，得到了以Reynolds数、床层孔隙率和相对耗能速率等三个无因次数表示的轴向分散系数变化的关联式，可用于计算沿床层轴向有效轴向分散系数的变化。 最后，通过BSA沿StreamlineDEAE介质扩张床穿透实验，考察了沿床层轴向蛋白质传递吸附的变化特性。结果表明，沿床层轴向向上，床层吸附特性亦呈现不均匀性。在分析扩张床内吸附传递机理的基础上，综合考虑沿床层轴i向介质粒径、床层孔隙率、有效轴向分散系数的变化特性，建立了描述扩张床内目标蛋白质和酶吸附的数学模型，进行数值求解，并与本文实验及文献相应实验结果基本相符。这一模型充分考虑了传递参数沿床层轴向的变化，无需预先测试床层的膨胀高度等参数，与已有的模型不同。可用于对扩张床内蛋白质和酶吸附动态的模拟计算，也可用于研究各参数对吸附过程的影响。 本文的相关模型有望用于介质颗粒粒径和密度的优化设计。