一. 例题详解 1.
填空题
(1) 分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（熵减过程）。 (2) 分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。
(3) 衡量分离的程度用（分离因子）表示，处于相平衡状态的分离程度是（固有分离因子）.
(4) 工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（固有分离因
子）。
(5) 分离因子表示任一分离过程所达到的（分离程度），其定义为（2
211j i j i s
ij x x x x =
α）。
(6) 分离因子（等于1），则表示组分i 及j 之间不能被分离。
(7) 分离剂可以是（能量ESA ）或（物质MSA ），有时也可两种同时应用。
(8) 平衡分离的分离基础是利用两相平衡（组成不等）的原理，常采用（平衡级）作为处理手段，并把其
它影响归纳于（效率中）。
(9) 速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种（推动力）作用下经过某种介质时的（传质速率）差异
而实现分离。
(10) 分离过程是将一混合物转变为组成（互不相同）的两种或几种产品的哪些操作。
(11) 固有分离因子是根据（汽液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）来表示。 (12) 分离工程研究分离过程中分离设备的（共性规律）。
1.
填空题
(1) 分离剂可以是（）或（），有时也可两种同时应用。
(2) 平衡分离的分离基础是利用两相平衡（）的原理，常采用（）作为处理手段，并把其它影响归纳于（）
中。
(3) 速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种（）作用下经过某种介质时的（）差异而实现分离。 (4) 分离过程是将一混合物转变为组成（）的两种或几种产品的哪些操作。
单级平衡分离
例题详解
1.
填空题
(1) 汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组
分的化学位相等）。
(2) 当混合物在一定的温度、压力下，满足（
1
,1∑>∑
>i
i
i i K z z K ）条件即处于两相区，可
通过（物料平衡和相平衡）计算求出其平衡汽液相组成。
2.
简答题
(1) 什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？
露点温度（压力）是在恒压（温）下冷却气体混合物，当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的温度（压力），简称露点。精馏塔塔顶温度即为对应塔顶汽相组成的露点。 (2) 怎样判断混合物在T ，P 下的相态，若为两相区其组成怎样计算？
对进料作如下检验。
= 1 B T T = 进料处于泡点，0=ν
i i Z k ∑ > 1 T >B T 可能为汽液两相区，ν>0
< 1 T
= 1 D T T = 进料处于露点，1=ν
i
i
k Z ∑
> 1 T < 1 T >D T 进料为过热蒸汽 计算时，所指定的温度应在泡露点温度之间，这样才会出现汽液两相，否则只会是单相不必进行等温闪蒸的计算。只有)(i i k Z ∑> 1和i i Z k ∑< 1时，混合物始处于汽液两相区（0<ν<1），需要进行等温闪蒸的计算。 (3) 用逐次逼近法进行等焓闪蒸计算时，什么情况下汽化率作为内循环，温度T 作为外循环，为什么？ 宽沸程混合物的闪蒸计算，所谓宽沸程混合物，是指构成混合物的各组分的挥发度相差悬殊，在很宽的温度范围内，易挥发组分主要在蒸汽相中，而难挥发组分主要留在液相中。进料热焓的增加将使平衡温度升高，但对汽液流率V 和L 几乎无影响。因此宽沸程的热量衡算更主要地取决于温度，而不是v 。根据序贯算法迭代变量的排列原则，最好是使内层循环中迭代变量的收敛值将是下次内层循环运算的最佳初值，因此的宽沸程闪蒸，由于v 对T 的取值不敏感，所以v 作为内层迭代变量较为合理。 (4) 简述绝热闪蒸计算的计算方法。 ① 作图法 思路：先假设一个2t （2t 应在B D T T 与之间），这样可按闪蒸来计算产生的汽液两相组成和量，即得出v T -关系，闪蒸曲线，然后再由进出料热焓相等的原则来校核2t ，即等焓平衡线，交点为2t ，v 。 ⑴闪蒸曲线（v T -曲线） a 、 试差求2P 下的B D T T ,； b 、 在B D T T ,之间设22 ,t t '''…，试差求21,v v …。 ⑵等焓平衡线 a 、 在上述B D T T ,之间所设22 ,t t '''…下，由求出的i i y x ,并根据22,T P 查出iL iV H H ,，求出L V H H ,， L V L H H H H v --= 1* 1 b 、作* 2v T -等焓平衡线，交点即为2t ，v ，由此求出 i i y x L V ,,, ② 手算或计算机计算 思路：?→?=-→???→?→???→??? →?→-y H H i i R N T H H H y x v k H T P L V 0,122,211,12 迭代设结束 调整2T 3. 计算题 (1) 一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥 发度法计算该物系在100kPa 式的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。 解1： (1)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得： kPa P s 24.156 1= ；kPa P s 28.632= ；kPa P s 88.263= 由式(2-36)得： 562.11=K ；633.02=K ；269.03=K 781.01=y ；158.02=y ；067.03=y ；006.1=∑i y 由于 ∑i y >1.001，表明所设温度偏高。 由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得： 553.11 '1== ∑i y K K 可得K T 78.367'= 重复上述步骤： 553.1'1=K ；6284.0'2=K ；2667.0' 3=K 7765.0'1=y ；1511.0'2=y ；066675 .0' 3=y ；0003.1=∑i y 在温度为367.78K 时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯 0.066675。 (2)用相对挥发度法： 设温度为368K ，取对二甲苯为相对组分。计算相对挥发度的： 5.807 13=α ； 2.353 23=α ；000.133=α 解2： (1)平衡常数法。假设为完全理想系。设t=95℃ 苯： 96.11)36.5215.27395/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ； ∴ Pa P s 5110569.1?= 甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ； ∴Pa P s 4210358.6?= 对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3 =-+-=s P ； ∴Pa P s 4310702.2?= 569.11010 569.15 5 1 1=?==P P K s ；6358.022== P P K s 2702 .033== P P K s ∴011.125.06358.025.02702.05.0596.1=?+?+?=∑i i x K 选苯为参考组分：552.1011 .1569.112 ==K ；解得T 2=94.61℃ ∴05.11ln 2=s P ； Pa P s 4210281.6?= 19.10ln 3=s P ； Pa P s 43106654.2?= ∴2K =0.6281 3K =0.2665 ∴19997.025.02665.025.06281.05.0552.1≈=?+?+?=∑i i x K 故泡点温度为94.61℃，且 776.05.0552.11=?=y ； 157.025.06281.02=?=y ；067.025.02665.03=?=y (2)相对挥发度法 设t=95℃，同上求得1K =1.569，2K =0.6358，3K =0.2702 ∴807.513=α，353.223=α，133=α ∴∑=?+?+?=74.325.0125.0353.25.0807.5i i x α .174.325 .0174.325.0353.274.35.0807.5=?+∑∑ ?+?=∑=i i i i i x x y αα 故泡点温度为95℃，且 776.074 .35 .0807.51=?= y ； 157.074.325.0353.22=?= y ；067 .074.325 .013=?=y (2) 一烃类混合物含甲烷5%(mol)，乙烷10%，丙烷30%及异丁烷55%，试求混合物在25℃时的泡点压力 和露点压力。 解1：因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可以看成理想溶液，i K 值只取决于温度和压力。可使用烃类 的P-T-K 图。 ⑴泡点压力的计算：75348 假设P=2.0MPa ，因T=25℃，查图求i K ∑i i x K =0.919＜1，说明所设压力偏高，重设P=1.8MPa ∑i i x K =1.005≈1，故泡点压力为1.8MPa 。 ⑵露点压力的计算： 假设P=0.6MPa ，因T=25℃,查图求i K ∑i i K y =1.0688＞1.00，说明压力偏高，重设P=0.56MPa 。 ∑i i K y =1.006≈1，故露点压力为0.56MPa 。 解2：(1)求泡点压力： 设P 1=1000KPa ，由25℃，1000KPa ，查P-T-K 列线图得i K 1K =16.5 2K =3.2 3K =1.0 4K =0.43 所以 168.143.055.00.13.02.31.05.1605.0>=?+?+?+?=∑i y 选异丁烷为参考组分 282.0907.0256.042 43===∑i y K K ，查得P=1771KPa 在此条件下求得 ∑i y =1.02≠1，继续调整 279.002.1282.043 44=== ∑i y K K ，查得P=1800KPa 求得： 1001.1≈=∑i y ，故混合物在25℃的泡点压力为1800KPa (2)求露点压力 设P 1=1000KPa ，由25℃，1000KPa ，查P-T-K 列线图得i K 1K =16.5 2K =3.2 3K =1.0 4K =0.43 所以 ∑∑=++==614.143 .055 .02 .310 .05 .1605 .0i i i K y x 选异丁烷为参考组分 694.0614.143.04142=?=?=∑i x K K 由25℃，42K =0.694查得P=560KPa ，查得各组分的i K 值 求得 1990.0≈=∑i x 故混合物在25℃时的露点压力为560KPa (3) 含有80%(mol)醋酸乙酯(A)和20%乙醇(E)的二元物系，液相活度系数用Van Laar 方程计算， AE A =0.144，EA A =0.170。试计算在101.3kPa 压力下的泡点温度和露点温度。 安托尼方程为： 醋酸乙酯：()15.5750.2790 0444.21ln --=T P S A 乙醇：() 68.4198.3803 8047.23ln --=T P S E (P S ：Pa ；T ：K) 解1：⑴泡点温度 此时8.0=A x ，2.0=E x 0075.02.0170.08.0144.01144.01ln 2 2 =? ? ? ????+= ??? ? ??+= E EA A AE AE A x A x A A γ 0075.1=A γ 1013.08.0144.02.0170.01170.01ln 2 2 =? ? ? ????+= ??? ? ??+= A AE E EA EA E x A x A A γ 1067.1=E γ 设T=350K ()Pa P T P S A S A 100271516.1115.5750.2790 0444.21ln ==--= ()Pa P T P S E S E 955054669.1168.4198.3803 8047.23ln ==--= 9972 .0== P P K S A A A γ 0434.1== P P K S E E E γ ∑=?+?=+=0064.12.00434.18.09972.0E E A A i i x K x K x K ∑≈1i i x K 所以泡点温度为350K 。 ⑵露点温度 此时 8.0=A y ，2.0=E y 设T=350K ， ()Pa P T P S A S A 100271516.1115.5750.2790 0444.21ln ==--= ()Pa P T P S E S E 955054669.1168.4198.3803 8047.23ln ==--= 设1=A γ ，1=E γ 98984.0== P P K S A A A γ 94279.0== P P K S E E E γ 8082.0== A A A K y x 2121.0== E E E K y x 00806.02121.0170.08082.0144.01144 .01ln 2 2 ' =?? ? ????+= ??? ? ??+= E EA A AE AE A x A x A A γ 0081.1'=A γ 09908.08082.0144.02121.0170.01170 .01ln 2 2 ' =?? ? ????+= ???? ? ?+= A AE E EA EA E x A x A A γ 1042.1'=E γ 99785.0101300100271 0081.1'' =?= = P P K S A A A γ 04103.1101300 95505 1042.1'' =?= = P P K S E E E γ 9938.01921.08017.0' ' '=+=+ = ∑E E A A i i K y K y K y ∑≈1i i K y 所以露点温度为350K 。 解2：(1)计算活度系数： 0075.0)2.017.08.0144.01(144 .0}1(ln 22=??+=+= E EA A AE AE A x A x A A r A r =1.0075 10137.0}8.0144.02.017.01(17 .0}1(ln 22=??+=+= A AE E EA EA E x A x A A r E r =1.107 (2)计算泡点温度 设T=353.15K(80℃) 617 .1115 .5715.35350.2790 0444.21ln =--=s A P ∴Pa P s A 5 101097.1?= 5917 .1168 .4115.35398.3808 8047.23ln =--=s E P ∴Pa P s E 5 10082.1?= ∴1037 .110013.1101097.10075.155 =???==P P r K S A A A 1821.110013.110082.1107.15 5 =???==P P r K S E E E ∴1194.12.01821.18.01037.1=?+?=∑i i x K 调整98597.01194 .11037.12 ==A K )15 .575.27900444.21exp(0075.110013.198597.0522 --=??==T r P K P A A S A 解得T 2=349.65，即T 2=76.50℃ ∴s A P ln =11.504 Pa P s A 41091.9?= s E P ln =11.453 Pa P s E 4104175.9?= ∴A K =0.9857 E K =1.0288 1 9943.02.00288.18.09857.0≈=?+?=∑i i x K 故泡点温度为76.5℃ (3)计算露点温度 设T=353.15K(80℃) ∴9867.0894.01037.12=?=A K ) 15.575 .27900444.21exp(0075.110013.19867.0522 --=??==T r P K P A A S A 解得T 2=349.67K(76.52℃) ∴s A P ln =11.505 Pa P s A 41092.9?= s E P ln =11.454 Pa P s E 410425.9?= 9866 .0013.1992 .00075.1=?= A K 03 .1013.19425.0107.1=?=E K 1005.103.12.09866.08 .0≈=+=∑i x 故露点温度为76.52℃ (4) 组成为60%(mol)苯，25%甲苯和15%对二甲苯的100kmol 液体混合物，在101.3kPa 和100℃下闪蒸。 试计算液体和气体产物的量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸气压。 解：在373K 下 苯： ()36.5251.27887936.20ln 1--=T P S kPa P S 315.179 1= 77.11=K 甲苯： ()67.5352.30969065.20ln 2--=T P S kPa P S 834.732= 729.02=K 对二甲苯：)84.5765.3346981.20ln 3 --=T P S kPa P S 895.313= 315.03=K 计算混合组分的泡点T B T B =364.076K 计算混合组分的露点T D T D =377.83K 65 .0076.36483.377076 .3643731=--= ψ ()() ()∑ =-ψ+-=ψ040443 .011111i i i K K z f ()() ()[] ∑-=-ψ+--=ψ414 .01112 12 1' i i i K K z f ()()7477.01'112=ψψ- ψ=ψf f ()00024.02≈-=ψf 此时：x 1=0.38，x 2=0.3135，x 3=0.3074，L=74.77kmol ； y 1=0.6726，y 2=0.2285，y 3=0.0968，V=25.23kmol 。 (5) 用图中所示系统冷却反应器出来的物料，并从较重烃中分 离轻质气体。计算离开闪蒸罐的蒸汽组成和流率。从反应器出来的物料温度811K ，组成如下表。闪蒸罐操作条件下各组分的K 值：氢-80；甲烷-10；苯-0.01；甲苯-0.004 解：以氢为1，甲烷为2，苯为3，甲苯为4。 总进料量为F=460kmol/h ， 4348.01=z ，4348.02=z ，1087.03=z ，0217.04=z 又K1=80，K2=10，K3=0.01，K4=0.004 由式(2-72)试差可得：Ψ=0.87， 由式(2-68)计算得： y1=0.4988，y2=0.4924，y3=0.008，y4=0.0008；V=400.2mol/h 。 (6) 下图所示是一个精馏塔的塔顶部分。图中以表示出总精馏 物的组成，其中10%(mol)作为汽相采出。若温度是311K ，求回流罐所用压力。给出该温度和1379kPa 压力下的K 值为：C 2-2.7；C 3-0.95；C 4-0.34，并假设K 与压力成正比。 解：由图中可知z C2=0.10，z C3=0.20，z C4=0.70； 由题意知：'1379 i i K P K = ，Ψ=0.1， 由式(2-72)试差得：P=2179kPa 。 (7) 在101.3kPa 下，对组成为45%(摩尔)正己烷，25%正庚烷及30%正辛烷的混合物。 ⑴求泡点和露点温度 ⑵将此混合物在101.3kPa 下进行闪蒸，使进料的50%汽化。求闪蒸温度，两相的组成。 解：⑴因为各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液，K I 只取决于温度和压力，可使用烃类的P-T-K 图。 泡点温度计算得：T B =86℃。 露点温度计算得：T D =100℃。 ⑵由式(2-76)求T 的初值为93℃，查图求K ()()∑≈=-ψ+-00006.0111i i i K z K 所以闪蒸温度为93℃。 由式(2-77)、(2-68)计算得： x C6=0.308，x C7=0.266，x C8=0.426 y C6=0.591，y C7=0.234，y C8=0.175 所以液相中含正己烷30.8%，正庚烷26.6%，正辛烷42.6%； 汽相中含正己烷59.1%，正庚烷23.4%，正辛烷17.5%。 一. 练习题 1. 填空题 (1) 单级分离是指两相经（）后随即引离的过程。 (2) 常用的气液相平衡关系为（）。 (3) 相对挥发度的定义为两组分的()之比，它又称为（）。 (4) 根据炮、露点的概念，精馏塔塔顶温度即为对应塔顶气相组成的（），塔釜温度即为对应塔釜液相组成 的（）。 (5) 用于泡点计算的调整公式为（）。 (6) 平衡常数与组成有关的露点计算，需迭代露点温度或压力外，还需对（）进行试差。 (7)在分离流程中常遇到的部分汽化和冷凝过程属（）。 (8)在进行闪蒸计算时，需判断混合物在指定温度和压力下是否处于（）。 (9)当混合物在一定的温度和压力下，满足（）条件，混合物处于（）。 (10)等温闪蒸计算目标函数对收敛速度和稳定性有很大影响，采用Newton-Raphson法时，较好的目标函数 为（）。 (11)绝热闪蒸与等温闪蒸计算不同点是需要考虑（）。 2.选择题 (1)计算溶液泡点时，若∑ = > - C i i i X K 1 1 ，则说明 a.温度偏低 b.正好泡点 c.温度偏高 (2)在一定温度和压力下，由物料组成计算出的∑ = > - C i i i X K 1 1 ，且 ∑ = < c i i i K Z 1 1 / ，该进料状态为 a.过冷液体 b.过热气体 c.汽液混合物 (3)计算溶液露点时，若 1 /< - ∑i i K y ，则说明22 a.温度偏低 b.正好泡点 c.温度偏高 (4)进行等温闪蒸时，对满足什么条件时系统处于两相区22 a. ∑ ∑> >1 / 1 i i i i K Z Z K且 b. ∑ ∑< >1 / 1 i i i i K Z Z K且 c. ∑ ∑> <1 / 1 i i i i K Z Z K且 d. ∑ ∑< <1 / 1 i i i i K Z Z K且 (5) 5.气液两相均可视为理想溶液时，其气液相平衡关系为： A.ΦiVPyi=PiSfiO Lxi B. ΦiVPyi=ΦiS PiSΦiVPyi=ΦiSPiSxi 3.简答题 (1)什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？ (2)相平衡关系可用几种方法来表达。 (3)就活度系数法计算气液平衡常数的通式，分以下几种情况进行讨论： (4)气相为理想气体，液相为理想溶液； (5)气相为理想气体，液相为非理想溶液； (6)气相为理想溶液，液相为理想溶液； (7)气相为理想溶液，液相为非理想溶液。 (8)怎样判断混合物在T，P下的相态，若为两相区其组成怎样计算？ (9)用逐次逼近法进行等焓闪蒸计算时，什么情况下汽化率作为内循环，温度T作为外循环，为什么？ (10)简述绝热闪蒸计算的计算方法和特点。 第二章多组分多级分离过程分析与简捷计算 例题详解 1.填空题 (1)萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 (2)最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。 (3)吸收因子为（ KV L A= ），其值可反应吸收过程的（难易程度）。 (4)对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（塔顶釜两块板）合成的。 (5)吸收剂的再生常采用的是（用蒸汽或惰性气体的蒸出塔），（用再沸器的蒸出塔），（用蒸馏塔）。 (6)精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。 (7)用于吸收过程的相平衡关系可表示为（L = A V）。 (8)多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。 (9)在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分） (10)吸收过程在塔釜的限度为（ i N i i N x K y , ,1≥ + ），它决定了吸收液的（该组分的最大 浓度）。 (11)吸收过程在塔顶的限度为（ i i i x K y,0 ,1 ≤ ），它决定了吸收剂中（自身挟带）。 (12)吸收的相平衡表达式为（L = A V），在（温度降低，压力升高）操作下有利于吸收，吸收操作的限度是 （ i N i i N x K y , ,1≥ + ， i i i x K y,0 ,1 ≤ ）。 (13)若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为 （ ∞ ∞ 2 1 2 1 1 γ γ S S P P ）。 (14)解吸收因子定义为（S’= VK / L），由于吸收过程的相平衡关系为（V = SL）。 (15)吸收过程主要在（塔顶釜两块板）完成的。 (16)吸收有（1个）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 (17)图解梯级法计算多组分吸收过程的理论板数，假定条件为（三组分物系中，xA与xS的比值与共沸物 中组分A与组分B的相对量一样），因此可得出（αAB,αSB）的结论。 (18)在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 (19)恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（大10K）以上。 (20)吸收过程只有在（贫气吸收）的条件下，才能视为恒摩尔流。 (21)吸收过程计算各板的温度采用（热量衡算）来计算，而其流率分布则用（简捷计算）来计算。 (22) 在一定温度和组成下，A,B 混合液形成最低沸点恒沸物的条件为（∞∞B S A S B A P P γγ1 ） 。 (23) 对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。 (24) 非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（全回流）时分布一致。 (25) 精馏有（2）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故 (26) 采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（进料时补加一定的萃 取剂）。 (27) 当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起（稀释）作用。 (28) 要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。 (29) 29.对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。 (30) 吸收过程发生的条件为(溶质由气相溶于液相，Pi ＞Pi*,yi ＞yi*)，其限度为（ i N i i N x K y ,,1≥+）。 2. 计算题 (1) 在一精馏塔中分离苯(B)，甲苯(T)，二甲苯(X)和异丙苯(C)四元混合物。进料量200mol/h ，进料组成 z B =0.2,z T =0.1,z X =0.4(mol)。塔顶采用全凝器，饱和液体回流。相对挥发度数据为：BT α=2.25，TT α=1.0，XT α=0.33，CT α=0.21。规定异丙苯在釜液中的回收率为99.8%，甲苯在馏出液中的回收率为99.5%。 求最少理论板数和全回流操作下的组分分配。 解：根据题意顶甲苯(T)为轻关键组分，异丙苯(C)为重关键组分， 则苯(B)为轻组分，二甲苯(X)为中间组分。 以重关键组分计算相对挥发度。 71.1021.025.2==BC α 762.421.00.1==TC α 5714.121.033.0==XC α 1=CC α 由分离要求计算关键组分在塔顶釜的分配。 h kmol W C /84.79998.04.0200=??= h kmol D C /16.084.795.0200=-?= h kmol D T /7.59995.03.0200=??= h kmol W T /3.07.593.0200=-?= 所以37.7762 .4lg 3.084.7916.07 .59lg[lg ]lg[=?= ? = TC T C C T m W W D D N α 由H H Nm iH i i W D W D ?=α与 i i i W D F +=求出非关键组分的分布 苯： 437.7108.784.7916 .071.10?=?=B B W D ∴B W =0，B D =200?0.2=40Kmol/h 二甲苯：056.084.7916 .05714.137.7=?=X X W D ，X D +X W =200?0.1=20 求得 X D =1.06，X W =18.94， 物料平衡结果见下表： (2) 某1、2两组分构成二元系，活度系数方程为221ln Ax =γ，2 12ln Ax =γ，端值常数与温度的关系： A=1.7884-4.25?10-3T (T ，K) 蒸汽压方程为 T P S 4050 0826.16ln 1- = T P S 40503526.16ln 2- = (P ：kPa ：T ：K) 假设汽相是理想气体，试问99.75Kpa 时①系统是否形成共沸物？②共沸温度是多少？ 解：设T 为350K 则A=1.7884-4.25?10-3?350=1.7884-1.4875=0.3009 350 4050 0826.16ln 1- =S P ；∴S P 1=91.0284 kPa 350 4050 3526.16ln 2- =S P ；S P 2=119.2439 kPa 因为在恒沸点 由1221 112==S S P P γγα得S S P P 1 22 1=γγ ∴）（）（12122212 1 2121ln ln ln ln x A x x A P P S S -=-=-==γγγγ ） （1213009.02439.1190284 .91ln x -= 解得： 1x =0.9487 2x =0.0513 ∴2 10513.03009.0ln ?=γ；1γ=1.0008 229487.03009.0ln ?=γ；2γ=1.3110 P= ∑S i i i P x γ=1.0008?0.9487?91.0284+1.3110?0.0513?119.2439 =95.069275.99≠ kPa 设T 为340K 则A=1.7884-4.25?10-3?340=0.3434 340 4050 0826.16ln 1- =S P ；S P 1=64.7695 kPa 340 40503526.16ln 2- =S P ；S P 2=84.8458 kPa 由）（121 21ln x A P P S S -=；）（1213434.08458.847695.64ln x -= 解得： 1x =0.8931 2x =1-0.8931=0.1069 ∴2 11069.03434.0ln ?=γ；1γ=1.0039 2 28931.03434.0ln ?=γ；2γ=1.3151 P= ∑S i i i P x γ=1.0039?0.8931?64.7695+1.3151?0.1069?84.8458 =69.999275.99≠ kPa 设T 为352K 则A=1.7884-4.25?10-3?352=0.2924 352 4050 0826.16ln 1- =S P ； S P 1=97.2143 kPa 352 40503526.16ln 2- =S P ；S P 2=127.3473 kPa 由）（121 21ln x A P P S S -=；）（1212924.03473.1272143.97ln x -= ∴1x =0.9617 2x =1-0.9617=0.0383 ∴2 10383.02924.0ln ?=γ；1γ=1.0004 229617.02924.0ln ?=γ；2γ=1.3105 P= ∑S i i i P x γ=1.0004?0.9617?97.2143+1.3105?0.0383?127.3473 =99.920275.99≈ kPa 说明系统形成共沸物，其共沸温度为352K 。 判断 31 .16738 .7513 .991 2==S S P P ，而 1γ=1.313，2γ=1.002 ∴ 2 121γγ>> S S P P ，且S S P P P 21,>， ∴ 故形成最低沸点恒沸物，恒沸物温度为344.5K 。 一. 练习题 1. 选择题 (1) 萃取精馏时若泡和液体进料，则溶剂加入位置点： a.精馏段上部 b.进料板 c.提馏段上部 (2) 在一定温度和组成下，A ，B 混合液的总蒸汽压力为P ，若S A P P >，且S B P P >，则该溶液 a.形成最低恒沸物 b.形成最高恒沸物 c.不形成恒沸物 (3) 吸收操作中，若要提高关键组分的相对吸收率应采用措施是 a.提高压力 b.升高温度 c.增加液汽比d.增加塔板数 (4) 最高恒沸物，压力增加使恒沸组成中汽花潜热小的组分 a 增加 b.不变 c.减小 (5) 选择的萃取剂最好应与沸低低的组分形成 a.正偏差溶液 b.理想溶液 c.负偏差溶液 (6) 多组分吸收过程采用图解梯级法的依据是 a.恒温操作 b.恒摩尔流 c.贫气吸收 (7) 当萃取塔塔顶产品不合格时，可采用下列方法来调节 a.加大回流比 b.加大萃取剂用量 c.增加进料量 (8) 液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂 a.精馏段 b.提馏段 c.精馏段和进料处 d.提馏段和进料板 2.简答题 (1)什么叫清晰分割法，什么叫不清晰分割法？ (2)什么是关键组分？非关键组分？分配组分与非分配组分？非关键组分是否就一定是非分配组分？ (3)非清晰分割的基本思想是什么？怎样做物料的预分布？ (4)怎样用简捷法计算精馏过程的理论板板数。 (5)萃取精馏的实质是什么？如何提高其选择性。 (6)萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。 (7)当 5.0 ,0 12>' > 'X A 时，画出其萃取工艺流程。 (8)甲醇（1），沸点337.7k，丙酮（2）沸点329.4k，溶液具有最低恒沸点， 2.0 , 7. 328 1 = =x k L 恒的 非理想溶液，如用萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因。 (9)什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。 (10)怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量。 (11)恒沸精馏的基本原理，说明沸点相近和相对挥发度相近是否为同一概念。 (12)当原溶液为二组分时，恒沸精馏和萃取精馏都可以用图解法求算，试问两者原理是否相同，为什么？ (13)请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。 (14)简述精馏和吸收过程的主要不同点。 (15)怎样用简捷法计算吸收过程的理论板板数。 (16)当吸收效果不好时，能否用增加塔板数来提高吸收效率，为什么？ (17)精馏有两个关键组分，而吸收只有一个关键组分，为什么？ (18)组分的吸收因子是怎样定义的，推导i组分的吸收相平衡方程。 (19)叙述用简捷法作吸收过程物料预分布及理论板数的步骤。 (20)吸收因子如何定义？其值大小对设计塔高有何影响？ (21)请解释对于一般多组分吸收塔，为什么不易挥发的组分主要在塔釜几块板上吸收，而易挥发的组分主 要在塔顶的几块板上吸收？ (22)试确定分配器、全凝器、分凝器的设计变量 (23)何为精馏？ (24)什么叫清晰分割法，什么叫不清晰分割法？ (25)什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。 (26)何为设计变量、何未定设计变量？ (27)何为关键组分，何为轻关键组分、何为重关键组分？ (28)何为轻非关键组分、何为重非关键组分？ (29)何为分配组分、何为非分配组分？ (30)何为特殊精馏？ (31)简述精馏和吸收过程的主要不同点。 (32)什么是萃取精馏，其实质是什么？如何提高其选择性。 (33)怎样用简捷法计算吸收过程的理论板板数。 (34)怎样用简捷法计算精馏过程的理论板板数。 (35)恒沸精流的基本原理，说明沸点相近和相对挥发度相近是否为同一概念。 (36)萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。 (37)当吸收效果不好时，能否用增加塔板数来提高吸收效率，为什么？ (38)什么是关键组分？非关键组分？分配组发与非分配组分？非关键组分是否就一定是非分配组分？ (39)非清晰分割的基本思想是什么？怎样做物料的预分布？ (40)精馏有两个关键组分，而吸收只有一个关键组分，为什么？ (41)当原溶液为二组分时，恒沸精馏和萃取精馏都可以用图解法求算，试问两者原理是否相同，为什么？ (42)怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量。 (43)组分的吸收因子是怎样定义的，推导i组分的吸收相平衡方程。 (44)叙述用简捷法作吸收过程物料预分布及理论板数的步骤。 (45)当 5.0 ,0 12>' > 'X A 时，写出其工艺流程 (46)甲醇（1），沸点337.7k，丙酮（2）沸点329.4k，溶液具有最低恒沸点， 2.0 , 7. 328 1 = =x k L 恒的 非理想溶液，如用萃取精馏分离时，萃取剂应从酮类选还是从醇类选？请说明原因。 (47)吸收因子如何定义？其值大小对设计塔高有何影响？ (48)请解释对于一般多组分吸收塔，为什么不易挥发的组分主要在塔釜几块板上吸收，而易挥发的组分主 要在塔顶的几块板上吸收？ (49)什么是物理吸收和化学吸收？ (50)什么是平均有效吸收因子？ 第三分离设备的处理能力和效率 一.例题详解 1.填空题 (1)精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递），（通过一定温度梯度的热 量传递或不同温度物流的直接混合）和（通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合）。 (2)通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数），为表示塔实际传质效 率的大小，则用（级效率）加以考虑。 (3)为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 2.名次解释 (1)理论板：离开板的气液两相处于平衡的板叫做理论板。 (2)全塔效率：理论板数与实际板数的比值。 二.练习题 1.填空题 (1)可用（）准数表示板上液体的混合情况，当板上完全不混合时，则该准数（）。 (2)雾沫夹带是气液两相在传质后分离（）引起的。 (3)但板上液体达到完全混合时，点效率（）板效率。 试卷编号： 一、名词解释题（本大题共3小题，每小题3分，总计9分） 1.Bioseparation Engineering：回收生物产品分离过程原理与方法。 2.双水相萃取：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相， 并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统(two aqueous phase system)。 利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，Albertsson于50年代 后期开发了双水相萃取法(two aqueous phase extraction)，又称双水相分配法(two aqueous phase partitioning)。 3.电渗：在电场作用下，带电颗粒在溶液中的运动。 二、辨别正误题并改正，对的打√，错的打×（本大题共15小题，每小题2分，总计30分） 1.壳聚糖能应用于发酵液的澄清处理是由于架桥作用。错（不确定） 2.目前国内工业上发酵生产的发酵液是复杂的牛顿性流体,滤饼具有可压缩性。错 3.盐析仅与蛋白质溶液PH和温度有关，常用于蛋白质的纯化。错 4.超临界流体是一种介于气体和液体之间的流体，可用于热敏性生物物质的分离。 对 5.膜分离时，当截留率δ=1时,表示溶质能自由透过膜。错 6.生产味精时，过饱和度仅对晶体生长有贡献。对 7.阴离子纤维素类离子交换剂能用于酸性青霉素的提取。对 8.卡那霉素晶体的生产可以采用添加一定浓度的甲醇来沉淀浓缩液中的卡那霉 素。 9.凝胶电泳和凝胶过滤的机理是一样的。错 10.PEG-硫酸钠水溶液能用于淀粉酶的提取。对 11.乙醇能沉淀蛋白质是由于降低了水化程度和盐析效应的结果。对 12.冷冻干燥一般在-20℃—-30℃下进行，干燥过程中可以加入甘油、蔗糖等作为保 护剂。对 13.反相层析的固定相和流动相都含有高极性基团，可用来分离生物物质。错 14.大网格吸附剂由于在制备时加入致孔剂而具有大孔径、高交联度，高比表面积 的特点。错（不确定） 15.PEG沉淀蛋白质是基于体积不相容性。错 三、选择题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.对于反胶束萃取蛋白质，下面说法正确的是：A A 在有机相中，蛋白质被萃取进表面活性剂形成的极性核里 B 加入助溶剂，可用阳离子表面活性剂CTAB萃取带正电荷的蛋白质 C 表面活性剂浓度越高越好 D 增大溶液离子强度，双电层变薄，可提高反胶束萃取蛋白质的能力 2.能进行海水脱盐的是：C A 超滤 B 微滤 第一章 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。 答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝×298×=。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： （1） 总变更量数Nv; （2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni; （4） 固定和可调设计变量数Nx , Na ； （5） 对典型的绝热闪蒸过程，你 将推荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个 热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解： V -2 F z i T F P F V , y i ,T v , P v L , x i , T L , P L 习题5附图 （1） Nv = 3 ( c+2 ) （2） Nc 物 c 能 1 相 c 内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 （4） Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2： 输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个 ，热量衡算式1个 ,共 C+1个 设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3 固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na ：有0 11.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求： （1） 设计变更量数是多少？ （2） 如果有，请指出哪些附加变 量需要规定？ 解： N x u 进料 c+2 压力 9 c+11=7+11=18 N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。 16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量? 解: N X U 进料 c+2 压力 40+1+1 c+44 = 47 N a u 3+1+1+2 = 7 N v u = 54 进料，227K ，2068kP a 组分N 2 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 K m ol/h 1.054.467.6141.154.756.033.3塔顶产物 底产物 9 2 习题6附图 《生物分离工程》复习题一（第1~3章） 一、选择题 1、下列物质不属于凝聚剂的有（C）。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 2、发酵液的预处理方法不包括（C） A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 3、其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（B） A. 离心分离B过滤 C. 沉降 D.超滤 4、那种细胞破碎方法适用工业生产（A） A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 5、为加快过滤效果通常使用（C） A.电解质B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂 6、不能用于固液分离的手段为（C） A.离心B过滤 C.超滤 D.双水相萃取 7、下列哪项不属于发酵液的预处理：（D ） A.加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D.层析 8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（C） A．过滤B．萃取C．离子交换D．蒸馏 9、从四环素发酵液中去除铁离子，可用（B） A．草酸酸化B．加黄血盐C．加硫酸锌D．氨水碱化 10、盐析法沉淀蛋白质的原理是（B） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 11、使蛋白质盐析可加入试剂（D） A：氯化钠；B：硫酸；C：硝酸汞；D：硫酸铵 12、盐析法纯化酶类是根据（B）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（B） A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关 14、有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为（D） A.乙酸乙酯B正丁醇 C.苯 D.丙酮 15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（B） A.介电常数大B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应 16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（A）范围内适合。 A. 0.5％～2％B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 17、生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析，然后适用（C ）去除金属离子。 A. SDS B CTAB C. EDTA D. CPC 18、单宁沉析法制备菠萝蛋白酶实验中，加入1%的单宁于鲜菠萝汁中产生沉淀，属于(D )沉析原理。 A盐析B有机溶剂沉析C等电点沉析D有机酸沉析 19、当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度（C ） 研究生《分离工程》考试试卷（2009-12） 年级 专业 导师 姓名 成绩 一、填空题（20分） 1. 按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为两类，即 平衡分离过程 和 速率控制分离过程 。 分离过程常借助分离剂将均相混合物变成两相系统，分离剂有 能量媒介（ESA ） 和 物质媒介（MSA ） 两种类型. 2. 影响板式精馏塔分离效率的因素包括： 传质速率 ， 流型和混 合 效应 ， 雾沫夹带 和 物性的影响 。 4. 精馏操作中, 以板效率定义理论板和实际板的差异, 以汽相浓度表示的板效率定义为: (数学式,在第i 块板上) i i i+1 MV *i+1y -y E = y -y 。 5. 萃取精馏中溶剂的作用可以概括为两点： 对原溶液各组分产生不同程度的作用 和 稀释原溶液，减小各组分相互作用 。 6. 全回流精馏状态下得到的理论板数是,,,,,lg lg D lk B hk D hk B lk m lk hk x x x x N α??? ? ?? ? = 为最少理论塔板数 , 而最小回流比为 1iB Di m i iB x R ααθ=--∑ 理论塔板数无穷多时的回流比 。 7. 液液萃取的分配比定义为: 达到萃取平衡时，被萃物在萃取相中的浓度与被萃物在被萃相中的浓度之比 . 8. 固膜分离技术包括: 微过滤 超过滤 和 反渗透 等。 9. 分离的过程耦合是将不同性质的分离过程自身或与反应过程耦合起来，例如：萃取结晶、吸附蒸馏、化学吸收和化学蒸馏等. 10. 结晶图中，饱和S-S和过饱和曲线T-T将整个区域分为3个区，其中S-S和T-T之间的区称为亚稳定区，它又分为刺激结晶区和养晶区两个区。 11 相平衡常数的计算方法有状态方程法和活度系数法两种方法 12. 相平衡关系可用相图，相平衡常数和分离因子等来表达。 13. 通常所说多组分精馏的FUG简捷计算法中，F代表芬斯克方程，用于计算全回流操作时，达到分离要求所需要的最少理论塔板数，U代表恩德吾特公式，用于计算最小回流比，G代表吉利兰关联，用于确定实际回流比下所需理论塔板数。 14. 如果想用离子交换法去除溶液中的Na+，应用阳离子型的离子交换树脂，并用稀酸洗脱。 二、简答题（20） 1. 什么是物料的露点？它与物料的哪些参数有关？ 答：物料的露点分为露点温度和露点压力两类。当压力一定时，物料蒸汽凝结出第一个液滴时的温度为露点温度；当温度一定，恒温增压到结出第一滴露珠时的压力为露点压力。它与物料的粘度，沸点等参数有关，也与气体压力以及待结露物质在气体中含量有关。。 2. 反胶束萃取的萃取效率与什么效率有关？ 答：影响反胶束萃取蛋白质的主要因素，如下： 1）与反胶束相有关因素包括：表面活性剂的种类、表面活性剂的浓度、有机溶剂的种类、助表面活性剂及其浓度； 《生物分离工程》题库 一、填充题 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除 ，I 产物分离 ，P 纯化 和P 精 制 ； 2. 发酵液常用的固液分离方法有 过滤 和 离心 等； 3. 离心设备从形式上可分为 管式 ， 套筒式 ， 碟片式 等型式； 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为 微滤膜 ， 超滤膜 ， 纳滤膜 和 反渗透膜 ； 5. 多糖基离子交换剂包括 离子交换纤维素 和 葡聚糖凝胶离子交换剂 两大类； 6. 工业上常用的超滤装置有 板式 ， 管式 ， 螺旋式和 中空纤维式 ； 7. 影响吸附的主要因素有 吸附质的性质 ， 温度 ， 溶液pH 值 ， 盐的浓度 和 吸附物的浓度与吸附剂的用量 ； 8. 离子交换树脂由 网络骨架 （载体） ， 联结骨架上的功能基团 （活性基） 和 可 交换离子 组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 引发剂（ 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚 合所必需的自由基） ； 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作 用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链） ； TEMED 的作用是 增速剂 （催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的 聚合 ）； 10 影响盐析的因素有 溶质种类 ， 溶质浓度 ， pH 和 温度 ； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有 自然起晶法 ， 刺激起晶法 和 晶种起晶法 ； 12.简单地说离子交换过程实际上只有 外部扩散 、内部扩散 和化学交换反应 三步； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的；常用的固定相有C 8 辛烷基 和 十八烷基C 18 ；常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度和扩散系数 ，与液体有相似的 密度 ； 16.离子交换树脂的合成方法有 加聚法 和 逐步共聚法 两大类； 第一章 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。 答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： （1） 总变更量数Nv; （2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni; （4） 固定和可调设计变量数Nx , Na ； （5） 对典型的绝热闪蒸过程，你 将推 荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个 热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解： （1） Nv = 3 ( c+2 ) （2） Nc 物 c 能 1 相 c 内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 V -2 F z i T F P F V , y i ,T v , P v L , x i , T L , P L 习题5附图 1、下列物质不属于凝聚剂的有（C）。 A、明矾 B、石灰 C、聚丙烯类 D、硫酸亚铁 2、发酵液的预处理方法不包括（C） A. 加热B絮凝 C.离心 D. 调pH 3、其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（B） A. 离心分离B过滤 C. 沉降 D.超滤 4、那种细胞破碎方法适用工业生产（A） A. 高压匀浆B超声波破碎 C. 渗透压冲击法 D. 酶解法 5、为加快过滤效果通常使用（C） A.电解质B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D.活性助滤剂 6、不能用于固液分离的手段为（C） A.离心B过滤 C.超滤 D.双水相萃取 7、下列哪项不属于发酵液的预处理：（D ） A.加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D.层析 8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（C） A．过滤B．萃取C．离子交换D．蒸馏 9、从四环素发酵液中去除铁离子，可用（B） A．草酸酸化B．加黄血盐C．加硫酸锌D．氨水碱化 10、盐析法沉淀蛋白质的原理是（B） A.降低蛋白质溶液的介电常数 B.中和电荷，破坏水膜 C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D.调节蛋白质溶液pH到等电点 11、使蛋白质盐析可加入试剂（D） A：氯化钠；B：硫酸；C：硝酸汞；D：硫酸铵 12、盐析法纯化酶类是根据（B）进行纯化。 A.根据酶分子电荷性质的纯化方法 B.调节酶溶解度的方法 C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法 D.根据酶分子专一性结合的纯化方法 13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（B） A.酸性条件B碱性条件 C.中性条件 D.和溶液酸碱度无关 14、有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为（D） A.乙酸乙酯B正丁醇 C.苯 D.丙酮 15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（B） A.介电常数大B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应 16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（A）范围内适合。 A. ％～2％B1％～3％ C. 2％～4％ D. 3％～5％ 17、生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析，然后适用（C ）去除金属离子。 A. SDS B CTAB C. EDTA D. CPC 18、单宁沉析法制备菠萝蛋白酶实验中，加入1%的单宁于鲜菠萝汁中产生沉淀，属于(D )沉析原理。 A盐析B有机溶剂沉析C等电点沉析D有机酸沉析 高等分离技术复习题（2016） 1．判断萃取剂萃取能力强弱顺序并分析原因： （1）（C4H9O）3 P O；（C4H9O）2（C4H9）PO；（C4H9O）（C4H9）2 PO；（C4H9）3 PO； （2）（C4H9O）2P（O）OH；（C4H9O）（C4H9）P（O）OH；（C4H9）2P（O）OH； （3）（C8H17）3N；（C8H17）2NH；（C8H17）NH2； 1、判断萃取剂萃取能力强弱顺序并分析原因： (1)中性含磷萃取剂:以上萃取剂其萃取作用的关键是磷酰基（≡P=O），磷酰基（≡P=O）中O原子上的 电荷密度越大，其萃取能力越强。因为C4H9O-的电负性大于C4H9-，故C4H9O-的吸引电子能力大于C4H9-，C4H9-一般看做给电子基团。故萃取能力为： （C4H9O）3 P O<（C4H9O）2（C4H9）PO<（C4H9O）（C4H9）2 PO<（C4H9）3 PO； (2)酸性含磷萃取剂：对于含有=PO(OH)磷（膦）酸萃取剂来说，酸性含磷萃取剂的pKa（离解常数Ka 的负对数）是一个重要的参数，pKa越小，萃取剂的酸性越强，萃取剂的萃取能力就越大。由于酸性（C4H9O）2P（O）OH>（C4H9O）（C4H9）P（O）OH>（C4H9）2P（O）OH，故其萃取能力为（C4H9O）P（O）OH>（C4H9O）（C4H9）P（O）OH>（C4H9）2P（O）OH。 2 (3)胺类萃取剂：在胺类萃取剂的分子结构中，起萃取作用的活性基团是能够给出电子、具有相当“碱性” 的氮原子。胺类萃取剂的结构对萃取能力的影响，不仅要考虑分子中烷基的诱导效应，也要考虑由于取代烷基造成的空间效应。靠近氮原子的烷基出现支链，由于空间效应会降低胺类萃取能力。伯胺和仲胺的分子结构中，既有亲电子的氢原子，又有亲核的氮原子。机胺的碱性强度可用pKb（碱的离解常数Kb的负对数）表示，其值愈小，碱性愈强，则萃取能力愈大。其碱性大小为（C8H17）3N<（C8H17）2NH<（C8H17）NH2； 2．为下列分离过程选择分离技术（可以不止一项），并说明理由： （1）玫瑰花中提取玫瑰精油； （2）从含铜工业废水中回收铜； （3）稀土元素的分离； （1）玫瑰花中提取玫瑰精油 分子蒸馏法：该技术是运用不同物质的分子运动自由程度之差别而实现分离的，可以在远离沸点下操作，具备蒸馏压强低、受热时间短、分离程度高等特点，能大大降低高沸点物料的分离成本，极好地保护热敏性物质。故分子蒸馏技术特别适合于高沸点、热敏性的物料,尤其是挥发油类、有效成分对温度极为敏感的天然产物的分离,如玫瑰油、藿香油等。 （2）从含铜工业废水中回收铜 电解-电渗析串联分离技术：电解法是一种化学方法，其在处理含高浓度金属离子废水的过程中可有效回收90%的金属，但电解废液不能直接排放到环境中；而电渗析是一种物理方法，可以高效处理低浓度金属离子的废水，并且渗析后的出水可达到直接排放水平。将这两种方法结合，建立了一种新型的化学-物理串联技术，先利用电解法处理高浓度金属离子废水，然后利用电渗析法处理电解产生的低浓度金属离子的电解液，进一步回收金属并将电解液处理为可直接排放的废水。 3稀土元素的分离 离子交换法：首先将阳离子交换树脂填充于柱子内，再将待分离的混合稀土吸附在柱子入口处的那一端，然后让淋洗液从上到下流经柱子。形成了络合物的稀土就脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下流动。流动的过程中稀土络合物分解，再吸附于树脂上。就这样，稀土离子一边吸附、脱离树脂，一边随着淋洗液向柱子的出口端流动。由于稀土离子与络合剂形成的络合物的稳定性不同，因此各种稀土离子向下移动的 库程》题《生物分离工一、填充题精P 纯化和I 产物分离，P 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除， ；制 等；离心过滤和 2. 发酵液常用的固液分离方法有 等型式；碟片式套筒式， 3. 离心设备从形式上可分为 管式，，超滤膜微滤膜， 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为 ；反渗透膜纳滤膜和 两大类；和葡聚糖凝胶离子交换剂离子交换纤维素5. 多糖基离子交换剂包括 ；螺旋式和中空纤维式板式，管式，6. 工业上常用的超滤装置有吸附物和盐的浓度，溶液pH值，影响吸附的主要因素有7. 吸附质的性质，温度 ；的浓度与吸附剂的用量可（活性基）和（载体），联结骨架上的功能基团离子交换树脂由8. 网络骨架 组成。交换离子 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是引发剂（9. ；合所必需的自由基） （丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作交联剂甲叉双丙烯酰胺的作用是 ；用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链） （催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的增速剂TEMED 的作用是 ；）聚合； pH 和温度影响盐析的因素有溶质种类，溶质浓度，10 ；和晶种起晶法自然起晶法，刺激起晶法在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有11. 三步；和化学交换反应 12.简单地说离子交换过程实际上只有外部扩散、内部扩散qc0在生物制品进行 吸附或离子交换分离时，通常遵循https://www.doczj.com/doc/229899034.html,ngmuir吸附方程，其形式为?qK?c 14.反相高效液相色谱的固定相是疏水性强的，而流动相是极性强的；常用的固定相有C 辛8烷基和十八烷基C ；常用的流动相有乙腈和异丙醇；18 15.超临界流体的特点是与气体有相似 的粘度和扩散系数，与液体有相似的密度； 分离工程习题集 目录 第一部分填空题 (1) 第二部分选择题 (6) 第三部分名词解释及参考答案 (12) 第四部分问答题及参考答案 (14) 第五部分计算题及参考答案 (18) 第一、第二部分参考答案 (49) 第一部分填空题 1.分离作用是由于加入（）而引起的，因为分离过程是（）的逆过程。 2.衡量分离的程度用（）表示，处于相平衡状态的分离程度是（）。 3.分离过程是（）的逆过程，因此需加入（）来达到分离目的。 4.工业上常用（）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又 称为（）。 5.固有分离因子是根据（）来计算的。它与实际分离因子的差别用（）来 表示。 6.汽液相平衡是处理（）过程的基础。相平衡的条件是（）。 7.当混合物在一定的温度、压力下，满足（）条件即处于两相区，可通过（） 计算求出其平衡汽液相组成。 8.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（）。 9.最低恒沸物，压力降低是恒沸组成中汽化潜热（）的组分增加。 10.吸收因子为（），其值可反应吸收过程的（）。 11.对一个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（）合成的。 12.吸收剂的再生常采用的是（），（），（）。 13.精馏塔计算中每块板由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。 14.用于吸收过程的相平衡关系可表示为（）。 15.多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（）型计算和（）型计算。 16.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。 17.吸收过程在塔釜的限度为（），它决定了吸收液的（）。 18.吸收过程在塔顶的限度为（），它决定了吸收剂中（）。 19.吸收的相平衡表达式为（），在（）操作下有利于吸收，吸收操作的限度 是（）。 20.若为最高沸点恒沸物，则组分的无限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为 （）。 21.解吸收因子定义为（），由于吸收过程的相平衡关系为（）。 22.吸收过程主要在（）完成的。 23.吸收有（）关键组分，这是因为（）的缘故。 24.图解梯级法计算多组分吸收过程的理论板数，假定条件为（），因此可得出 （）的结论。 25.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。 26.恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（）以上。 27.吸收过程只有在（）的条件下，才能视为恒摩尔流。 一、填空题。（2*12） 1、萃取利用在两个互不相溶的液相中各种组分_____的不同，从而达到分离的目的。 2、液膜的膜相组成有_____________ 3、超临界流体萃取的典型流程有______________。 4、细胞破碎是破坏_________和______。 5、在非机械法破碎细胞的方法中增溶法是利用__________溶解细胞壁。 6、蛋白质沉淀的屏障有______和________用盐析法来分级沉淀目标产物时进一步纯化时常用____________。蛋白质沉淀的屏障有_____和_______。 7、蛋白质的常用沉淀技术有__________；________；_______；______；______ 8、蛋白质沉淀的屏障有_____和_______ 9、阳离子交换树脂含____。（选填酸性基团或碱性基团） 10、不对称膜表面为_____，起_____作用；下面是_______，起________作用。 11、表征膜性能的参数主要有______和_______。 12、吸附色谱，分配色谱，离子交换色谱，凝胶色谱和亲和色谱分别依据________，___，_______,_______物化原理进行分离的。 二、选择题。（2*8） 1、反胶团是向有机溶剂中加入一定浓度（）形成的 A、水 B、盐溶液 C、有机溶液 D、表面活性剂 2、差速-区带离心中密度梯度液中最大介质密度必须()样品中粒子的最小密度。 A、小于 B、大于 C、等于 D、都可以 3、高压匀浆法适用于下列那种细胞的破碎（） A、团状或丝状菌 B、包含体 C、质地坚硬的亚细胞 D、革兰氏阴性菌 4、Ks盐析法是改变体系的（）进行盐析的方法。 A、pH B、温度 C、盐浓度 D、同时改变温度和pH 5、平衡区带离心是根据各组分（）形成区带. A、密度差 B、浓度差 C、平衡系数差 D、速度差 6、强阴离子交换剂的交换容量与pH的关系，下述哪个选项正确。（） A、随pH增大而增大 B、随pH增大而减小 C、与pH无关 D、随pH减小而增大 7、下列以压力差为推动力的膜中用于分离悬浮颗粒和病毒的是（）。 A、纳滤 B、反渗透 C、微滤 D、超滤 8、渗透是以（）为推动力的。 A、压力差 B、浓度差 C、静电引力 D、溶质分压差 三、名词解释。（3*4’） 1、双水相萃取： 2、液膜萃取： 3、RCF： 四、简答题。(34’) 1、简述生物分离工程的内容及任务。(5’) 2、简述凝聚和絮凝作用差异。（6’） 3、改善发酵液过滤特性的方法有哪些？(5’) 4画出生物分离流程与单元操作(6’) 5．、在离子交换色谱中，对pI=5.2的蛋白，选择哪种类型离子交换剂并简述理由。(6’) 6、提高亲和色谱操作容量的方法有哪些？(6’) 五、计算题。（2*7’） 姓 线 号 学 封 班 卷 试密学 大 峡 三 2007年春季学期 《生物分离工程》课程考试试卷( A 卷) 参考答案及评分标准 注意：1、本试卷共 2 页； 2、考试时间: 110 分钟 3、姓名、学号必须写在指定地方 一、是非题(对打“√”，错打“x”，每小题 1 分，共 10 分) 1、在低离子强度溶液或纯水中，蛋白质的溶解度在一定温度范围内一般随温度升 高而增大。（√） 2、等电点沉淀适用于疏水性较大的蛋白质，亲水性强的蛋白质，在水中溶解度较 大，在等电点的pH值下不容易产生沉淀。（√） 3、在膜分离操作中，不能完全透过的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近的浓 度升高，引起浓差极化。（√） 4、在双水相萃取中，蛋白质的表面疏水作用会随着盐浓度的增大而减小。（x） 5、为提高分离效果，可通过降低流速u或减小固定相粒径来降低HETP，提高理 论板数。（√） 6、在吸附操作中，疏水吸附作用随温度升高而增大。（√） 7、凝胶过滤色谱是最简单的一种复性色谱方法，其在辅助蛋白质复性方面的作用 主要基于凝胶介质对复性过程中不同尺寸的分子或聚集体的排阻作用。 （√） 8、在膜分离中，温度升高，溶液黏度降低，则截留率升高。（x） 9、有机溶剂内胶团的表面活性剂分子的亲水尾部向外，溶于有机溶剂，而疏水头 部向内，此时形成的胶团称为反胶团。（x） 10、表面活性剂对乳状液膜的稳定作用在于其明显改变相界面的表面张力，但不 是所有表面活性剂都可以用于液膜的制备。（√） 二、选择题（每小题两分，共10分） 1、在收集细胞菌体时，可供选择的离心机可以是（A B C ）；而在收集蛋白时， 一般可供选择的离心机是（C ）。 A1页 A、低速离心机 B、高速离心机 C、超速离心机 2、超滤主要用于分离或浓缩（A、B、D）；微滤主要用于分离（ C ） A、蛋白质 B、病毒 C、细胞 D、酶 3、胰蛋白酶的等电点为10.6,在PEG/磷酸盐（磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的混合物） 系统中，随pH值的增大，胰蛋白酶的分配系数（ A ） A、逐渐增大 B、逐渐减小 C、不变 D、先增后减 4、强酸性离子交换剂的滴定曲线随着氢氧化钠的加入，pH变化规律是（ A ） A、开始恒定不变，然后突然上升 B、开始恒定不变，然后突然下降 C、缓慢上升 D、无法判断 5、在吸附剂上通过化学修饰接上氨基配基，得到的离子交换剂的类型是（ B ）； 在萃取过程中加入季胺盐类表面活性剂，这类表面活性是（ C ）。 A、阳离子交换剂 B、阴离子交换剂 C、阳离子表面活性剂 D、阴离子表面活性剂 三、填空题（每空1分，共30分） 1、离心沉降是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固 体颗粒加速沉降的分离过程。该非均相分离手段不仅适用于菌体和细胞的分离手段， 而且可用于血球、胞内细胞器、病毒及蛋白质的分离。离心加速度一般是重力加速 度的r ω2倍。离心力用Z g来表示。 2、蛋白质的复性方法主要包括稀释复性、添加剂辅助复性、分子伴侣或人工分子伴 侣辅助复性、反胶团的应用、色谱柱复性等。 3、等电点沉淀法的原理是蛋白质是两性电解质，当溶液pH值处于等电点时，分子 表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，由于分子间引力，形成蛋白质聚集 体，进而产生沉淀。 4、化学萃取是利用与被萃目标物发生反应的非极性物质作为萃取剂进行萃取操作。 5、超滤是根据高分子溶质之间或高分子与小分子溶质之间相对分子量的差别进行分 离的方法。膜两侧的压力一般在0.1-1MPa之间。分离或浓度微粒的直径大小在 1-50nm。 6、实现吸附操作的主要设备有固定床、膨胀床、移动床和模拟移动床。 7、色谱（层析）是根据混合物中的溶质在两相之间分配行为的差别引起的随着流动 相移动速度的不同进行分离的方法。 二 4.一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa 时的平衡温度和汽相组成。假设为完全理想系。 苯：1n =20.7936-2788.51/（T -52.36）； 甲苯：1n =20.9065-3096.52/（T -53.67）； 对 -二甲苯：1n =20.989 1-3346.65/（T -57.84）； 解1：(1)平衡常数法。 假设为完全理想系。设t=95℃ 苯： 96.11)36.5215.27395/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ； ∴ Pa P s 5110569.1?= 甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ； ∴Pa P s 4210358.6?= 对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3=-+-=s P ； ∴Pa P s 4310702.2?= 569.11010 569.15 5 11=?== P P K s ；6358.022== P P K s 2702 .033== P P K s ∴1011.125.06358.025.02702.05.0596.1>=?+?+?=∑i i x K 选苯为参考组分：552.1011.1569.11==' K ；， 由P P K s 11=Pa P s 5110552.1?= 解得t 2=94.61℃ ∴05.11ln 2=s P ； Pa P s 4210281.6?= 19.10ln 3=s P ； Pa P s 43106654.2?= ∴2K =0.6281 3K =0.2665 ∴19997.025.02665.025.06281.05.0552.1≈=?+?+?=∑i i x K 故泡点温度为94.61℃，且776.05.0552.11=?=y ； 157 .025.06281.02=?=y ； 067.025.02665.03=?=y (2)相对挥发度法 设t=94.61℃，同上求得1K =1.552，2K =0.6281，3K =0.2665 一、名词解释 1.亲和沉淀：生物亲和作用与沉淀分离相结合的蛋白质类生物大分子 的分离纯化技术。 2.热沉淀：利用在较高温度下，热稳定性差的蛋白质发生变性沉淀的 现象，分离纯化热稳定性高的目标蛋白的方法。 等电点沉淀：在等电点时，蛋白质分子以两性离子形式存在，其分子净电荷为零(即正负电荷相等)，此时蛋白质分子颗粒在 溶液中因没有相同电荷的相互排斥，分子相互之间的作 用力减弱，其颗粒极易碰撞、凝聚而产生沉淀 4.支撑液膜：是由溶解了载体的膜相液，在表面张力作用下，也考聚合 凝胶层中的化学反应或带电荷材料的静电作用，含浸在多 孔支撑体的微孔内而制成。 5.流动液膜：也是一种支撑液膜，液膜可循环流动，可弥补膜相易流 失的缺点；膜相强制流动或减小厚度可减小传质阻力。6.亲和膜：利用亲和配基修饰的微滤膜为亲和吸附介质亲和纯化目标 蛋白质，是固定床亲和层析的变型。 7.膜生物反应器：膜分离过程与生物反应过程耦合的生物反应装置。 8.膜蒸馏：膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜 为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分 以蒸气形式透过膜孔，从而实现分离的目的。 9.渗透气化：通过渗透气化膜，在膜两侧溶质分压差的作用下，根据 溶质间透过速度的不同，并在透过侧发生气化，使液体混 合物得到分离的膜分离法。 10.透析：通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理，将小 分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。 11.萃取：利用溶质在互不相溶两相间分配系数的不同使溶质得到纯化 或浓缩的方法 12.液膜萃取：液膜是由水溶液或有机溶剂（油）构成的液体薄膜，将 与之不能互溶的液体分隔开来，使其中一侧液体中的溶质 选择性透过液膜进入另一侧，实现溶质间的分离。 13. 超临界流体：温度、压力略超过或靠近临界温度和临界压力的流体。 14.离子交换层析：利用离子交换剂为固定相，根据荷电溶质与离子交 换剂之间静电相互作用力的差别进行溶质分离的洗脱层析法。 15.凝胶过滤层析：根据蛋白质的大小和形状进行分离和纯化。 16.盐溶:分子在等电点时，相互吸引，聚合沉淀，加入少量盐离子后破 坏了这种吸引力，使分子分散，溶于水中。 盐析：蛋白质在高离子强度溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象。 17.临界胶束浓度：表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度。 18.正胶团：向水中加入表面活性剂，浓度达到一定值后，将发生表面 活性剂分子的缔合或自聚集，形成正胶团。 反胶团：向有机溶剂中加入表面活性剂，浓度超过一定值时形成反胶团。 19.蛋白质的变性作用：蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时， 发生生物活性丧失，溶解度降低等性质改变，但是不涉及一 级结构改变，而是蛋白质分子空间结构改变，这类变化称为 蛋白质变性作用。 20.生物亲和作用：生物分子间的特异性作用，生物分子能在某种情况 下能够识别特定物质并与之吸引结合的一种现象。 生物分离工程答案 【篇一：生物分离工程答案卷】 -解吸…），达到分离的目的。 生物本科函授《生物分离工程》考试试卷 命题人：沈洁审核人： 二、选择(每题1分，共20分。) 1．hplc是哪种色谱的简称（c）。 a．离子交换色谱 b.气相色谱 c.高效液相色谱 d.凝胶色谱 2．针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是（ c ）。 a.凝胶过滤 b.离 子交换层析 c.亲和层析 d.纸层析 3．盐析法沉淀蛋白质的原理是（ b ） a.降低蛋白质溶液的介电常 数 b.中和电荷，破坏水膜 c.与蛋白质结合成不溶性蛋白 d.调节蛋白 质溶液ph到等电点 4．适合小量细胞破碎的方法是（ b ） 高压匀浆法 b.超声破碎法 c.高速珠磨法 d.高压挤压法 5．基因工 程药物分离纯化过程中，细胞收集常采用的方法（ c ） a．盐析 b. 超声波 c.膜过滤 d.层析 6．氨基酸的结晶纯化是根据氨基酸的（ a ）性质。 a.溶解度和等 电点 b.分子量 c.酸碱性 d.生产方式 7．人血清清蛋白的等电点为4.64，在ph为7的溶液中将血清蛋白 质溶液通电，清蛋白质分子向（a） a.正极移动； b.负极移动； c.不移动； d.不确定。 8．凝胶色谱分离 的依据是（ b ）。 a.固定相对各物质的吸附力不同 b.各物质分子大小不同 c.各物质在流动相和固定相中的分配系数不同 d.各物质与专一分子 的亲和力不同 9．用来提取产物的溶剂称（ c ）。 a.料液 b.萃取 液 c.萃取剂 d.萃余液。 一、名词解释(每题2分，共20分) 1.凝聚：在电解质作用下，破坏细胞菌体和蛋白质等胶体粒子的分 散状态，使胶体粒子聚集的过程。 2.过滤：是在某一支撑物上放过滤介质，注入含固体颗粒的溶液， 使液体通过，固体颗粒留下，是固液分离的常用方法之一。 3.萃取过程：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的 4.反渗析：当外加压力大于渗透压时，水将从溶液一侧向纯水一侧 移动，此种渗透称之为反渗透。 《生物分离工程》题库+答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 《生物分离工程》题库 一、填充题 1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除，I 产物分离，P 纯 化和P 精制； 2. 发酵液常用的固液分离方法有过滤和离心等； 3. 离心设备从形式上可分为管式，套筒式，碟片式等型式； 4. 膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为微 滤膜，超滤膜，纳滤膜和反渗透膜； 5. 多糖基离子交换剂包括离子交换纤维素和葡聚糖凝胶离子 交换剂两大类； 6. 工业上常用的超滤装置有板式，管式，螺旋式和中空纤维式； 7. 影响吸附的主要因素有吸附质的性质，温度，溶液pH值，盐 的浓度和吸附物的浓度与吸附剂的用量； 8. 离子交换树脂由网络骨架（载体），联结骨架上的功能基团（活 性基）和可交换离子组成。 9. 电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是引发剂（提供催化丙烯酰 胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基）； 甲叉双丙烯酰胺的作用是交联剂（丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双 丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长 链）； TEMED的作用是增速剂（催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯 酰胺和双丙烯酰胺的聚合）； 10 影响盐析的因素有溶质种类，溶质浓度， pH 和温度； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有自然起晶法，刺激起晶法和晶种起晶法； 12.简单地说离子交换过程实际上只有外部扩散、内部扩散和化学交换反 应三步； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir 吸附方程，其形式为c K c q q 0+= 14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的，而流动相是 极性强 的；常 用的固定相有C 8 辛烷基 和 十八烷基C 18 ；常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ； 15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度和扩散系数 ，与液体有相似的 密度 ； 16.离子交换树脂的合成方法有 加聚法 和 逐步共聚法 两大类； 17.常用的化学细胞破碎方法有 渗透冲击法 ， 酶消化法，增溶法 ， 脂溶法 和 碱处理法 ； 18.等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其 等电点 的不同； 19.离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有 静态洗脱 和 动态洗 脱 ； 20.晶体质量主要指 晶体大小 ， 形状 和 纯度 三个方面； 21.亲和吸附原理包括 配基固定化 ， 吸附样品 和 样品解析 三步； 22.根据分离机理的不同，色谱法可分为 吸附、离交、亲和、凝胶过滤色谱 23.盐析实验中用于关联溶质溶解度与盐浓度的Cohn 方程为 lgS=β-K s I ；当 在 一定pH 和温度下，改变体系离子强度（盐浓度）进行盐析的方法 称为Ks 盐析法；当 在一定离子强度下，改变pH 和温度进行盐析 称为β盐析法； 24.蛋白质分离常用的色谱法有 免疫亲和色谱法， 疏水作用色谱法 ， 金属 螯合色谱法 和 共价作用色谱法 ； 25.SDS-PAGE 电泳制胶时，加入十二烷基磺酸钠（SDS ）的目的是消除各种待分 离蛋白的 分子形状 和 电荷 差异，而将 分子量 作为分离的依据； 26.常用的蛋白质沉析方法有 等电点沉析法， 盐析法 和 有机溶剂 生物分离工程期末复 习资料 第一章 1．生物分离工程的一般过程 P4 答：①发酵液的预处理主要采用凝聚和絮凝等技术来加速固相，液相分离，提高过滤速度。过滤、离心是其最基本的单元操作。 ②产物的提取采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作。 ③产物的精制常采用色谱分离技术，有层析、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱。 ④成品的加工处理浓缩、结晶、干燥 第二章 一、概念： 1.发酵液的预处理：指采用凝聚和絮凝等技术来加速固相、液相分离，提高过滤速度。 2.凝集（凝聚）：指在投加的化学物质（如水解的凝聚剂，铝、铁的盐类或石灰等）作用 下，发酵液中的胶体脱稳并使粒子相互凝集成为1mm大小块状絮凝体的过程。 3.絮凝：指某些高分子絮凝剂能在悬浮粒子之间产生桥梁作用，使胶粒形成粗大絮凝团的过 程。 4.离心分离：指在离心场的作用下，将悬浮液中的固相和液相加以分离的方法。主要用于 颗粒较细的悬浮液和乳浊液的分离。（分为差示离心、均匀介质离心、密度梯度离心、等密度梯度离心和平衡等密度离心。） 5.等电点沉淀法：利用蛋白质等两性化合物在等电点时溶解度最低，易产生沉淀的性质，用 酸化剂或碱化剂调节发酵液的pH，使其达到菌体蛋白的等电点而产生沉淀。 二、填空： 1、按过滤时料液流动方向的不同，分为常规过滤和错流过滤。 2、可溶性杂蛋白的去除法包括：等电点沉淀法、热处理法、化学变性沉淀法和吸附法 三、问答 1、发酵液的一般特征？ ①组成大部分为水； ②发酵产物的浓度较低； ③发酵液中的悬浮固形物主要是菌体和蛋白的胶状物； ④含有培养基中的残留成分，如无机盐类、非蛋白质大分子及其降解产物； ⑤含有其他少量代谢副产物； ⑥含有色素、毒性物质。热原质等有机杂质。 2、常用的絮凝剂有什么？ 无极絮凝剂：Al 2(SO 4 ) 3 ·18H2O (明矾)、氯化钙、氯化镁碱式氯化铝、高分子无机聚合物等。生物分离工程期末考试试卷B
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