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
速度不一样，亲和力大的稀土向下流动快，结果先到达出口端,达到分离的目的.
3. 计算0.01mol/L 的FeCl 3溶液中（其中加入了足量的HClO 4以防水解）各组风的浓度。已知Fe (Ⅲ)-Cl-配合体系中逐级稳定常数为：k1=
4.2, k2=1.3, k3=0.04, k4=0.012 (25℃,μ=1.0) Fe 3++Cl - FeCl 2+
[][][]
2.4132==-
+
+Cl Fe FeCl k FeCl 2++Cl - Fe +
2
Cl
[][][]
3.1222==-
+
+Cl FeCl FeCl k
Fe +
2Cl
+Cl - Fe
3Cl
[]
[][]04
.032
3==
-
+Cl FeCl FeCl k
Fe
3Cl +Cl - Fe
-
4Cl
[][][]
012.043
4
==-
-Cl FeCl FeCl k
[][][][][][][][][][]
[][][][]
01
.01*2*3*41*2*31*21433
32
3334
3
2
23=++++=++++-+
-+
-+
-++-++
+Cl Fe k k k k Cl Fe k k k Cl Fe k k Cl Fe k Fe FeCl FeCl FeCl FeCl Fe
[][][][][]
-++
-
++++4
3
2
2432FeCl FeCl FeCl FeCl Cl
[][
][][][]
[][][][]
01
.01*2*3*4*41*2*3*31*2*214
33
32
33=++++=-+
-+
-+
-
+
-
Cl Fe k k k k Cl Fe k k k Cl Fe k k Cl Fe k Cl
[][][][][][]13
-2.51E 09-2.09E 06-5.24E 0403.401
.00359.94
3223===-==-=-++-
+FeCl FeCl FeCl E FeCl Cl E Fe
4. 简述液膜的结构、分离过程及其应用
百度
它利用选择透过性原理，以膜两侧的溶质化学浓度差为传质动力，使料液中待分离溶质在膜内相富集浓缩，分离待分离物质。
基本概念
一种以液膜为分离介质，以浓度差为推动力的膜分离操作。液膜分离涉及三种液体：通常将含有被分离组分的料液作连续相，称为外相；接受被分离组分的液体，称为内相；成膜的液体处于两者之间，称为膜相。在液膜分离过程中，被分离组分从外相进入膜相，再转入内相，浓集于内相。如果工艺过程有特殊要求，也可将料液作为内相，接受液作为外相。这时被分离组分的传递方向，则从内相进入外相。液膜分离与液
液萃取虽然机理不同，但都属于液液系统的传质分离过程。液膜分离也有称为液膜萃取的。水溶液组分的萃取分离，通常需经萃取和反萃取两步操作，才能将被萃组分通过萃取剂转移到反萃液中。液膜分离系统的外相、膜相和内相，分别对应于萃取系统的料液、萃取剂和反萃剂。液膜分离时三相共存，使相当于萃取和反萃取的操作在同一装置中进行，而且相当于萃取剂的接受液用量很少。
1）液膜的结构：液膜是由一层很薄的液体组成，该液体可以是水溶液也可以是有机溶液。液膜把两个组成不同又可以互溶的溶液隔开，而组成液膜的溶液与这两个溶液是不互溶的。被隔开的两相中的一些组分可以通过液膜的选择渗透或转移来达到分离的目的。 液膜结构：
② 开两个水溶液的液膜是有机溶液，常用W/O/W 即“水相/有机相/水相”来表示； ②隔开两个有机溶液的液膜是水溶液，即用O/W/O 即“有机相/水相/有机相”来表示。 （2）分离过程包括：制乳化液、传质、澄清、破乳等步骤 。
即：首先将选择好的膜溶剂、表面活性剂、流动载体和膜增强剂以及待包封的内相试剂制成油包水或水包油型乳状液。再将此乳状液加入料液相中形成W/O/W 或O/W/O 型乳化液。其中间一层即为液膜。料液中的待分离溶质便 通过液膜渗入内相。经过一定时间后，经澄清，实现乳状液与料液的分相，富集了待分离组 分的乳化液经破乳后回收内相浓缩液。而膜相物质仍可返回去重新作为成膜物质循环使用。 （3）废水处理：除去水中的有害金属离子和有毒有机物。 湿法冶金：应用前景好。
医学上：用途广泛，液膜 人工肾等用于临床外，还可以做成液膜解毒剂及缓释药物。液膜解毒剂是用膜内包裹的药剂 捕集膜外有毒物质。若将药物包在膜内就可以做成缓释药。 在药物的分离上，如对生物碱、黄连素、氨基酸的分离纯化很有用。
制备新型固定化酶：将酶包在液滴内即成。主要用于生化反应，也可以将外相中酶的底物转移到内相实现分离
5.设计分离工艺：
（4） 图（a ）为A 、B 、C 三种酶在AOT 反胶团溶液中溶解度随pH 变化的关系曲线，请设计用反
胶团萃取来分离这三种酶的工艺路线。
（5） 图（b ）为某有机物D 在超临界CO 2中溶解度随压力变化的关系曲线（温度50℃），请设计
用超临界CO 2萃取从含D 的固体物料分离提取D 的工艺路线。
A B 溶解率/%
pH 溶解度/（g /L )
P/MPa
(a) (b)
（1） 通过调节PH 来实现分离。先把PH 调为9，A 酶的溶解度很小，保留在水相中而与其它两种酶分
离，把相分离后得到的反胶团相（含B 、C 两种酶）的PH 调到11，B 酶的溶解度很小被反萃取到水相，而C 酶留在反胶团相中。C 酶预PH 值为13的水相接触后，将C 酶饭萃至水相中。
图（b ）为某有机物D 在超临界CO 2中溶解度随压力变化的关系曲线（温度50℃），请设计用超临界CO 2萃取从含D 的固体物料分离提取D 的工艺路线。
6. 阅读以下材料并回答问题（20分）
一种乳状液膜萃取提取铜的工艺
乳状液制备：以20%（重量）ENJ-3029（分子量为2000的聚酰胺衍生物）作表面活性剂和加强剂，10%（重量）Lix64N为载体，88%Sioon（异烷烃）为溶剂组成膜相溶剂，按O/W比2/19重量比）滴加反萃剂（Cu30g/L，H2SO4150g/L），在室温下以1000-2000r/min搅拌停留10-20min。
制备好的乳状液与料液（2.5g/Lcu, pH=2.0）以流比2/1（W：300ml/min，O：150ml/min）泵入第一个混合室，混合液依次通过四个混合室，从最后一个混合室溢流到澄清室，在此两相分离，萃余液排放，含富铜液的乳状液流入静电破乳器。铜的萃取率可达98%。
问：（1）分别写出内相、膜相、外相的组成。
内相:外相：含Cu2+的料液，乳状液滴内相：包含较高浓度的酸膜中流动载体：Li×64N(以HA表示) （2）膜相添加表面活性剂的原因?
答：能显著改变液体表面张力或两相间界面张力的物质，是制造液膜固定油水分界面的最重要组分（3）如果改成普通溶剂萃取法，画出简单流程图。参与萃取的水相和有机相组成分别是什么？参与反萃的水相组成，有机相大概组成？
参与萃取的水相是含铜的料液，有机相是LIX984+煤油,反萃取的水相是废电解质，有机相是富铜液。
（4）乳状液膜法萃取效率高于普通溶剂萃取法的原因是？
传质推动力大，速率高，且试剂用量少。液膜的选择性好。液膜萃取可同时实现萃取和反萃取。液—液萃取分离法又称溶剂萃取分离法，简称萃取分离法。这种方法是利用与水不相混溶的有机溶剂同试液一起震荡，这时，一些组分进入有机相中，另一些组分仍留在水相中，从而达到分离富集的目的，液膜萃取技术结合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点,是一种新型的膜分离方法.液膜是乳状液滴分散在另一水相或油相中聚集成平均直径为1mm的聚集体时形成的(W/O)/W或(O/W)/O型复相乳液体系。在前一种情况,两种不同的水相(分别称为内相、外相)被一层油膜隔开,后一种情况是两种不同的油相被一层水膜隔开,液膜本身的厚度为1～10Lm。由于液膜的厚度只有人工固体薄膜的十分之一,所以物质穿过液膜的迁移速度更快。液膜萃取就是利用液膜的选择透过性,使料液中的某些组分透过液膜进入接受液,然后将三者各自分开,从而实现料液组分的分离。液膜萃取过程是由三个液相所形成的两个相界面上的传质分离过程,实质上是萃取与反萃取的结合。
（1）外相：pH=2.0的2.5g/L Cu料液
膜相：以20%（重量）ENJ-3029（分子量为2000的聚酰胺衍生物）作表面活性剂和加强剂，10%（重量）
Lix64N为载体，88%Sioon（异烷烃）为溶剂组成膜相
内相：含Cu 3.Og/L和含H2SO4 150g/L的溶液
（2）能显著改变液体表面张力或两相间界面张力的物质，是制造液膜固定油水分界面的最重要组分。（3）
（4）液膜萃取是一项新的萃取技术。以水为连续相，分散以表面活性剂和有机相包覆有水相内核的液滴，形成一乳状液。在外水相中某些组分被液滴外的有机相萃取后进入液滴内的水相，实现萃取分离。由于液滴的直径只几微米，液膜的比表面大，加以被萃取组分很快从有机相转入内水相，传质推动力大、传质不受外水相与表机相平衡浓度的限制，故萃取效率很高。
7. 为下列分离过程选择分离技术（可以不止一项），并说明理由：
（6）玫瑰花中提取玫瑰精油；
（7）从含铜工业废水中回收铜；
（8）稀土元素的分离；
8. 列举三种溶剂萃取体系，并说明其特点、典型萃取剂及其应用
1.中性配合萃取体系
这一萃取体系的特点是：①被萃取物是中性分子，如RE(NO3)3(RE代表任何一个稀土元素)，虽然它在水相中可能以RE3+,RE(NO3)2+,RE(NO3)3等各种存在形式，但被萃取的却是中性分子，②萃取剂是含有适当配位基团的中性分子，如：TBP（磷酸三丁酯）；③萃取剂与被萃取物结合生成中性络合物。
典型的萃取剂：中性含磷萃取剂，如三苯氧基膦是一个对Cu+具有良好选择性的中性含磷萃取剂。（2）酸性络合萃取体系
萃取剂通常是既溶于水又溶于有机溶剂的有机酸HA。被萃取溶质通常都是金属阳离子，能与有机酸形成配合物或螯合物。
典型的萃取剂：螯合萃取剂，如十二烯基-8-羟基喹啉(kelex-100)是铜的优良萃取剂
（3）离子缔合萃取体系
是指阴离子和阳离子在水相中相互缔合后进入有机相的体系。在多数情况下，被萃取金属离子以配阴离子的形式存在于水溶液中，加入阳离子萃取剂后，形成离子缔合物。相反情况也有。
被萃取物以多种形式被萃取，如形成非溶剂化配位盐、溶剂化配位盐、阴离子配合物等，离子缔合萃取平衡比较复杂，定量处理比较困难。
典型的萃取剂：胺类萃取剂，如叔胺对硫酸铀酰的萃取。
酸性络合萃取体系（特点）
1、萃取剂为有机弱酸P204 P507 RCOOH
2、被萃取的金属以阳离子形式被萃取RE3+
3、萃取机理属于阳离子交换中性络合萃取剂
中性络合萃取体系
1、被萃取物为中性分子 RE(NO3)3 、UO2(NO3)3 、Th(NO3)3
2、萃取剂为中性分子TBP P350
3、萃取物为中性溶剂络合物RE(NO3)3·3P350
离子缔合萃取体系
1、萃取剂为碱性萃取剂
2、被萃取的金属以络阴离子形式被萃取
3、萃取机理是以离子缔合体形式被萃取或者为阴离子交换萃取
9.计算当相比为0.75时、D分别等于0.1，1，10，20和50时的萃取率E
两项的体积F = V(水) / V（有）即是相比；分配比D、萃取百分E%：E% = [D/(D+F)]x100%
10. 离子交换树脂的结构如何？交联聚苯乙烯磺酸树脂是如何制成的？
分析乳状液膜萃取比常规溶剂萃取的萃取效率高很多的原因，以及其实际应用的技术瓶颈
简述超临界流体萃取的特点、典型流程及其应用
1)离子交换树脂的结构如何？交联聚苯乙烯磺酸树脂是如何制成的？
答：离子交换树脂是一类带有可离子化基团的三维网状高分子。由三部分组成：（1）三维空间结构的网络骨架；（2）骨架上连接的可离子化的功能基团；（3）功能基团上吸附的可交换的离子。
将苯乙烯与二乙烯苯用悬浮聚合法制成圆球形的共聚物。用浓硫酸或氯磺酸磺化共聚物制成
离子交换树脂. 磺化前应先将树脂在三氯乙烯溶剂中溶胀再在室温下进行磺化, 这样就可以使硫酸分子容易渗入树脂内部, 磺化比较均匀, 磺化时间可以缩短, 磺化温度可以降低, 树脂颗粒不易破裂.
2) 分析乳状液膜萃取比常规溶剂萃取的萃取效率高很多的原因，以及其实际应用的技术瓶颈
答、液膜萃取是一项新的萃取技术。以水为连续相，分散以表面活性剂和有机相包覆有水相内核的液滴，形成一乳状液。在外水相中某些组分被液滴外的有机相萃取后进入液滴内的水相，实现萃取分离。由于液滴的直径只几微米，液膜的比表面大，加以被萃取组分很快从有机相转入内水相，传质推动力大、传质不
化工分离过程试题库(复习重点) 第一部分填空题 1、分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。 2、分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）来表示。 3、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）。 4、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。 5、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。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 7、吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 8、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。 9、对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡算）计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平衡方程）计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难）的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据（表面吸附）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选择渗透作用）原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。 15、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质）。 17、Lewis 提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 18、设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示( Ni=Nv-Nc即设计变量数=独立变量数-约束关系 ) 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 20、温度越高对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V = SL）。 23、精馏有（两个）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、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）。 25、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。 27、常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶）出来。
［例2-3］ 求含正丁烷（1）0.15、正戊烷（2）0.4、和正已烷（3）0.45（摩尔分数）之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度 a. 解：因各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液， K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高，可使用烃类的 p －T －K 图（见图 2-1）。 假设 T ＝ 50℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126 说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805 .076 .03==∑=i G y K K 。查p-t-k 图t 为58.7, 再设 T ＝ 58.7℃，重复上述计算得 故泡点温度为 58.7℃。 解：B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25 正已烷 0.45 0.65 0.692 1978.0≠=∑=∑∴i i i K y x 选正戊烷为参考组分，则 56.1978.06.14=?=∑?=i G x K K 由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃ K 1=4，K 2=1.56， K 3=0.6， 1053.175.0267.00375.0≈=++=∑ =∑∴i i i K y x
故混合物在78℃。 ［例2-7］ 进料流率为 1000kmol/ h的轻烃混合物，其组成为：丙烷 (1)30% ；正丁烷 (2)10% ；正戊烷 (3)15% ；正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。 解：该物系为轻烃混合物，可按理想溶液处理。由给定的T 和p ，从p - T - K 图查K i ，再采用上述顺序解法求解。 (1)核实闪蒸温度 假设50℃为进料泡点温度，则 假设50℃为进料的露点温度，则 说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。 (2)求Ψ ，令Ψ 1 =0.1(最不利的初值) =0.8785 因f (0.1)>0，应增大Ψ 值。因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ 的一个方程: 计算R - R 方程导数公式为：
分离工程课后习题答案-刘家祺
分离工程习题 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： 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
MESH方程。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分 配组分，轻组分为分配组分，存在着两个 恒浓区，出现在精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时， 加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的 相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质 速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸 收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相 分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组 分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η； 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效 率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶 剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜 分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单 级分离基本关系式。 ——相平衡常数； 式中： K i ψ——气相分 率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立
三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是什么 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中， 一般关键组分与非关键组分在顶、釜的 分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为 什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高 热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔 底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的 热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对 于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力 学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求 已知：94℃时P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃ 下形成共沸物，共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求 该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸 收率可达到多少。
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；
2007 —2008 学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷（A 卷）答案及评分标准 二、选择题（本大题20分，每小题2分） 1、由1-2两组分组成的混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为 11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为 ' 1'1,y x ，则 （ C ） （A ）1'1x x >和 1'1y y > （B ）1'1x x <和1'1y y < （C ）1'1x x =和1'1y y = （D ）不确定 2、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态给定之后，经自由度分析，只剩下一个自由度由闪蒸罐确定，则还应该确定的一个条件是 （ D ） （A ）闪蒸罐的温度 （B ）闪蒸罐的压力 （C ）气化率 （D ）任意选定其中之一 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则 （ A ） （A ）21t t = （B ）21t t > （C ）21t t < （D ）不能确定 4、用郭氏法分析可知理论板和部分冷凝可调设计变量数分别为 （ A ） （A ）1，1 （B ）1，0 （C ）0，1 （D ）0，0 5、如果二元物系有最高压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是 （ A ） （A ）正偏差溶液 （B ）理想溶液 （C ）负偏差溶液 （D ）不一定 6、用纯溶剂吸收混合气中的溶质，逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y 1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y 2和吸收率的变化为 （ C ） （A ）y 2上升，下降 （B ）y 2下降，上升 （C ）y 2上升，不变 （D ）y 2上升，变化不确定 7、逆流填料吸收塔，当吸收因数A 1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡 （ B ） (A) 塔顶 (B)塔底 (C)塔中部 (D)塔外部 8、平衡常数较小的组分是 （ D ） （A ）难吸收的组分 （B ）较轻组份 （C ）挥发能力大的组分 （D ）吸收剂中的溶解度大 9、吸附等温线是指不同温度下哪一个参数与吸附质分压或浓度的关系曲线。 （ A ） (A) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量 10、液相双分子吸附中，U 型吸附是指在吸附过程中吸附剂 （ A ） (A) 始终优先吸附一个组分的曲线 (B) 溶质和溶剂吸附量相当的情况 (C) 溶质先吸附，溶剂后吸附 (D) 溶剂先吸附，溶质后吸附
《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
一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量 ，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分配组分，轻组分为分配 组分，存在着两个恒浓区，出现在 精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时，加入溶剂后，溶剂与组分 1形成具有较强 正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想 溶液 ，可提高组分1对2的相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度，增强因子E 的定义是 化学吸收的液相分传质系数（k L ）/无化学吸收的液相分传质系数（k 0L ） 。 5. 对普通的N 级逆流装置进行变量分析，若组分数为C 个，建立的MESH 方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 6. 热力学效率定义为=η ； 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效率必定 于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂 的性质，对溶液施加 压力，克服 溶剂的渗透压 ，是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。 1(1) 0(1) 1c i i i i z K K ψ=-=-+∑ 式中： K i ——相平衡常数； ψ——气相分率（气体量/进料量） 。 2. 精馏塔第j 级进出物料如图1，建立MESH 方程。
— 三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡？相平衡常数的定义是什么？ 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。 热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中，一般关键组分与非关键 组分在顶、釜的分配情况如何？ 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流？ 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高热力学效率？ 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些？ （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯0.6（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在101.3kPa下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求？ 已知：94℃时P10=152.56kPa P20=61.59kPa 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃下形成共沸物，共沸组成X2=0.65(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = = 求该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷0.50、丙烷0.4、丁烷0.1（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=1.26，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸收率可达到多少。
二、选择题（本大题20分，每小题2分） 1、由1-2两组分组成的混合物，在一定T 、P 下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为 11,y x ，若体系加入10 mol 的组分（1），在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为 '1'1,y x ，则 （ C ） （A ）1'1x x >和 1'1y y > （B ）1'1x x <和1'1y y < （C ）1'1x x =和1'1y y = （D ）不确定 2、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态给定之后，经自由度分析，只剩下一个自由度由闪蒸罐确定，则还应该确定的一个条件是 （ D ） （A ）闪蒸罐的温度 （B ）闪蒸罐的压力 （C ）气化率 （D ）任意选定其中之一 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相 应的露点为2t ，则 （ A ） （A ）21t t = （B ）21t t > （C ）21t t < （D ）不能确定 4、用郭氏法分析可知理论板和部分冷凝可调设计变量数分别为 （ A ） （A ）1，1 （B ）1，0 （C ）0，1 （D ）0，0 5、如果二元物系有最高压力恒沸物存在，则此二元物系所形成的溶液一定是 （ A ） （A ）正偏差溶液 （B ）理想溶液 （C ）负偏差溶液 （D ）不一定 6、用纯溶剂吸收混合气中的溶质，逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y 1上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y 2和吸收率的变化为 （ C ） （A ）y 2上升，下降 （B ）y 2下降，上升 （C ）y 2上升，不变 （D ）y 2上升，变化不确定 7、逆流填料吸收塔，当吸收因数A 1且填料为无穷高时，气液两相将在哪个部位达到平衡 （ B ） (A) 塔顶 (B)塔底 (C)塔中部 (D)塔外部 8、平衡常数较小的组分是 （ D ） （A ）难吸收的组分 （B ）较轻组份 （C ）挥发能力大的组分 （D ）吸收剂中的溶解度大 9、吸附等温线是指不同温度下哪一个参数与吸附质分压或浓度的关系曲线。 （ A ） (A) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量
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
2013化工分离过程期中考试试题答案 一、填空题（每空1分，共20分） 1. 传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 2. 分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。 3. 汽液相平衡是处理（传质分离）过程的基础，相平衡的条件是（各相温度压力相等，各组分在每一相中的化学位相等）。 4. 当混合物在一定的温度、压力下，进料组成z i 和相平衡常数K i 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。 5. 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。 6. 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。 7. 最低恒沸物，压力降低使恒沸组成中汽化潜热（小）的组分增加。 8. 萃取精馏中塔顶产品不合格时，经常采取（增加萃取剂用量）或（减小进料量）的措施使产品达到分离要求。 9. 吸收有（1个）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 10.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）和（用蒸馏塔）。 二、单项选择题（每小题1分，共10分） 1. 吸收属于（A ） A.平衡分离；B.速率分离；C.机械分离；D.膜分离。 2. 计算溶液泡点时，若∑=>-C i i i X K 101，则说明（C ） A. 温度偏低； B. 正好泡点； C. 温度偏高。 3. 如果体系的汽相为理想气体，液相为非理想溶液；则相平衡常数可以简化表示为 （ D ） A. L i i V i K φφ= B. s i i P K P = C. $$L i i V i K φ φ= D. s i i i P K P γ= 4. 汽液相平衡K 值越大，说明该组分越（ A ） A.易挥发； B.难挥发； C.沸点高； D.蒸汽压小。 5. 如果塔顶采用全凝器，计算塔顶第一级的温度可以利用方程（ B ） A.泡点方程； B.露点方程； C. 闪蒸方程； D.相平衡方程。 6. 计算在一定温度下与已知液相组成成平衡的汽相组成和压力的问题是计算（ B ） A.泡点温度； B.泡点压力； C.等温闪蒸； D.露点压力。 7. 精馏中用HNK 表示（ C ） A. 轻关键组分； B. 重关键组分； C. 重非关键组分； D. 轻非关键组分。 8. 以下描述中，不属于萃取精馏中溶剂的作用的是（ D ）
第一章绪论 1、何为生化分离技术？其主要研究那些容？ 生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。 2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？ 一般说来，生化分离过程主要包括4个方面：①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化(提取)，常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化(精制)，常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。 3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？ 特点：1、目的产物在初始物料（发酵液）中的含量低；2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外，还有大量的细胞及碎片、其他代物（几百上千种）、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低，易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高 重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中。唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50％以上；在产品的成本构成中，分离与纯化部分占总成本的40～80％；精细、药用产品的比例更高达70～90％。显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。 4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？
它们之间有联系。①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合，为了利于目的产物的分离与纯化，上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件，例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基，不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。发酵-分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。 5、为何生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？ 第二章预处理、过滤和细胞破碎 1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？ 目的：改变发酵液的物理性质，加快悬浮液中固形物沉降的速率；出去大部分可溶性杂质，并尽可能使产物转入便于以后处理的相中(多数是液相)，以便于固液分离及后提取工序的顺利进行。 方法：①加热法。升高温度可有效降低液体粘度，从而提高过滤速率，常用于粘度随温度变化较大的流体。控制适当温度和受热时间，能使蛋白质凝聚形成较大颗粒，进一步改善发酵液的过滤特性。使用加热法时必须注意加热温度必须控制在不影响目的产物活性的围，对于发酵液，温度过高或时间过长可能造成细胞溶解，胞物质外溢，而增加发酵液的复杂性，影响其后的产物分离与纯化； ②调节悬浮液的pH值，pH直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH可以改善其过滤特性；③凝聚和絮凝；④使用惰性助滤剂。 2、何谓絮凝？何谓凝聚？何谓混凝？各自作用机理是什么？ 3、常用的凝聚剂有哪些？常用的絮凝剂有哪些？
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。
分离工程习题 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/cm3；M为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm3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 （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 u3+1+1+2 = 7 N v u = 54 设计变量：回流比，馏出液流率。 第二章 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
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
分离工程题库和答案
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（）。