分离工程习题与思考题

分离工程课程 思考题1．气液相平衡系统分几类？各类相应的i K 的计算式怎样？2．工程计算中求取相平衡常数的常用途径有哪两条？各自的i K 计算式怎样？3．应用状态方程计算L i ϕ和V i ϕ的方程相同，那么如何确定算得的结果是L i ϕ和V i ϕ？4．现有乙烷，丙烷和异丁烷组成的三元混合物，采用SRK 状态方程计算它们的相平衡常数i K ,试问需要查取哪些基础数据才能计算它们的i K ?5．现有乙醇，水，正丙烷组成的三元混合物，采用Wilson 活度系数和Virial 方程计算气相逸度系数，试问需要查取哪些基础数据才能计算它们的i K ？6．何谓真实气体的理想溶液？当气液两相均可作为理想溶液处理时，i K 取决于哪些因素？7．以局部组成概念为基础的活度系数方程用来预计多元系的气液平衡，比起Wohl 型一类方程有哪些优点？8．教材介绍的泡点计算的框图用来计算压力不十分高系统泡点十分有效，试分析原因。

9．如何比较简单地判别一个混合物状态？试归纳相态判别的关系式。

10.等温闪蒸计算机的计算，采用目标函数何迭代变量是什么？用它们有什么优点？11．构成一个计算机计算的要点是什么？试以Wang - Hanke 法为例进行剖析并由此说明算法的局限性。

12．试推导多级分离过程的MESH 方程组。

13．三对角线的BP 法何SR 法的框图怎样？两法各自适用的物系是哪些？14．精馏塔的操作压力的上，下限各由什么因素决定？增大操作压力对分离效果和能耗有何影响？15．何谓关键组分？精馏分离的多元混合物可能含有哪些组分？16．有A ，B ，C ，D （以挥发度递减次序排列）四组分组成的料液加入精馏塔中进行分离。

试对A ，B : B ，C 或C ，D 是轻重关键组分时，塔在m R 下操作时塔中的恒沸区位置进行分析。

因为什么组分的变化而引起恒浓区位置的变化？17．估算精馏塔塔顶和塔底产品的量和组成有哪两种方法？各自的基本假定有哪些？18．试应用教材中推导的s /12α计算式（式2－175），说明萃取精馏中溶液的作用。

第一章绪论1.分离工程的定义、作用及分类？2.何为“清洁工艺”？与分离工程有何关系？3.按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为那两类？4.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。

试比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。

5.请列举至少4种速率分离过程，并说明其推动力及传递机理。

第二章单级平衡过程1.相平衡常数相关的概念？（K、α、β）2.相平衡关系可用几种方法来表达？3.什么叫泡点、露点？如何计算？设计精馏塔时各处温度如何处理？4.活度系数法计算气液平衡常数的简化形式？5.怎样判断混合物在指定T，P下的相态？若为两相区其气化率和气液相组成怎样计算？第三章多组分多级分离过程分析与简捷计算第一、二节设计变量、多组分精馏1. 基本概念：设计变量；清晰分割；关键组分/非关键组分；分配组分/非分配组分；逆行精馏；最小回流比；全回流意义。

2. 单元及装置设计变量计算及变量组的指定。

3. 如何确定最小回流比和最少理论板数？相应的方程及条件？4. 总结简捷法计算精馏塔的步骤。

第三节萃取精馏和共沸精馏1. 基本概念：特殊精馏；萃取精馏；共沸精馏。

2. 萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。

3. 溶剂的作用？选择时考虑因素？4. 萃取精馏特点？其流量、浓度分布特点？5. 共沸精馏的基本原理？6. 理想共沸剂的要求？共沸剂用量的确定？7. 分离均相共沸物的双塔双压法流程及二元非均相共沸精馏流程。

8. 请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。

第四节吸收和蒸出过程1. 基本概念：吸收因子/蒸出因子2. 吸收的分类？吸收塔内组分分布特点？3. 平均吸收因子法计算吸收过程。

4. 简述精馏和吸收过程的主要不同点。

第六章第三节分离顺序的选择确定分离顺序的经验法有哪些？第七章其他分离技术1.催化精馏实质是什么？有何特点？2.简述溶液结晶过程。

3.常用的固体吸附剂有哪些？简述两床变压吸附过程。

4.膜分离定义是什么？举例说明膜分离在工业上的运用。

复习思考题（一）填空题1、常用的汽液相平衡关系为（）。

2、相对挥发度的定义为两组分的（）之比，它又称为（）。

3、活度系数方程中A可用来判别实际溶液与理想溶液的（）。

4、一定压力下加热液体混合物，当液体混合物开始汽化产生第一个汽泡的温度叫（）。

5、一定温度下压缩气体混合物，当开始冷凝产生第一个液滴时的压力叫（）。

6、计算泡点温度时，若£k,x,>i温度应调（）。

7、在分离流程中常遇到的部分汽化和冷凝过程属（）。

8、单级分离是指两项经（）后随即分离的过程。

9、若组成为z,•的物质，£ z < 1时其相态为（）。

10、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（）。

（二）选择题1、平衡常数计算式K「=P；/p在（）条件下成立。

a.气相是理想气体，液相是理想溶液b.气相是理想气体，液相是非理想液体c.气相是理想溶液，液相是理想溶液d.气相是理想溶液，液相是非理想溶液2、汽液相平衡K值越大，说明该组分越（）oa,易挥发 b.难挥发 c.沸点高 d.蒸气压小3、当汽相为理想气体混合物，液相为非理想液体时，其汽液相平衡关系为（）。

A V八Ia.Py,=P,°x,b.c. Py,=Y,.P,0^.d. P（p y=P（pi4、关于溶液的蒸汽压大小说法正确的是（）oa,只与温度有关 b.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关c.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关d.与上述因素均无关5、当把一个气体溶液冷凝时，开始产生液滴的点叫作（）。

a.露点b.临界点c.泡点d.峪点6、计算溶液泡点时，若则Z K,X,T>0说明（）。

a.温度偏低b.正好泡点c.温度偏高d.正好露点7、在一定温度和压力下，由物料组成计算出的£K,X,-I>O,且£（Z,./K,）-I<O该进料状态为（）。

a.过冷液体b.过热气体c.汽液混合物d.饱和液体8、进行等温闪蒸时，对满足（）条件时系统处于两相区。

《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论2、生化分离工程有那些特点？3、简述生化分离过程的一般流程？第二章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？3、发酵液中去除杂蛋白的原因是什么？方法主要有那些？7、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？第三章细胞破碎法1、革兰氏阳性菌和阴性菌在细胞壁在组成上有何区别？2、细胞破碎主要有那几种方法？3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？4、何谓化学破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、何谓酶法破碎法？有何特点？常用那几种酶类？第四章萃取分离法1、何谓溶媒萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶媒萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？3、何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？5、某澄清的发酵液中含260mg/l放线菌D, 现用醋酸丁酯进行多级萃取。

已知平衡常数K=57.0，料液流量450升/时，有机相流量20升/时。

为达到此抗生素收率为98%的要求，需要多少级的萃取过程？(计算题)8、何谓双水相萃取？双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？9、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？第五章沉淀分离法1）何谓盐析沉淀？其沉淀机理是什么？有何特点？2) 生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？3) 何谓分步盐析沉淀？4）何谓等电点沉淀？其机理是什么？pH是如何影响pI的？第六章吸附分离法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？5、已知80g的活性炭最多能吸附0.78 mol腺苷三磷酸（ATP），这种吸附过程符合兰缪尔等温线。

其中b=2.0×10E3mol/L,请问在1.2L的料液浓度为多少时才能使活性炭吸附能力达90%? （计算题）★第七章离子交换法1、何谓离子交换法（剂）?一般可分为那几种?2、离子交换剂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？3、pH值是如何影响离子交换分离的？5、在离子交换层析分离过程中，离子交换剂是如何选择的？6、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？7、软水、去离子水的制备工艺路线？★第八章膜分离技术2）膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？3）简述微滤、超滤、纳滤及反渗透膜在膜材料、结构、性能、分离机理及其应用等方面的异同点5）何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？6）膜的清洗及保存方法有那几种？7）膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？第九章层析技术1）何谓色层分离法？可分为那几大类？4）何谓亲和色层分离法？亲和力的本质是什么？亲和色层中常用的亲和关系有那几种？5）何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？6）凝胶层析的原理是什么？何谓排阻极限？第十章电泳技术2、聚丙稀酰胺凝胶电泳的原理什么？影响其操作的因素主要有那些？3、SDS聚丙稀酰胺凝胶电泳原理是什么？有何应用？第十一章结晶法2、何谓过饱和度？饱和度形成有那几种方法？4、结晶法与沉淀法相比较有何区别？综合题1、已知某一氨基酸G是一酸性氨基酸，水溶性随温度升高而升高，pI=6.2，在中性和酸性条件下较稳定。

分离工程习题与思考题第二章精馏1.欲分离苯(1)-甲苯(2)-二甲苯(3)三元混合物，精馏塔的进料、塔顶和塔釜产品的组成如下：组成mol分率塔顶塔底进料苯0.9950.0050.600甲苯0.0050.7440.300二甲苯0.0000.2510.100的操作压强为1atm（绝对）。

试求：1)塔顶分凝器温度和塔釜温度；2)若进料温度为92℃，判断进料状态。

假定液相服从拉乌尔定律，汽相可当作理想气体，三个组分的蒸汽压分别按下式计算：苯：lnp1S=15.90082788.51/(T52.36)S=16.01373096.52/(T53.67)(piSmmHg, TK)甲苯：lnp22．异丙醇(1)-水(2)系统的无限稀释活度系数为γ1=9.78,γ2=3.22，试用此对数值计算Wilon常数Λ12和Λ21，并由此计算某1=0.1665(mole分率)时的汽相组成y1和泡点温度tB。

系统处于常压（设为1atm绝对压）。

已知：异丙醇和水的蒸汽压方程可分别用下列各式计算：∞∞异丙醇：lnp1S=18.69293640.20T53.54(PmmHg,TK)3816.44S=18.3036水：lnp2T46.13（提示：试差求Λ12和Λ21时，可取初值Λ12＝0.1327）3．用常规精馏塔分离下列烃类混合物：组分：Mol%：CH40.52C2H424.9C2H68.83C3H68.7C3H83.05nC4H1054.0工艺规定塔顶流出液中C4浓度不大于0.002，塔釜残液中C3H8不大于0.0015，试应用清晰分割法估算塔顶和塔底产品的量和组成。

分离工程4．设工艺规定C3H6为轻关键组分，C4为重关键组分，上题料液在常规精馏塔中分离，要求C3H6在塔顶的收率为0.99，C4在塔底的收率为0.995。

假设轻组分全部从塔顶馏出。

试计算：（1）用Underwood方程计算Rm和C3H6在塔两端产品中的分布，算出两端产品的量和组成（设F=100Kmol/h，泡点进料）。

分离工程课程 思考题1．试分析：平衡分离过程和速率分离过程，在分离机理、过程计算等方面的主要区别。

分别举例说明，采用能量分离剂和质量分离剂的分离过程的分离机理。

2．气液相平衡系统分几类？各类相应的i K 的计算式怎样？3．工程计算中求取相平衡常数的常用途径有哪两条？各自的i K 计算式怎样？4．何谓真实气体的理想溶液？当气液两相均可作为理想溶液处理时，i K 取决于哪些因素？5．应用状态方程计算L i ϕ和V i ϕ的方程相同，那么如何确定算得的结果是L i ϕ和V i ϕ？6．现有乙烷、丙烷和异丁烷组成的三元混合物，采用SRK 状态方程计算它们的相平衡常数i K ,试问需要查取哪些基础数据才能计算它们的i K ?7．由乙醇、水、正丙烷组成的三元混合物，采用Wilson 活度系数和Virial 方程计算气相逸度系数，试问需要查取哪些基础数据才能计算它们的i K ？8．以局部组成概念为基础的活度系数方程用来预计多元系的气液平衡，比起Wohl 型一类方程有哪些优点？9．本课程教材中介绍的泡点计算的框图用来计算压力不十分高系统泡点十分有效，试分析原因。

10．如何比较简单地判别一个混合物状态？试归纳相态判别的关系式。

11. 等温闪蒸的编程计算，采用目标函数何迭代变量是什么？用它们有什么优点？12．试推导多级平衡分离过程的MESH 方程组。

13．编程计算求解多级平衡分离过程的要点是什么？试以Wang - Hanke 法为例进行剖析并由此说明算法的局限性。

14．三对角线的BP 法和SR 法的框图怎样？两法各自适用的物系是哪些？15．全变量迭代法是求解多级精馏分离的常用算法。

按照Naphtali-Sandholm 的建议，迭代变量和对应的剩余函数是如何排列的？为什么要这么安排？16．总结一下，进行多组分精馏的简捷计算，需要掌握哪些资源？17．何谓关键组分？精馏分离的多元混合物可能含有哪些组分？18．有A ，B ，C ，D （以挥发度递减次序排列）四组分组成的料液加入精馏塔中进行分离。

制药分离工程思考题汇总（1）——绪论部分1. 分离过程一般可分为哪几类?各类过程的特点是什么?2. 分离技术在制药过程中的任务和作用是什么?3. 与化工分离过程相比，制药分离纯化过程的内容、工艺和设备有何特点？4. 选择制药分离工艺技术的主要原则有哪些？5. 制药分离技术的发展趋势包括哪些方面?6. 常见分离纯化技术的技术成熟度及其在制药工业中的应用情况如何？——膜分离部分1. 膜分离的原理和特点是什么？2. 常见的固体膜分离技术有哪些？3. 对称膜、非对称膜结构上有什么区别？4. 超滤过程产Th浓差极化现象的原因是什么？溶质膜浓度达到凝胶浓度时膜通量与主体浓度呈什么关系？5. 微滤、超滤、纳滤和反渗透的截留分子量范围分别为多少？6. 常见的膜组件有哪几种形式？7. 影响超滤速率的的主要因素有哪些？8. 超滤中为什么常常采用错流的流动方式？9. 膜分离技术在制药工业中有哪些应用？思考题一一精馄部分1. 间歇精馄与连续精馄的异同点有哪些？2. 为什么制药工业中常常采用间歇精馄？其基本操作方式有哪两种？分别有何特点？3. 回流比恒定间歇精馄的塔顶与塔釜组成随时间的变化规律如何？顶温与釜温呢？4. 水蒸气蒸8留的基本原理是什么？5. 溶于水的物质是否可以用水蒸气蒸8留?为什么？6. 分子蒸馄与普通蒸馄在原理上有何不同？7. 分子蒸馄的分离因子与普通蒸馄的分离因子之间是什么关系？8. 水蒸气蒸馄、分子蒸8留技术在制药工业中有哪些应用？思考题一一结晶1. 何为晶体的自范性和均匀性？2. 结晶过程的特点有哪些？3. 什么是同质多晶现象？对多晶型药物，为什么要求明确晶型与药效的对应关系？4. 溶液的稳定区、介稳区和不稳定区的特点是什么？实际的工业结晶过程需控制在哪个区？5. 正溶解度曲线和负溶解度曲线的特点分别是什么？6. 何为结晶过程的初级成核和二次成核？工业结晶过程的主要成核机理是哪种？7. 按过饱和溶液产Th方法,溶液结晶过程主要分为几种？分别有什么特点？8. 如何选择重结晶溶剂？。

1-2 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义。

生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。

广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。

化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得(称全合成);或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得(称半合成)。

中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主，但自古以来也有一部分中药来自人工合成(如无机合成中药汞、铅、铁，有机合成中药冰片等)和加工制成(如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等，近年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等)。

1-5 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。

1-10 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的8种分离技术。

1-11 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？1-12 吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。

①浸润、渗透阶段，即溶剂渗透到细胞中②解析、溶解阶段，解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力③扩散、置换阶段，包括分子扩散和对流扩散2-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些，对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。

①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小④价廉易得，无毒，腐蚀性小生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类（果胶、粘液质、菊糖、淀粉），以及酶和少量挥发油都能被水浸出，选择性相对差，容易引起有效成分水解。

生物分离工程思考题1 绪论1、生物分离工程可分为几大部分？分别包括那些单元操作？2、生物分离工程有那些特点？简述生化分离过程的一般流程？2 细胞分离与破碎1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？3、离心分离分那两大类？各自有何特点及用途？常用离心法有那几种？4、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？5、发酵液过滤特性及影响过滤速度的因素及改进过滤性能的方法。

6、细菌细胞壁与真菌（酵母）细胞壁在组成上有何区别？7、细胞破碎主要有那几种方法？及其原理。

8、试举例说明如何将破碎技术与上游技术结合提高破碎率？4 膜分离1、何谓膜分离？主要有那几种膜分离方法？2、膜在结构上可分为那几种？膜材料主要是什么？3、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在推动力、分离原理、膜材料、结构、性能及其应用等方面的异同点。

4、反渗透膜分离机理模型内容如何？4、浓度极化、凝胶极化概念,是如何影响膜分离的？有何危害？减少浓差极化现象的措施？5、超滤膜的分子截留作用，实际膜分离过程中影响截留率的因素。

6、简单分析操作形式、流速、压力以及料液浓度对分离速度的影响。

7、膜分离操作过程中膜污染的主要原因是什么？膜的清洗方法有哪些？6 吸附分离技术和理论1、什么是吸附过程？吸附的类型有哪些？如何划分溶质从液相或气相转移到固相的现象。

按吸附作用力分为：物理吸附、化学吸附、离子交换。

2、常用的吸附剂种类有哪些？多孔型介质、凝胶型介质3、离子交换树脂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？常用的活性基团有哪些？4、吸附剂、离子交换剂性能评估方法，掌握典型离子交换剂的滴定曲线的意义。

5、什么是吸附等温线？其意义何在？几种不同类型的吸附等温线各自代表了怎样的吸附机理？6、普通型离子交换树脂为何不能用来分离提取蛋白质分子？蛋白质等生物大分子的离子交换特性是什么？与小分子有什么不同？7、大孔吸附剂的特点，与离子交换树脂在结构上有什么不同？8、穿透曲线、穿透点和穿透时间等概念9、膨胀床适用于何种情况下的物料分离，有何优点？缺点是什么？10、膨胀床与流化床、固定床特征有何不同？7 液相色谱1、什么是色谱分离技术？色谱分离技术的分类及其英文简称？3、简述液相色谱的分离操作方式。

《分离》PPT思考题及部分答案分离概述1生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？生物下游加工过程特点：<1>：发酵液组成复杂，固液分离困难——这是生物分离过程中的薄弱环节<2>:原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的1/10到抗菌素1/100,酶1/100万左右，成本高。

<3> :原料液中常伴有降解目标产物的杂质——各种蛋白酶降解基因工程蛋白产物，应快速分离。

<4>：原料液中常伴有与目标产物性质非常相近的杂质——高效纯化技术进行分离。

<5>：生物产品稳定性差——严格限制操作条件，保证产物活性。

<6>：分离过程常需要多步骤操作，收率低，分离成本高——提高每一步的产物收得率，尽可能减少操作步骤。

<7>:各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。

2设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？⑴产品的性质（2）成本（3）工艺步骤（4）操作程序（5）生产方式（6）生产规模（7）产品稳定性（8）环保和安全3初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？（1）初步纯化是将目标物和与其性质有较大差异的杂质分开，使产物的浓度有较大幅度的提高，可采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作.（2）高度纯化主要是除去与目标物性质相近的杂质，是产品的精制过程，可采用层析（柱层析和薄层层析）、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱.4如何除去蛋白质溶液中的热原质？（1）生产过程无菌（2）所有层析介质无菌（3）所用溶液无菌（4）亲和层析（多粘菌素）5生物分离为何主张采用集成化技术？6纯化生物产品的得率是如何计算的？若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？得率二产品中目标产物总量/原料中目标产物总量总收率=（90%）6=53.1441%发酵液预处理1发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？1、发酵产物浓度较低，大多为1%—10%,悬浮液中大部分是水；2、悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；3、固体粒子可压缩性大（细胞在很大程度上属于可压缩的粘稠物料）；4、液相粘度大，大多为非牛顿型流体；5、性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白质酶水解等作用的影响。

1.1、什么是绿色分离工程，实现的途径。

答：绿色分离工程是指分离过程绿色化的工程实现 。

途径：对传统分离过程进行改进、优化，使过程对环境的影响最小甚至于没有。

手段：开发及使用新型的分离技术1.2、化工分离技术的特性答：化工分离技术的重要性、化工分离技术的多样性、化工分离技术的复杂性1.3、化工分离技术发展的特点答：1、竞争促进了分离过程的强化：化工塔器的内件:高效塔板、规整填料和散装填料发明层出不穷2、耦合分离技术引起重视：综合了两种分离技术的优点 ，可以解决许多传统的分离技术难以完成的任务3、信息技术推动了分离技术的发展： 4、根据国情，加速分离科学和技术的发展 1.4 、简述分离过程的集成化答：1、反应过程与分离过程的耦合2、分离过程与分离过程的耦合3、过程的集成：（1）传统分离过程的集成（2）传统分离过程与膜分离的集成（3）膜过程的集成1.5、分离过程的种类与特性答：分离过程：借助一定的分离剂，实现混合物中的组分分级（Fractionalization ）、浓缩（Concentration ）、富集（Enrichment ）、纯化（Purification ）、精制（Refining ）与隔离（Isolation ）等的过程。

1、扩散式分离过程—— 涉及物质从进料向一股产品流的扩散传递。

分为平衡分离过程和速率分离过程 。

(1)蒸发、蒸馏和干燥等(根据挥发度或汽化点的不同)；(2)结晶(根据凝固点的不同)；(3)吸收、萃取和沥取等(根据溶解度的不同) ；(4)沉淀(根据化学反应生成沉淀物的选择性) ；(5)吸附(根据吸附势的差别)；(6)离子交换(用离子交换树脂)；(7)等电位聚焦(根据等电位pH 值的差别)；(8)膜分离（超滤、反渗透、渗析等）、场分离（电泳、热扩散、气体扩散等）(根据扩散速率差) 2、非扩散式分离过程(即机械分离过程) —— 完成产品相的分离 。

(1)过滤、压榨(根据截留性或流动性差异) ；(2)沉降(根据密度或粒度差)；(3)磁分离(根据磁性差)；(4)静电除尘、静电聚结(根据电特性)；(5)超声波分离(根据对波的反应特性)。

思考题第一章1、说明分离过程与单元操作的区别2、什么是绿色分离工程，实现的途径3、说明化工分离技术的特性4、化工分离技术发展的特点5 、简述分离过程的集成化和强化6、什么是低碳经济，说明与分离工程的联系7、分离过程的种类与特性8、分离方法的选择要考虑的那几方面的因素第二章1、简述精馏分离工程的特点，并说明精馏学科要取得突破性进展的局限性所在2、什么是隔板精馏，举例说明它的应用。

3、简述平衡级与非平衡级模拟计算的主要不同点4、要开发一个精馏塔模拟计算的严格算法，需对哪几点作出选择和安排，结合矩阵法的开发加以说明。

5、会推导三对角矩阵法、流量加和法的ME方程和计算原理。

6、说明松驰法的计算原理并写出松驰法的基本方程。

第三章1、间歇萃取精馏有几种类型，画出简图并加以说明2、萃取精馏的主要缺点是什么，目前的主要改进方向。

3、溶盐精馏与加盐萃取精馏的主要不同点是什么？4、怎样测定含盐体系全浓度下汽液平衡的数据。

5、反应精馏的特点表现在那几个方面，举例说明利用精馏来促进反应的反应精馏和利用反应促进分离的反应精馏过程。

6、对D↔+形式的反应精馏，要实现反应精馏各组分相对挥发度应有怎样的排列顺A+BC序，给出反应精馏流程。

7、目前用于均相反应精馏过程模拟计算有那几种方法，并写出其数学模型。

第四章1、根据膜分离过程的唯象方程，给出三种以上膜分离过程的渗透通量，并加以简单的说明。

2、说明膜性能的表示方法。

3、反渗透和超滤过程的浓差极化现象那个更严重，为什么？两种分离过程的分离机理是否相同。

4、电渗析中有几种物质传递过程，它与离子交换树脂分离、反渗透有何不同5、什么是电渗析过程的浓差极化现象，为什么其膜要能耐酸、碱、抗氧、抗氯6、给出制取高纯水的方法7、气体膜分离过程的分离系数可表示为：j j j i j i ij H D H D Q Q ==α，要得到该关系式需作那些假设，请加以推导。

8、简述液膜分离的四种机理，什么是逆向迁移和同向迁移9、画出利用搅拌槽（喷淋塔）的乳状液膜连续萃取过程的流程。

（—）⏹1 生物工程下游技术的主要内容、根本任务和主要目标？⏹2 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？⏹3 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？⏹4 初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？⏹5 分离纯化的得率与纯化倍数如何计算？⏹6 现化生物分离技术研究方向有哪些特点？（二）1.为什么要进行发酵液预处理？处理的目标及内容分别是什么？①.发酵液多为黏度大的悬浮液；②.目标产物在发酵液中的浓度常较低；③.成分复杂，固体粒子可压缩性大，悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大。

因此，不易通过过滤或离心进行细胞分离。

对发酵液进行适当的预处理，以便于固液分离，使后续的分离纯化工序顺利进行。

发酵液的预处理过程包括：①发酵液杂质的去除，包括除去杂蛋白、无机盐离子以及色素、热原、毒性物质等有机物质；②改善发酵液的处理性能，主要通过降低发酵液的黏调节适宜的PH值和温度、絮凝和凝聚。

2.发酵液金属离子的去除方法分别有哪些？（1）钙离子的去除⏹加入草酸，生成草酸钙，沉淀去除。

⏹草酸与镁离子结合生成草酸镁，去除Mg2+⏹草酸酸化发酵液，改变其胶体状态，有助于目标产物转入液相。

⏹在用量大时，可用其可溶性盐。

⏹反应生成的草酸钙还能促使蛋白质凝固，提高滤液质量。

（2）镁离子的去除⏹可加入三聚磷酸钠，形成络合物。

⏹还可用磷酸盐处理，大大降低钙和镁离子。

（3）铁离子的去除⏹一般用黄血盐去除，形成普鲁士蓝沉淀。

3.杂蛋白去除的方法和机理分别是什么？去除方法主要有：盐析法、等电点沉淀法、加热法、有机溶剂沉淀法、吸附法等盐析：在蛋白质溶液中加入一定量的中性盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等）使蛋白质溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析（salting out）。

这是由于这些盐类离子与水的亲和性大，又是强电解质，可与蛋白质争夺水分子，破坏蛋白质颗粒表面的水膜。

另外，大量中和蛋白质颗粒上的电荷，使蛋白质成为既不含水膜又不带电荷的颗粒而聚集沉淀。

分离⼯程思考题第⼀章1、⽣物技术与⽣物分离的关系是什么？为什么说⽣物分离过程是⽣物技术的重要组成部分？⽣物技术的主要⽬标是⽣物物质的⾼效⽣产，⽽分离纯化是⽣物产品⼯程的重要环节。

因此，⽣物分离是⽣物技术的重要组成部分。

2、⽣物物质有哪些？现代⽣物技术产品的主体是什么？⽣物物质总类繁多，包括⼩分⼦化合物，⽣物⼤分⼦，超⼤分⼦，细胞和具有复杂结构与组成成分的⽣物体组织。

现代⽣物技术产品的主体---蛋⽩质类药物.1)细胞因⼦:⼲扰素、⽣长因⼦、红细胞⽣成素2)激素：胰岛素、⽣长激素3)抗体药物：单克隆抗体、抗体⽚段4)酶类药物：尿激酶5)基因⼯程疫苗6)基因治疗3、⽣物分离过程设计应考虑哪些因素？为什么⾊谱是分离过程的核⼼技术？考虑因素：1)⽬标产物的存在位置：胞内或胞外2)⽬标产物的存在形式：活性表达产物或包含体3)⽬标产物分⼦的⼤⼩、疏⽔性、电荷性质、溶解度和稳定性4)⽬标产物的商业价值和对纯度的要求4、⽣物分离过程有哪些特点？1)⽣化产物的稳定性差，产物可能失活2)分离难度⼤，⼀般需⽤特殊的⾼效分离技术3)⽣物产物的原料构成成分复杂，需要采⽤多种分离技术和多个分离步骤完成⼀个⽬标产物的分离4)对最终产物的质量要求很⾼5)需对原料液进⾏⾼度浓缩5、⽣物分离过程中需要考虑分离对像的哪些性质？1)根据物理性质的差异实现分离i.⼒学性质：密度、尺⼨和形状。

⽤于重⼒沉降、离⼼、膜分离等ii.热⼒学性质：溶解度、挥发度等。

⽤于如蒸馏、蒸发、结晶、吸附和离⼦交换等iii.传质性质：粘度、扩散系数、热扩散现象等。

即利⽤传质速度的差别进⾏分离iv.电磁性质：荷电性质、电荷分布、等电点等。

⽤于电泳、电渗析、离⼦交换、磁性分离等2)根据化学性质的差异实现分离i.化学性质包括热⼒学(化学平衡)、反应动⼒学(反应速率)和光化学特性等。

ii. 化学吸附和化学吸收即利⽤化学性质实现分离。

3) 根据⽣物学性质的差异实现分离a) ⽣物分⼦间的识别作⽤，如亲和⾊谱b) 利⽤酶的⽴体选择性，如对⼿性分⼦进⾏选择性修饰后以增⼤分⼦间差异，从⽽⽤常规⽅法进⾏分离6、什么是平衡分离？什么是差速分离？差速分离（速度分离）分离机理：根据溶质在外⼒作⽤下产⽣的移动速度的差异实现分离。

第二章蒸馏与分馏技术①用相图说明具有最高或最低共沸点的双组分混合物蒸馏和分馏时，混合物的馏出物成分及温度怎么变化？答：具有固定的沸点和固定组成的双组分混合物，其沸腾时气相和液相的组成完全相同，无法分馏分离。

这一沸点叫共沸点；其组成叫共沸物。

当某混合物中的组分能形成共沸时，有两种情况。

Ⅰ有最高共沸点时，在被分馏物组成未达到恒温组成前，可能将多余的组分馏出一部分，使体系内组成逐渐向共沸组成接近。

当瓶内物料组成已达到共沸物的组成后，温度即会上升，共沸物开始馏出，直到瓶内物料蒸完为止Ⅱ若物料是双组分具有最低共沸点的体系，则情况有所不同。

先蒸出共沸物，当其中一种组分被蒸完后，温度会上升到多余组分的沸点，即多余组分被蒸出直至蒸完。

例如：•乙醇沸点为78.3℃，•水的沸点为100℃。

•水和乙醇可以形成共沸物，共沸点在78.1℃。

共沸物的组成为乙醇95.6%，水4.4%。

•当乙醇和水的混合物在分馏时，先馏出的液体组成总是共沸物的组成，即乙醇95.6%，水4.4%。

直到乙醇或水两个组分之一被蒸完后，才蒸出另一个纯组分。

所以含水的乙醇是无法用分馏来制备无水乙醇的。

②减压蒸馏中通导毛细管起什么作用？可否用沸石代替？有什么替代办法？1、蒸馏操作和回流操作都应注意哪些问题？回流装置装配与操作的注意事项①物料的加入。

一般物料及沸石可事先加入到烧瓶中而后再装上冷凝管等，如果物料均是液态，也可在装好冷凝管后从冷凝管上端加入液态物料。

物料的容积一般约为烧瓶容积的 1/3～1/2，不超过 2/3 为合适。

蒸馏时烧瓶中物料的容积亦然。

②安装气体吸收装置或干燥装置。

对于反应过程中产生有毒性气体的应在冷凝管上端加装气体吸收装置；对于易潮解的物料或产物则应在冷凝器上端连一装有无水氯化钙等干燥剂的干燥管。

③冷凝装置的操作。

为了确保回流效率和实验安全，对用水冷冷凝管时应先通水后加热及先停止加热后关冷却水，中途不得断水；要通过调节冷却水流量及加热速度来控制回流速度.以液体蒸汽浸润界面不超过冷凝管有效冷却长度的 1/3 为宜。