大学吸附及离子交换技术

北京科技大学（硕士）北京科技大学（硕士）初试考试大纲考试科目：《水处理原理》考试科目：《水处理原理》科目代号：科目代号：856 考试主要内容：考试主要内容：1．绪论．基本概念：固体污染物溶解性固体悬浮性固体BOD5 COD TOC TOD 富营养化污染浊度色度油类污染物TN 氨态氮凯氏氮主要问题：（1）固体污染物的分类方法和原因。

（2）表示废水中有机污染物指标及各自的特点与相互关系。

（3）重金属污染的特点。

（4）如何才能解决我国的水污染问题。

（5）废水处理方法的分类。

（6）城市废水的处理一般包含的主要处理单元及各处理单元的作用。

．废水的预处理和初级处理2．废水的预处理和初级处理基本概念：调节在线调节离线调节普通中和滤池膨胀中和滤池升流式膨胀中和滤池主要问题：（1）调节的目的是什么？调节的方式有几种？（2）异程式调节池的工作原理和结构。

（3）调节池体积的确定方法（4）中和滤池的使用条件及不同滤池的特点。

3．废水的重力分离．基本概念：自由沉降速度剩余固体分数理想沉淀池表面负荷溢流率平流式沉淀池辐流式沉淀池竖流式沉淀池沉砂池曝气沉砂池主要问题：（1）重力分离的在废水处理中的作用。

（2）沉降过程的分类及各自的特点。

（3）自由沉降试验方法中各步的目的。

（4）絮凝沉降试验及去除率确定方法和步骤。

（5）理想沉淀池工作过程分析。

（6）沉淀池的分类和特点。

（7）曝气沉沙池的工作原理。

4．粒状介质过滤．基本概念：深层过滤过滤周期过滤循环过滤速度单层滤池双层滤池三层滤池滤料的有效直径滤料的不均匀系数滤料的纳污能力主要问题：（1）深层过滤的基本工艺过程。

（2）过滤时污染物截留的机理。

（3）多层滤池的滤层结构形式和原因。

（4）对滤料和垫层的要求。

（5）滤池的反洗及其重要性。

（5）重力式无阀滤池的结构和工作原理。

5．混凝．基本概念：胶体的稳定性混凝剂助凝剂聚合氯化铝聚合硫酸铁聚丙烯酰胺主要问题：（1）胶体的脱稳与凝聚的机理。

《传质与分离工程》教学大纲适合专业：化工类、化工机械等相关专业学时：56 学分：3一、课程性质、目的、要求本课程是化工及相关专业的一门专业基础课。

通过本课程的教学使学生掌握传质的基础理论和主要传质单元操作过程的基本原理和典型设备的构造、工艺设计计算。

本课程课内外学时比为1：2。

二、先修课程先修课程为高等数学、普通物理、物理化学、力学、工程制图及计算机算法语言、流体力学与传热等课程。

三、各单元的时数分配l、蒸馏 12 学时2、吸收 12 学时3、蒸馏和吸收塔设备 6 学时4、干燥 12 学时5、液液萃取及其他选讲内容 6 学时6、新型分离技术 8 学时以上1-4内容为各专业必修内容，5-6可结合专业选讲内容。

总结、习题课和期中测验时间不包括在上述学时内。

四、课程考核方式本课程考核方式：期中测验由任课教师自定和课程结束前全校统考。

五、所用教材天津大学姚玉英等编《化工原理》下册六、课程的基本要求和各单元具体内容第一章蒸馏精馏过程的主要问题：Δ精馏原理；双组分溶液的气液相平衡（理想溶液与非理想溶液，拉乌尔定律；气液平衡图；t-x(y)图与x-y图；总压对x-y图的影响；恒沸点概念；挥发度与相对挥发度；平衡蒸馏、简单蒸馏及精馏的区别；利用t-x(y)图说明精馏原理。

Δ双组分连续精馏塔的计算：全塔物料衡算；理论塔板的概念；求取理论塔板数的途径；精馏段操作线方程；提馏段操作线方程；两操作线交点的轨迹——q线方程；逐板法及图解法求理论塔板数；不同进料状态的比较；回流比的确定（最小回流比，全回流与操作回流比）；进料装置的热量衡算；确定操作压强的原则；多侧线精馏塔的操作线；塔釜采用直接蒸汽加热时的操作线；理论塔板数的捷算法；等板高度；分凝器应用场所。

间歇精馏的基本概念：特殊精馏，萃取精馏与恒沸精馏的原理、流程、应用和场合；水蒸汽蒸馏的基本概念及适用场合。

多组分精馏的特点。

第二章吸收概述：吸收在化工中的应用；吸收剂、吸收质与惰性气体；填料塔的构造；吸收过程的主要问题。

《生物物质分离工程》课程考试试卷（A ）一大题：名词解释 （共6小题，每小题3分，共18分） 1、分配系数 2、单元操作 3、回收率 4、双水相萃取 5、物理萃取6、吸附等温线 二大题、填空题（每空1分，共18分） 1. 细胞破碎的化学破碎法有________，________，_______ 。

2、发酵液常用的固液分离方法有__________ 和__________ 等。

3、超临界流体的特点是与气体有相似的__________，与液体有相似的__________。

4、离子交换树脂由 __________，__________ 和__________ 组成。

5、根据分离机理的不同，可将色谱分为__________ 、__________ 、 __________ 、和__________ 。

6、DEAE Sepharose 是__________ 离子交换树脂，其活性基团是 __________；CM Sepharose 是 __________离子交换树脂，其活性基团是__________ 。

三大题、简答题 (共4小题，每小题8分,共32分) 1、简述细胞破碎的意义？ 2、过滤介质有哪几类？ 3、简述双水相萃取影响因素？ 4、简述凝聚和絮凝的区别？ 四大题、计算题（共1小题， 10分） 1、应用离子交换树脂作吸附剂分离抗菌素，饱和吸附量为0.065kg (抗菌素/kg 干树脂,当抗菌素浓度为0.082kg/m 3。

吸附量为0.043kg/kg 。

假定此吸附属朗格缪尔等温吸附（其吸附方程为q=q 0c/[K+c]，求料液含抗菌素0.3kg/m 3时的吸附量。

五大题、问答题（共2小题， 第1题12分，第2题10分） 1、试述分子筛凝胶色谱原理？ 2、试述测定阴离子交换树脂交换容量的方法。

院系： 专业班级： 姓名： 学号：装订线学号： 线。

南开大学科技成果——高选择性吸附树脂生产及其应用技术项目简介吸附树脂是一类多孔性的高分子合成材料，由于合成过程中单体、交联剂、致孔剂等结构的变化以及合成控制方法的不同，使得吸附树脂的孔结构可有目的的调控，可以适应很多方面的应用要求。

针对分离纯化的目标产物分子结构特点，设计合成高选择性大孔吸附树脂，弥补现有商品化树脂的不足，所制备的提取物纯度可控，且可以制备高纯度提取物。

来自天然植物且具有显著生理活性等有效成分，是目前药用研究和开发的重要原料来源，特别是对于结构复杂而精妙的天然产物活性成分，从天然植物提纯化仍是其唯一有效的途径。

因此建立合适的分离纯化工艺、开发高效的分离材料就具有重要的意义。

此研究成果不仅丰富了现有吸附树脂的品种，也为天然的药用研究提供了重要的实验样品，其具有广泛的社会价值和经济效益。

南开大学形成了可对吸附树脂的结构进行设计及合成高选择性吸附树脂生产的产业化技术和应用技术：1、天然植物有效成分及单体分离纯化产业化技术在树脂骨架上引入特殊的功能基团，对天然植物中不同结构的有效成分具有高的吸附选择性。

用于黄酮类、生物碱类、皂甙类、内酯类、多酚类等提取和纯化。

已工业化的有银杏叶黄酮、甜菊糖、人参皂甙、三七皂甙、长春碱等提取技术。

建立了银杏叶提取物中黄酮和内酯的树脂法分离工艺，并进了银杏内酯冻干粉针剂的开发；分离了汉防己总生物碱中的两种单体生物碱－汉防己甲素和汉防己乙素，开发了汉防己甲素冻干粉针剂，并已取得国家食品药品监督管理局颁发的生产批件。

2、中药提取物农药残留及重金属的去除技术改变了树脂的传统致孔方法，合成了一类孔径较小且均匀的纳米级孔结构吸附树脂，既保持传统吸附树脂高吸附容量，又具备按照分子尺寸进行精确筛分的能力，用于分子尺寸较大的天然产物有效成分中分子较小的农药或重金属去除。

3、抗生素、维生素中间体的纯化技术合成的高孔隙率、孔径均匀的高比表面聚苯乙烯吸附树脂，明显改善了树脂的传质性能，吸附速度比现有的商品化树脂提高2-3倍，解吸率高于90%，树脂寿命大大延长。

西交《环境修复原理与技术》（二）土壤重金属污染固化/稳定化治理技术固化/稳定化土壤修复技术指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来，或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，阻止其在环境中迁移、扩散等过程，从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。

固化/稳定化技术与其他修复技术相比，有费用低、修复时间短、可处理多种复合重金属污染、易操作、适用范围较广等优势，因此，美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。

二、常用的固化/ 稳定化技术系统目前，常用的固化/ 稳定化技术主要包括以下几种类型：（1）水泥、石灰、粉煤灰等无机材料固化；（2）沥青、聚乙烯等热塑性有机材料和脲甲醛、聚酯等热固性有机材料固化；（3）玻璃化技术；（4）硫酸亚铁、磷酸盐、氢氧化钠、高分子有机物等药剂稳定化。

由于技术和费用等方面的原因，以水泥、石灰、粉煤灰等无机材料为添加剂的固化/ 稳定化应用最广泛，占项目数的94%，在项目中使用无机-有机复合添加剂的占项目数的3%。

1、水泥固化水泥基粘结剂是固化技术普遍使用的材料。

在过去的50 年里水泥固定化处理重金属技术被广泛使用。

水泥是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体。

水泥固化的机理主要是在水泥的水化过程中，重金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应，最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体表面，同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境，抑制了重金属的渗滤。

水泥的种类很多，包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材，其中最常用的是普通硅酸盐水泥。

影响水泥固化的因素很多，为达到满意的固化效果，在固化操作过程中要严格控制水灰比、水泥与废物比、凝固时间、添加剂和固化块的成型条件等工艺参数。

如果被处理废物中含有妨碍水合作用的物质，仅用普通水泥处理就存在强度不大、物理化学性能不稳定等问题，需加入适当的添加剂，以吸收有害物质并促进其凝固，并降低有害组分的溶出率。

《生物物质分离工程》课程教学大纲一、课程的地位、性质和任务《生物物质分离工程》是生物工程专业学生必修的一门主要专业课程。

其主要任务是讲授生物工程产品的分离纯化基本原理，典型工艺、设备计算方法，培养学生具有一定的分析和解决生化分离单元操作中遇到的实际问题的能力。

此外，对培养学生具有正确的认识观和唯物辩证思想方法也有重要作用。

二、大纲编写依据根据学院专业课程教学要求及兄弟院校的教学大纲，参照有关教材编写。

三、大纲适用范围本大纲适用于生物工程专业本科学生。

四、大纲本文第一章绪论1.1生物分离工程的历史及其应用1.2 生物分离工程的特点1.3 生物分离方法简述及发展动向第二章发酵液的预处理2.1 发酵液的特点2.2 发酵液的预处理2.3 发酵液的相对纯化2.4 固-液分离过程第三章细胞的破碎与分离3.1 概述3.2 细胞壁的结构及组成3.3 细胞壁的破碎3.4 包涵体的分离及蛋白质的复性第四章萃取4.1 萃取基本概念4.2 分配定律与分配平衡4.3 溶剂萃取4.4 反胶团萃取4.5 双水相萃取4.6 超临界萃取第五章沉淀5.1 蛋白质表面特性5.2 盐析沉淀5.3 等电点沉淀5.4 有机溶剂沉淀5.5 其它沉淀方法第六章吸附和离子交换6.1 吸附剂与离子交换剂6.2 吸附平衡6.3 离子交换平衡及离子交换动力学6.4 固定床吸附操作6.5 膨胀床吸附操作6.6 流化床吸附操作第七章层析7.1 层析原理与分类7.2 层析过程理论基础7.3 离子交换层折7.4 凝胶过滤层析7.5 疏水性相互作用层析7.6 其它层析方法第八章膜分离8.1基本概念8.2 超滤和微滤8.3 反渗透第九章电泳9.1基本理论9.2等电点聚焦9.3等速电泳第十章干燥10.1 干燥速度10.2 干燥过程10.3干燥设备及应用五、学时分配（总学时数：48学时，其中讲课学时48学时，实验学时：0学时）六、各章基本要求第一章绪论了解《生化分离工程》的研究内容、研究方法、课程体系及研究进展。

华东理工大学科技成果——超净高纯微电子化学品
制备技术
项目简介
微电子化学品是电子技术微细加工制作过程中不可缺少的关键性基础化工材料之一，主要用于半导体制造过程，用以冲洗晶片及制作研磨剂、蚀刻剂和光刻胶去除剂等。

本项目采用吸附-离子交换-膜分离集成纯化制备了超净高纯电子化学品制备技术，成功制备了超大规模集成电路用超净高纯过氧化氢等微电子化学品，产品性能达到超净高纯级过氧化氢（SEMI-C12，金属离子杂质低于0.1ppb）。

所属领域化工、材料
技术要点
创新点：采用吸附-离子交换-膜分离集成纯化制备技术。

技术成熟度：已建成年产1000吨的工业化装置。

应用前景全国建有的15家33条超大规模集成电路生产线，对微电子化学品的需求量将达到7.2万t/a以上。

知识产权及项目获奖情况
“耐高浓度双氧水膜及其双氧水纯化装置的开发”上海市科学技术委员会2003年鉴定，达国际先进水平；“ULSI用超纯氨水和超纯硝酸试剂纯化的研究”上海市科学技术委员会2006年鉴定，达国际先进水平；“863”计划项目1项“ULSI超纯试剂制备工艺研究子项目年产500吨超净高纯过氧化氢连续制备试验的技术开发”（编号：2002AA3Z1310）通过专家验收；发明专利一项。

应用案例
与上海华谊微电子化学品有限公司进行国家“863”计划0.09-0.2µm技术用SEMI-C12级超净高纯化学品的研究工作，建成年产1000吨的工业化装置。

合作方式技术开发、技术转让。

离子交换过程实际步骤
离子交换是一种用于去除水中离子的常见方法。

它是通过固定在树脂上的功能性基团与水中的离子发生反应，通过离子的吸附和交换来实现去除。

1.吸附阶段：
在离子交换过程中，需要将水通过其中一种载体（如树脂床）流过，树脂上固定的功能性基团与水中的离子进行反应，并将其吸附到树脂上。

这个阶段的重点是要确保水流过树脂床的时间足够长，以保证离子与树脂上的功能基团发生充分的接触。

通常会根据水中离子的浓度和床层的大小来确定流量和接触时间。

2.吸附平衡阶段：
当离子与树脂上的功能性基团接触一段时间后，会达到吸附平衡。

即树脂上的功能性基团与水中的离子之间的吸附和解吸速度达到平衡。

这个阶段的时间通常需要根据实际情况进行调整。

在达到平衡后，树脂床中的离子浓度将保持稳定，不再发生明显的变化。

3.再生阶段：
当树脂床中的功能性基团吸附满离子后，需要进行再生，将吸附在树脂上的离子去除，使其恢复到可再次使用的状态。

再生的方法通常包括水洗和溶液洗两种。

水洗通常是使用纯水冲洗树脂床，以去除表面吸附的离子。

溶液洗是使用一种含有特定离子的溶液来冲洗树脂床，通过离子交换来实现去除树脂上吸附的离子。

4.再生平衡阶段：
再生后，树脂床的功能性基团会重新与周围的溶液中的离子发生接触，并与其进行交换。

这个阶段的时间也需要根据实际情况进行调整。

在再生
平衡达到后，树脂床可以再次用于吸附水中的离子。

总之，离子交换过程的实际步骤包括吸附、吸附平衡、再生和再生平衡。

根据实际情况，可以调整各个阶段的时间和条件，以实现高效的离子
交换和去除水中的离子。

第50卷第2期2021年2月应用化工Applied CUemicai IndustyVol.50No.6Fed.9021吸附材料改性研究进展欧阳平，杜杰，张贤明，陈凌，李宇涵(重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心，重庆400022)摘要:吸附法是目前处理环境问题的有效途径，利用吸附材料吸附环境中的有害物质，可使环境问题得到明显改善。

随着吸附材料日趋广泛的应用，对其改性方法研究已成为重要课题。

重点对5种常见吸附材料进行了介绍,如粉煤灰、硅胶、氧化铝等。

阐述了它们独有的结构性质，综述了这5类吸附材料目前常用的改性方法及在相关领域中的应用，并简述了各自的改性机理，最后指出了目前改性研究中存在的问题和不足，并对其未来的研究方向进行前景展望。

关键词：吸附材料;改性;应用中图分类号:TQ026文献标识码:A文章编号;1671-39-2(2-71)02-0526-04Research progress on modification of adsorption materials OUYANG Ping,DU Jie,ZHANG Xian-ming,CHEN Ling,LI Yu-han(EngineeOng Research CenOr for Waste00Recycling Technology and Equipment,ChongqingUniversity of Commerce and Industy,CUongqing440062,China)Abstroca:APsorptiox method is au ehective wa-to deal with euvioxmestal p/blems at posuU Using ad-somt/u matehals to adsorp haonful suUs/hcas in tho euvioxmeut cau oPvOnsp imp/ve tho euvioxmes-tat p/PPms.With tho iuc/oip appPcahox of—somt/u matehals,tho sOdy of moXSicafon methods has Uecoma au impohaut suUject.This p—ar focusos ox tho intoXuctiox of five common—somtOu matehals, such as f、y ohpilPa pb o/mOa and so ox.This p—ar expounds their uniqua stmctural pophOas,wan-mahzas tho commonly used moPi/catiox methods and appPcatioxs of these five kinds of ahsorptiox mateh-als in related fields, and UOOSy descOXas their moPi/catiox mechanisms.Finalp,tho p/PPms and shoO-comings in tho currest moXSicatiox research are pointed out,and tho future research direction is p/spec-ted.Key worpo:ahsorPed matehal,moXiOcatiox;—plP/Ox吸附法是处理环境污染的重要方法，它利用多孔性固体材料有效地从环境体系中吸附有害物质,使水体、气体等得到净化。

三、问答：1、环境中主要的化学污染物有哪些？主要有：元素、无机物、有机化合物和烃类、金属有机和准金属有机化合物、含氧有机化合物、有机氮化合物、有机卤化物、有机硫化物、有机磷化物等。

2、我国环境科学与工程领域急需解决哪些重大问题？1．地表水污染机理与水环境修复•2．地下水污染与修复•3．安全饮用水技术保障体系•4．污废水处理与资源化成套技术•5．大气污染形成机理与控制•6．城市空气质量控制机理与技术•7．城市物理污染机理及其控制•8．土壤污染机理与修复•9．固体弃物处理处置与资源化•10．绿色化学与清洁生产•11．环境监测新技术•12．持久性有毒物质与生态安全•13．区域环境调控与环境建设•14．国家重大建设项目与生态环境安全当前三大全球环境问题：气候变化、酸沉降、臭氧层损耗都发生在大气圈内3、举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。

（P15）4．简述世界著名八大公害事件。

(1)比利时马斯(Meuse)河谷烟雾事件。

(2)美国洛杉矶光化学烟雾事件：(3)多诺拉烟雾事件(4)伦敦烟雾事件：(5)四日市哮喘事件(6)痛痛病事件：(7)水俣病事件：。

(8)米糠油事件：三、简答：1、试述光化学烟雾的化学特征及形成条件。

答：1、化学特征：（1）烟雾蓝色；（2）具有强氧化性，能使橡胶开裂；（3）强烈刺激人的眼睛、呼吸道等，并引起头痛、呼吸道疾病恶化，严重的造成死亡；（4）会伤害植物叶子；（5）使大气能见度降低；（6）刺激物浓度峰值出现在中午和午后；（7）污染区域出现在污染源下风向几十到几百公里的范围内。

2、形成条件：（1）大气中有强烈的太阳光；（2）大气中有碳氢化合物（烃类特别是烯烃的存在）；（3）大气中有氮氧化合物；（4）大气相对湿度较低；（5）气温为24—32℃的夏季晴天。

2、大气中的污染物氯氟烃有哪些特点及危害？答：1、特点：（1）、在对流层中不会发生光解反应；（2）、在对层中难以被OH•氧化；（3）、不易被降水清除。

＊本项目1987年获国家自然科学二等奖;主要完成人为何炳林,张全兴,史作清,钱庭宝,陈洪彬,孙君坦,李效白。

大孔离子交换树脂及新型吸附树脂的结构与性能＊何炳林,史作清(南开大学高分子化学研究所,天津　300071) 摘要:该项研究发现了大孔交联聚苯乙烯型离子交换树脂的合成方法,研究了惰性溶剂的性质与树脂的孔结构、树脂的孔结构与树脂的性能、树脂的特性与用途等方面的关系。

在此基础上,研制出高强度、抗辐射、动力学性能优越的大孔型离子交换树脂,使其不仅能更好地应用于无机离子的交换,还开拓了在有机合成、制药等领域的催化、脱色、提纯等多方面的广泛应用。

在多孔性离子交换树脂的基础上,还研制出系列吸附树脂。

此类提取、分离材料,可以有不同的结构和不同的吸附性能,在天然产物的提取分离、抗菌素的提取、纯化、医疗、环境保护等领域有实际用途。

上述两类功能高分子材料在多家企业实现了产业化,为化工、制药、环保、医疗、分析等诸多行业提供了必要的材料,在国民经济的发展中发挥了重要作用。

关键词:大孔离子交换树脂;吸附树脂;合成;提取分离背景离子交换树脂由酚醛型到聚苯乙烯型的转变是一个质的飞跃,这使离子交换树脂的性能大幅度提高,品种成倍地增加,应用范围迅速扩大。

其中最引人注意的两个应用领域是纯水的制备和核燃料的提取,对世界经济、政治、军事的发展产生了巨大的影响。

用离子交换树脂脱盐是制备软化水和纯水最有效的方法,解决了锅炉用水对水质的严格要求问题,大大促进了化工企业、火电厂、医药、食品、电子、环保等行业的发展。

进入上世纪50年代以后,核技术和核能的利用成为世界性的科学、技术、经济、军事课题。

核燃料的生产,包括铀的提取和U 235的分离浓缩两项关键技术,成为由极少数国家控制的、许多国家积极开发的绝密技术。

前一项技术就是采用阴离子交换树脂从含量很低的矿石中将铀提取出来。

铀的特点是能与SO 42-形成带负电荷的络合物,可被交换到阴离子交换树脂上,从而与其它金属阳离子分离。