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分离过程学习指导和习题集.docx

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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） 。

K i z i 1,z i1(2) 当混合物在一定的温度、压力下，满足（Ki ）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。

= 1TT B进料处于泡点， 0k i Z i > 1T >T B 可能为汽液两相区， >0< 1T <T B进料为过冷液体，= 1TT D进料处于露点，1Z ik i> 1T <T D可能为汽液两相区，<1< 1T >T D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(Z i k i ) > 1 和k i Z i < 1 时，混合物始处于汽液两相区（ 0< <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 t 2（ t 2应在T D与T B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 T v 关系，闪蒸曲线，然后再由进出料热焓相等的原则来校核t2，即等焓平衡线，交点为 t 2，v。

⑴闪蒸曲线（ T v 曲线）a、试差求P2下的T D,T B；b、在T D, T B之间设t2,t2⋯，试差求v1,v2⋯。

⑵等焓平衡线a、在上述T D,T B之间所设t2,t2⋯下，由求出的x i , y i并根据 P2 ,T2查出 H iV , H iL，求出H V , H L， v1*H1H L H V H Lb、作T2v*等焓平衡线，交点即为t2， v，由此求出V , L, x i, y i②手算或计算机计算设 T k2N R迭代H ,H H 2H 2 H 1 0y 结束L2V调整 T2一 . 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(11)绝热闪蒸与等温闪蒸计算不同点是需要考虑（）。

2.选择题C(1)K i X i 10计算溶液泡点时，若i 1，则说明a. 温度偏低b. 正好泡点c. 温度偏高C c(2)K i X i 1 0Z i / K i 1在一定温度和压力下，由物料组成计算出的 i 1，且i 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y i / K i 10，则说明 22a. 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22a.K i Z i 1且 Z i / K i 1b.K i Z i 1且 Z i / K i1c.K i Z i 1且 Z i / K i1d.K i Z i 1且 Z i / K i 1(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 LxiB.ΦiVPyi= Φ iS PiS xiC.ΦiVPyi= Φ iSPiSxi3.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。

一 . 例题详解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）。

(1)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。

(2)要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。

二 . 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P PAS，且P PBS，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)萃取精馏的实质是什么？如何提高其选择性。

(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)甲醇（1），沸点，丙酮（ 2）沸点，溶液具有最低恒沸点，L恒328.7k, x10.2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。

(4)什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。

(5)怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量。

(6)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。

(7)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？(8)请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。

(9)简述精馏和吸收过程的主要不同点。

(10)怎样用简捷法计算吸收过程的理论板板数。

(11)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？(12)精馏有两个关键组分，而吸收只有一个关键组分，为什么？(13)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。

(14)叙述用简捷法作吸收过程物料预分布及理论板数的步骤。

(15)吸收因子如何定义？其值大小对设计塔高有何影响？(16)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？(17)什么叫恒沸精馏，画出一个二元非均相恒沸精馏流程。

(18)何为设计变量、何未定设计变量？(19)何为关键组分，何为轻关键组分、何为重关键组分？(20)何为轻非关键组分、何为重非关键组分？(21)何为分配组分、何为非分配组分？(22)何为特殊精馏？(23)简述精馏和吸收过程的主要不同点。

(24)什么是萃取精馏，其实质是什么？如何提高其选择性。

(25)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。

(26)萃取精馏的原理是什么？画出液相进料的萃取精馏流程。

(27)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？(28)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？(29)怎样用三角相图来求解恒沸剂的用量。

(30)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。

(31)甲醇（1），沸点，丙酮（2）沸点，溶液具有最低恒沸点，L恒328.7k, x10.2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。

(32)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？一 . 练习题1.填空题(1)今有一股进料且无侧线出料和中间换热设备的塔型称为（）。

(2)描述多级分离过程的数学模型为（）。

(3)对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（）决定，故可由（）计算各板的温度。

(4)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。

(5)三对角矩阵法沿塔流率分布和温度的初值分别假定为（）。

(6)三对角矩阵法在求得 xij 后，由 Tj ，由（）方程求 Vj 。

(7) 三对角矩阵法在用S 方程计算新的温度分布，在未收敛前xij1, 则采用（）的方法。

(1)当两个难挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算a. 塔顶往下b. 塔釜往上c. 两端同时算起(2) 从塔釜往上逐板计算时若要精馏段操作线方程计算的XL/ XH j 1 比由提馏段操作线方程计算得更大，则加料板为a. j 板 b. j+1 板 c. j+2板(3)流量加和法在求得Xji后由什么方程来求各板的温度a 热量平衡方程 b.相平衡方程c物料平衡方程(4)三对角矩阵法在求得Xji后由什么方程来求各板的温度a 热量平衡方程 b.相平衡方程c物料平衡方程(5)简单精馏塔是指a设有中间再沸或中间冷凝换热设备的分离装置b有多股进料的分离装置c仅有一股进料且无侧线出料和中间换热设备当两个易挥发组分为关键组分时，则以何处为起点逐板计算A 塔顶往下B塔顶往上C两端同时算起(6) 三对角矩阵法在求得Xij后，若X ij1 则；a 直接用 S 方程计算温度b 硬性归一后用 S 方程计算温度c 组分物料衡算校正后用S 方程计算温度2.简答题(1)在严格的精馏计算中，应采用何种方法进行物料预分布，其物料衡算的原理是什么？(2)简述逐板的计算进料位置的确定原则。

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第一、二章习题填空题生物产品的分离过程包括目标产物的，，和是分离过程的核心。

发酵液常用的固液分离方法有、和等。

细胞破碎技术中常用的机械破碎方法有、、和。

从操作的角度可将分离技术分为两大类，一是，二是。

和不仅有利于重力沉降，而且还可以在过滤分离中大大提高过滤速度。

判断题在工业规模的差速离心操作中，为提高分离速度，所以用离心力较大。

差速离心是生化研究中常用的离心分离方法，而区带离心是生化工业中常用的离心分离方法。

过滤是一种膜分离法。

革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌容易破碎。

团状和线状菌不适合采用珠磨法破碎。

化学破碎比机械破碎的选择性高，胞内产物的总释放率低。

选择题以分离纯化为目的时，最关心的是下列哪个因素（）A、目标产物的浓度B、目标产物的浓缩率C、目标产物的分离因子D、目标产物的回收率不需要冷却的细胞机械破碎方法为（）能够用于分离细胞器的细胞破碎方法为（），A、高压匀浆法B、珠磨法C、喷雾撞击法D、超声波破碎法简答题何谓差速分离与平衡分离，两者操作应注意什么？答：差速分离：利用外力使目标产物与杂质移动速度不同进行分离的方法。

离心、膜分离、电泳等。

平衡分离：根据目标产物与杂质在两相间分配平衡的差异实现分离的方法。

萃取、结晶、吸附等。

注意：差速分离外力大小适中，在一定时间内产生足够大的差异，操作时间不能太长否则目标产物又混合。

平衡分离需要达到平衡的足够时间。

何谓凝聚和絮凝，简述其在细胞分离中的应用。

答：凝聚是指在无机盐类作用下，使发酵液中的成分形成1mm大小的块状凝聚体的过程。

凝聚剂主要是铝、铁等的无机盐。

其作用是中和表面电荷，破坏双电层或形成氢键和配位键等。

絮凝则是采用天然或合成高分子聚电解质将发酵液成分交联成网，形成10mm大小的絮凝团的过程。

絮凝剂主要是聚丙烯酰胺或聚乙烯亚胺等高分子化合物。

其作用主要是通过与发酵液中带电荷的成分形成离子键起到架桥作用。

在细胞分离过程中主要应用于重力沉降和过滤。

可以使菌体或蛋白分子形成较大的颗粒，提高重力沉降速度和过滤速度与质量。

分离工程习题集

分离工程习题集

第二章习题一、填空题1.衡量分离的程度用（）表示，处于相平衡状态的分离程度是（）。

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。

2.分离过程分为( )和( )两大类。

传质分离过程分为（）和（）两大类。

下列属于机械分离过程是（），速率分离过程是（），平稳分离过程是（）。

（吸收、萃取、膜分离、渗透、过滤、离心分离、蒸馏）3.汽液相平衡是处理（）过程的基础。

相平衡的条件是（）。

Lewis 提出了等价于化学位的物理量（），它是（）压力。

4.气液相平衡常数定义为（）。

理想气体的相平衡常数与（）无关。

5.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。

在多组分精馏中塔顶温度是由（）方程求定的，其表达式为( )。

在多组分精馏中塔釜温度是由（）方程求定的，其表达式为( )。

6.低压下二元非理想溶液的对挥发度α12等于( )。

7.泡点温度计算时若∑Kixi>1，温度应调（）。

泡点压力计算时若∑Kixi>1，压力应调（）。

8.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。

若组成为Zi的物系,∑Kixi>1,且∑KiZi>1时，其相态为（）。

若组成为Zi的物系,Kixi＜1时其相态为（）。

若组成为Zi的物系,∑Zi/Ki＜1时，其相态为（）。

9.绝热闪蒸过程，饱和液相经节流后会有（）产生，节流后的温度（）。

二、选择题1.溶液的蒸气压大小（）a.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2.对两个不同纯物质来说，在同一温度压力条件下汽液相平衡K值越大，说明该物质沸点（）a.越低b.越高c.不一定高，也不一定低3.汽液相平衡K值越大，说明该组分越（）a.易挥发b.难挥发c.沸点高d.蒸汽压小4.气液两相处于平衡时（）a.两相间组份的浓度相等b.只是两相温度相等c.两相间各组份的化学位相等d.相间不发生传质5. 当物系处于泡、露点之间时，体系处于（ ）系统温度大于露点时，体系处于（ ）系统温度小于泡点时，体系处于（ ）。

分离分析考题及答案.

分离分析考题及答案.

现代分离分析复习题一、试述萃取剂的选择原则（1）对被萃物有较高的分配比（2）萃取剂对被萃物的选择性要好（3）萃取剂对后面的分析测定没有影响（4）萃取剂应毒性小，容易制备（5）萃取剂应具有至少一个萃取功能团二、.当对动物蛋白质进行沉淀处理时，可能采用盐析、有机溶剂沉淀、等电点沉淀和选择性热变性沉淀等方法，请对其原理和适用性进行比较。

1、盐析原理（1）盐离子与蛋白质分子争夺水分子，降低了用于溶解蛋白质的有效水量，减弱了蛋白质的水合程度，破坏了蛋白质表面的水化膜，导致蛋白质溶解度下降。

（2）盐离子电荷的中和作用，使白质溶解度下降。

（3）盐离子引起原本在蛋白质分子周围有序排列的水分子的极化，使水活度降低，导致蛋白质溶解度下降。

盐析适用于蛋白质、酶、多肽、多糖、核酸等物质的分离纯化。

（适用于一般蛋白质的分离纯化）2、有机溶剂沉淀原理（1）在蛋白质溶液中加入与水互溶的极性有机溶剂，降低水的介电常数，使蛋白质分子表面可解离基团的离子化程度减弱，水化程度降低，促进了蛋白质分子的聚集沉淀。

（2）是极性有机溶剂与蛋白质争夺水化水，而使蛋白质分子沉淀。

有机溶剂沉淀适用于蛋白质、酶、多糖、核酸等物质的提取。

（分子质量较大的蛋白质）3、等电点沉淀原理蛋白质在PH为其等电点的溶液中，以双极离子存在，总净电荷为零,颗粒无电荷间的排斥作用,易凝集成大颗粒，因而最不稳定，溶解度最小，易沉淀析出。

等电点沉淀法适用于疏水性较大的蛋白质（如酪蛋白），而对于亲水性很强的蛋白质（如明胶），由于在水中溶解度较大，在等电点的PH下不易产生沉淀。

4、选择性热变性沉淀原理选择变性沉析法原理是利用蛋白质、酶与核酸等生物大分子对某些物理或化学因素敏感性不同，而有选择地使之变性沉析，以达到目的物与杂蛋白的分离。

选择性热变性沉淀法分离纯化热稳定性高的目标产物。

三、什么是协萃体系？为什么协同效应会显著提高萃取效率？试举例说明1、协萃体系（1）混合萃取剂同时萃取某一物质时，其分配比显著大于相同浓度下各单一萃取剂分配比之和，这一混合体系称协萃体系。

平衡分离过程

平衡分离过程

习题集解答（参考答案及评分细则）一、名词解释（每题5分）1.平衡分离过程：是一种利用外加能量或分离剂，使原混合物体系形成新的相界面，利用互不相溶的两相界面上的平衡关系使均相混合物得以分离的方法。

2.双水相萃取：利用混合物分子在双水相体系中的选择性分配，实现混合物分离的萃取技术。

3.亲和色谱：以共价键将具有生物活性的配体结合到不溶性固体支持物或基质上作固定相，利用蛋白质或其他大分子与配体之间特异的亲和力进行分离的方法。

4.电渗析分离技术：在电场作用下，料液中的阳离子、阴离子通过离子交换和迁移作用实现阴、阳离子和其它物质分离的技术。

5.泡沫吸附分离技术：以泡沫作分离介质，利用各种类型物质与泡沫表面的吸附相互作用，实现表面活性物质或能与表面活性剂结合的物质从溶液主体中分离的技术。

6.化学键合相色谱：是指通过化学反应使固定相物质与载体表面的特定基团发生化学键合，在载体表面形成均匀的固定相层用于分离的色谱方法。

7. 富集：是指在分离过程中使目标化合物在某空间区域的浓度增加。

8. 胶团萃取：是指被萃取的物质以胶团形式从水相被萃取到有机相的溶剂萃取方法。

9. 吸附色谱：采用固体吸附剂作固定相，根据样品各组分在吸附剂上吸附力的大小不同，吸附平衡常数不同而相互分离的方法。

10. 萃取分配平衡常数：在一定温度下，当某一溶质在互不相容的两种溶剂中达到平衡时，该溶质在两相中的浓度之比为一常数此常数为分配平衡常数。

11. 分子蒸馏技术：利用不同物质分子运动的平均自由程的差异而实现分离的技术。

12. 柱色谱法：是将固定相装在一金属或玻璃柱中或是将固定相附着在毛细管内壁上做成色谱柱，试样从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的色谱法。

13.速度差分离过程：是一种利用外加能量，强化特殊梯度场（重力梯度、压力梯度、温度梯度、浓度剃度、电位梯度等），用于非均相混合物分离的方法。

14.微孔过滤技术：是以压差为推动力，利用筛网状微孔膜的筛分作用进行分离的技术。