新型分离技术习题解答——第7章

第八章 吸附、离子交换和色谱分离（习题解答）8-1 用聚丙烯酰胺钙颗粒柱进行大规模脲酶提纯，得到以下数据：洗脱体积/L 浓度（任意单位）170 0.0053190 0.00152（最大）床层体积为20L ，分别求Vo 、σ及洗脱体积分别为190L 和200L 时的产率。

解：根据公式2021V c V N ⎛⎫⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭由题可得：202017020.0053119020.001521V N V N ⎧⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪=- ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪⎛⎫ ⎪=-⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎪⎝⎭⎩当00dc cV =时，c最大，即01900.067V σ=⇒==∴产率12erf erf ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦，代入数据即可求解； 8-3 碳氢化合物原液的色度为20个色度单位/kg 溶剂，拟在80℃用活性炭接触吸附，过滤脱色至原料液色度的2.0%，试求：分别采用单极操作、二级操作以及二级逆流操作法处理1000kg/h 原料液所需活性炭量。

该溶液在80℃下的平衡数据如表8-11所示：表8-11 溶液在80℃下的平衡数据表上述数据在对数坐标上作图为直线，故可用Freundhch 式表示，回归得：12.27630X Y= 其中 2.27,630n m == （1） 单级操作：0120,202%0.4Y Y ==⨯=色素单位/kg 溶液色素单位/kg 溶液∴01112.27 2.271200.40.04666300.4Y Y S kg L mY --===⨯活性炭/kg 溶液 故处理1000kg 溶液所需的活性碳量为0.0466100046.6S kg =⨯=单级（2）：二级错流：应用式10121111nY Y Y n Y n ⎛⎫-⨯=- ⎪⎝⎭，用示差法求得：14Y = 代入得第一级所需活性炭比用量：01112.27 2.2712040.01386304Y Y S kg L mY --===⨯活性炭/kg 溶液 第二级所需活性炭比用量：12112.27 2.27240.40.00866300.4Y Y S kg L mY --===⨯活性炭/kg 溶液 故处理1000kg 溶液所需的活性碳量为()0.01380.0086100022.4S kg =+⨯=错流（3）：二级逆流：应用式101122211nY Y Y Y Y Y ⎛⎫⎛⎫-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，将0Y ，2Y 代入，用示差法求得：1 6.2Y = ∴02112.27 2.271200.40.0139630 6.2Y Y S kg L mY --===⨯活性炭/kg 溶液 故处理1000kg 溶液所需的活性碳量为0.0139100013.9S kg =⨯=逆流8-4 在一色谱柱提纯庆大霉素，测得该组分在柱中的保留时间为8.73min ，标准偏差为0.44min ，估算该柱的理论塔板数。

《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（）.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（）A. 加热 B絮凝 C。

离心 D. 调pH3、其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（）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. 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( ）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（）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： ( ）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（）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（ )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（ )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（ )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( ）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（）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（ )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（）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（）范围内适合。

A。

0。

5%～2％ B1%～3％ C。

2％～4％ D。

第一章导论一解释名词生物下游加工过程（生物分离工程），生物加工过程1 、生物下游加工过程（生物分离工程）：从发酵液、酶反应液或动/植物细胞培养液中将目标产物提取、浓缩、分离、纯化和成品化的过程。

（ppt 第一章、课本page 1）2、生物加工过程：一般将生物产品的生产过程叫生物加工过程，包括优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应工程及目标产物的分离纯化过程。

（课本page 1）二简答题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是什么）答：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 生物分离工程在生物技术中的地位？答：生物技术的主要目标产物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，而且分离工程的质量往往决定整个生物加工过程的成败，因此，生物分离纯化过程在生物技术中极为重要。

3 分离效率评价的主要标准有哪些各有什么意义（ppt）答：根据分离目的的不同，评价分离效率主要有3个标准：以浓缩为目的：目标产物浓缩程度（浓缩率m）以纯度为目的：目标产物最终纯度（分离因子a）以收率为目的：产品收得率（%）4 生物分离工程可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？（简述或图示分离工程一般流程及基本操作单元）答：生物分离工程分四大部分：<1>、发酵液预处理与液固分离。

《生物分离工程》复习题一（第1~3章）二、填空题1、Cohn方程logS=β-KsI中，Ks越大，β值越小，盐析效果越好。

2、固液分离的主要方法有离心和过滤。

3、对发酵液进行预处理方法主要有加热法、调节PH值、凝聚和絮凝、使用惰性助助滤剂、加入反应剂。

4、根据过滤机理的不同，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤两种类型5、盐析的操作方法有加入固体盐、加入饱和溶液法、透析平衡法。

6、核酸的沉淀方法主要有有机溶剂沉淀法、等电点沉淀发、钙盐沉淀法、溶剂沉淀法。

7、蛋白质胶体溶液的稳定性主要靠蛋白质分子间静电排斥作用、蛋白质周围的水化层等因素稳定。

8、为使过滤进行的顺利通常要加入惰性助滤剂。

9、典型的工业过滤设备有半框压滤机和真空转鼓过滤机。

10、常用的蛋白质沉析方法有盐析、等电点和有机溶剂。

二、填空1、常用离心设备可分为离心沉降和离心过滤两大类；2、在一个转子中，将粒子沉降下来的效率可以用 K系数来描述。

3、超离心法是根据物质的沉降系数、质量和形状不同，应用强大的离心力，将混合物中各组分分离、浓缩、提纯的方法。

4、密度梯度离心中，制备密度梯度的常用方法有手工法、梯度混合仪法、离心形成法。

5、阳离子交换树脂按照活性基团分类，可分为强酸型、弱酸型和中等强度；其典型的活性基团分别有磺酸基团、羧基和磷酸基。

7、蛋白质分离常用的层析方法有凝胶层析、多糖基离子交换、亲和层析和疏水层析。

8、离子交换分离操作中，常用的梯度洗脱方法有 PH梯度和离子强度梯度。

10、多糖基离子交换剂包括葡集团离子交换剂和离子交换纤维素两大类。

11、离子交换树脂由载体、活性基团和可交换离子组成。

12、DEAE Sepharose是阴离子交换树脂，其活性基团是二乙基氨基乙基。

13、CM Sepharose是阳离子交换树脂，其活性基团是羧甲基。

14、离子交换操作一般分为动态和静态两种。

15、利用薄层定量测定时，一般控制待测组分的Rf在 0.2-0.5 之间。

制药分离工程习题册第1章绪论1-1 分离技术在制药过程中的任务和作用是什么？1-2 与化工分离过程相比，制药分离过程有哪些特点？ 1-3 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。

1-4 根据过程的原理，分离过程共分为几大类？1-5 分离过程所基于的被分离物质的分子特性差异、以及热力学和传递特性包括哪些？ 1-6 针对分离任务，决定选用哪一种分离技术时需考虑的主要因素有哪些？ 1-7 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。

1-8 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？1-9 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？1-10 试说明选择分离方法的步骤。

第2章精馏技术 2-1 精馏技术在制药过程中主要应用于哪些方面？2-2 为什么制药过程中主要采用间歇精馏方式？ 2-3 与连续精馏相比，间歇精馏有哪些优点？2-4 试分析简单蒸馏和精馏的相同点和不同点，并说明各自的适用场合。

2-5 什么是间歇精馏的一次收率和总收率？这两个值在什么情况下相等？ 2-6 试比较间歇共沸精馏和间歇萃取精馏的优缺点。

2-7 试比较萃取精馏和加盐精馏的优缺点。

2-8 试说明间歇变压精馏的操作方法。

2-9 为什么塔顶存液量的增大会使间歇精馏的操作时间变长？2-10 试说明间歇精馏操作过程中塔顶温度和塔釜温度的变化规律。

2-11 水蒸汽蒸馏的应用条件是什么？ 2-12 已知某理想气体的分子直径为9×10-9米，试求操作压力为1帕，操作温度为100℃时，该物质在平衡条件下的分子平均自程？ 2-13 求水在100℃进行分子蒸馏时，理想情况下的蒸发速率。

2-14 理论塔板数为20的间歇精馏塔分离二组元混合物，轻组分A含量%，重组分B含量%。

采用恒回流比操作，回流比为。

组分A和组分 B的相对挥发度为。

分离技术习题答案分离技术习题答案在教育领域，技术的应用已经成为不可或缺的一部分。

分离技术习题答案，作为其中的一种应用方式，旨在提供一个更加公正、客观的评估环境。

本文将探讨分离技术习题答案的意义、实施方式以及可能存在的问题。

首先，分离技术习题答案的意义在于提供一个公正的评估环境。

传统的习题答案往往由教师或者教辅材料提供，学生可以轻而易举地找到答案，这导致了学生的评估结果可能受到主观因素的干扰。

而通过分离技术习题答案，学生在完成习题后无法立即得知答案，评估结果将更加客观，能够真实地反映学生的实际能力。

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学生在平台上完成习题后，答案将被隐藏起来，只有在特定的时间或条件下才能得知。

这种方式不仅可以减少学生之间的答案泄露，还能够提供更加灵活的学习方式，促进学生的自主学习能力的培养。

另一种方式是采用人工智能技术。

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例如，对于一道难度较高的题目，系统可以延迟显示答案，给学生更多的思考时间；而对于一道简单的题目，系统可以快速显示答案，帮助学生及时纠正错误。

这种方式能够根据学生的个体差异提供个性化的学习支持，提高学习效果。

然而，分离技术习题答案也存在一些问题。

首先，学生可能会利用其他渠道获取答案，从而逃避真正的学习过程。

尤其是在互联网时代，学生可以通过搜索引擎、社交媒体等途径轻松地找到答案。

其次，分离技术习题答案可能导致学生对于错误的答案缺乏及时的纠正。

如果学生在完成习题后无法得知正确答案，他们可能会长时间保持错误的认知，从而影响学习效果。

为了解决这些问题，我们可以采取一些措施。

首先，教师应该加强对学生的引导和监督，确保他们真正参与到学习过程中。

其次，可以采用开放式的习题，鼓励学生进行探究和思考，减少答案的简单复制。

同时，教师还可以通过定期的小测验等方式，及时纠正学生的错误认知，帮助他们建立正确的知识框架。

第一章膜分离1.什么是分离技术和分离工程？分离技术系指利用物理、化学或物理化学等基本原理与方法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的一种手段。

在工业规模上，通过适当的技术与装备，耗费一定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离工程。

2.分离过程是如何分类的？机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离第二章膜分离1.按照膜的分离机理及推动力不同，可将膜分为哪几类？根据分离膜的分离原理和推动力的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。

2.按照膜的形态不同，如何分类？按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。

3.按照膜的结构不同，如何分类？按膜的结构分为对称膜、非对称膜和复合膜。

4.按照膜的孔径大小不同，如何分类？按膜的孔径大小分多孔膜和致密膜。

5.目前实用的高分子膜膜材料有哪些？目前，实用的有机高分子膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。

6.MF（微孔过滤膜）,UF（超过滤膜）,NF（纳滤膜）,RO（反渗透膜）的推动力是什么？压力差。

7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点？醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之一。

醋酸纤维素性能稳定，但在高温和酸、碱存在下易发生水解。

纤维素醋类材料易受微生物侵蚀，pH值适应范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。

8.醋酸纤维素膜的结构如何？表皮层，孔径（8－10）×10－10m。

过渡层，孔径200×10－10m。

多孔层，孔径（1000－4000）×10－10m9.固体膜的保存应注意哪些问题？分离膜的保存对其性能极为重要。

主要应防止微生物、水解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。

微生物的破坏主要发生在醋酸纤维素膜；而水解和冷冻破坏则对任何膜都可能发生。

温度、pH值不适当和水中游离氧的存在均会造成膜的水解。

冷冻会使膜膨胀而破坏膜的结构。

膜的收缩主要发生在湿态保存时的失水。

分离技术思考题与习题第一章绪论1.分离技术在定量分析中有什么重要性？2.定量分离分析对常量和微量组分的回收率要求分别是什么？3.选择分离方法的依据主要是什么？第二章沉淀与共沉淀分离法1. 设计下列各组离子的系统分离方案(1). Ag+、K+、Fe3+、Cr3+、Hg2+(2). Hg22+、Cu2+、Al3+、Ba2+2. 氢氧化物沉淀分离中，常用控制溶液pH的试剂有哪些？举例说明。

3. 用氢氧化物沉淀分离时，常有共沉淀现象，有什么方法可以减少沉淀对其他组分的吸附？4.写出下列有机试剂的分子式或结构式：吡啶，六次甲基四胺，尿素；丁二酮肟，8-羟基喹啉，铜试剂（DDTC），铜铁试剂。

5. 某试样含Fe，A1，Ca，Mg，Ti元素，经碱熔融后，用水浸取，盐酸酸化，加氨水中和至出现红棕色沉淀（pH约为3左右），再加六亚甲基四胺加热过滤，分出沉淀和滤液。

试问：为什么溶液中刚出现红棕色沉淀时，表示pH为3左右？过滤后得到的沉淀是什么？滤液又是什么？试样中若含Zn2+和Mn2+，它们是在沉淀中还是在滤液中？6. 查阅资料，在药物分析中，沉淀分离法有哪些类型？各有何特点？（以后小组讨论）7. 什么是共沉淀现象? 沉淀分离法和共沉淀分离法的区别是什么?8. 什么是均匀分配？什么是非均匀分配？均匀分配和非均匀分配谁更有利于微量组分的富集?为什么?9. 分析影响吸附共沉淀分离的主要因素。

第3章《萃取分离法》习题1．饮用水中有少量CHCl3，取水样100mL，用10mL戊醇萃取，有91.9%的CHCl3被萃取。

计算取10mL水样用10mL戊醇萃取时，氯仿被萃取的百分率。

2．当三氯乙酰丙酮分配在CHCl3和水中时，得到如下结果：当溶液的pH=1.16时，分配比为2.00，当pH=6.39时，分配比为1.40。

求它在氯仿和水中的分配系数K D和离解常数K HA。

3．吡啶(P Y)时一种弱碱，在水中有下列平衡：吡啶在水和氯仿之间的分配系数为K D=2.74 104，求在pH=4时，吡啶在水和CHCl3之间的分配比是多大？（设吡啶P Y在CHCl3中没有聚合反应）。

分离科学课后习题答案分析化学中的分离方法习题与答案试样的采集及处理一、填空:试样的预处理步骤包括(破碎)、(过筛)、(混合)和(缩分)四个步骤。

分解试样一般采用(溶解法)、(熔融法)和(烧结法)三种方法。

二、选择:( D )1.采样的样品中可能包括采样的随机误差和系统误差,在应用样品的检测数据来研究采样误差时,还必须考虑()的影响。

A 随机误差 B 系统误差 C 操作误差D 试验误差( A )2.物料按特性值变异性类型可以分为( )A 均匀物料和不均匀物料B 随机物料和非随机物料C 定向物料和周期性物料D 混合性物料和纯净性物料三、判断:( × )1.只要做好采样中的质量保证,就能使分析结果准确可靠。

( √ )2.在痕量分析中,纯度是选择溶剂的重要标准。

( √ )3.高氢酸共沸溶液沸点为203℃。

( √ )4.碳酸盐熔融一般在铂坩埚中进行,含硫熔剂的熔融不能用铂坩埚。

四、问答:1.试样处理时,破碎过程中会引起试样组成改变的原因是什么?答:⑴在粉碎试样的后阶段常常会引起试样中水分含量的改变。

⑵破碎机研磨表面的磨损,会使试样中引入某些杂质,如果这些杂质恰巧是要分析测定的某种微量组分,问题就更为严重。

⑶破碎、研磨试样过程中,常常会发热,而使试样温度升高,引起某些挥发性组分的逸去;由于试样粉碎后表面积大大增加,某些组分易被空气氧化。

⑷试样中质地坚硬的组分难于破碎,锤击时容易飞溅逸出;较软的组分容易粉碎成粉末而损失,这样都将引起试样组成的改变。

因此,试样只要磨细到能保证组成均匀和容易为试剂所分解即可,将试样研磨过细是不必要的。

2.试样分解使用熔融法有哪些缺点?怎么样尽量避免这些缺点对分析的影响?答:⑴熔融时常需用大量的熔剂(一般熔剂质量约为试样质量的十倍),因而可能引入较多的杂质;⑵由于应用了大量的熔剂,在以后所得的试液中盐类浓度较高,可能会对分析测定带来困难;⑶熔融时需要加热到高温,会使某些组分的挥发损失增加;⑷熔融时所用的容器常常会受到熔剂不同程度的侵蚀,从而使试液中杂质含量增加。

第七章 新型萃取分离技术（习题解答）7-1 超临界流体用作萃取剂有哪些优缺点？答：超临界流体用作萃取剂，该萃取剂在常压和室温下为气体，萃取后易与萃余相和萃取组分分离；在较低温度下操作，特别适合于天然物质的分离；可通过调节压力、温度和引入夹带剂等调整超临界流体的溶解能力，并可通过逐渐改变温度和压力把萃取组分引入到希望的产品中去。

但超临界流体萃取剂的选取，需综合考虑对溶质的溶解度、选择性、化学反应可能性等一系列因素，因此，可用作超临界萃取剂的物质并不太多。

7-2 将超临界流体与萃取质分离可采用哪些方法，各有何优缺点？在选用时应考虑哪些因素？ 答：超临界流体与萃取质分离可通过调节压力，调节温度，引入夹带剂等方法。

7-3 在压力为14MPa 、温度为35℃条件下，用CO 2从发酵液中萃取乙醇，所用萃取设备为高2m 的鼓泡塔，乙醇质量分数为6.5％的发酵液置于塔内，流量为1000cm 3/h 的超临界CO 2鼓泡通过发酵液，若要求乙醇萃取率为80％，计算萃取开始及结束时，萃取相CO 2中乙醇的浓度（脱气及非脱气浓度），在操作条件下，水-乙醇- CO 2的相平衡数据如图7-51所示。

解：根据题意，80%R F X R X F = 5.2%R R F X =⇒= 读图得：萃取结束时：1%E X =萃取开始时：0%E X =7-4 在一金属板填料塔内用超临界CO 2从异丙醇-水溶液中萃取异丙醇，萃取压力为8.0MPa ，温度35℃，连续相（液相）表观流速为3.8m/h ，分散相（超临界流体）流速为7.1m/h ，二相逆流。

已测得该超临界萃取填料塔液相总传质系数K DL 为6.5/h ，求得该填料塔的传质单元数N 和传质单元高度H 。

解：提示：0*i x ol olp x chK dx N V x x α==-⎰ 111ol c d K a K K mdc αα-⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦，其中32Re m n Ad d D K A Sc d =，122Ac c c D K πθ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦7-5 用超临界流体从某种植物或果实内萃取一种化疗物质，其在CO 2中的溶解度常为超临界流体相密度的函数，假定为0.07％。

第一章绪论1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。

（2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。

（32.3.答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。

4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。

浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。

纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程。

根据目标组分在原始溶液中的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分：（方法被分离组分的摩尔分数）富集<0.1；浓缩0.1－0.9；纯化>0.9。

5.回收因子、分离因子和富集倍数有什么区别和联系？答：（1）被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分的回收程度，用回收率来表示。

（2A SA,B ≈（3第二章分离过程中的热力学2.气体分子吸附在固体吸附剂表面时，某吸附等温线可以由朗格缪尔吸附方程得到。

试分析吸附物质的吸附平衡常数K与该气体物质在气相的分压p需满足什么条件才能使朗格缪尔吸附等温线近似为直线。

答：溶质吸附量q 与溶质气体分压p 的关系可以用朗格缪尔吸附方程表示：p K p K q q A A +=1max ，式中qmax 为溶质在固相表面以单分子层覆盖的最大容量；KA 为溶质的吸附平衡常数。

在低压时，p K q q p K A A max 1=，《。

第三章 分离过程中的动力学1.相比可2.在无流和有流情况下，溶质分子的迁移分别用什么公式描述？对公式的物理意义做简单的阐述。

答：无流时：22dx c d D dx dc Y dt dc +-=，有流时：22)(dxx d D dx dc v Y dt dc +'+-= 物理意义：（参考费克第一定律物理意义的形式自己描述）3.费克扩散定律描述的是什么样的特殊条件下溶质分子的迁移？答：费克第一定律dxdy A x J dx dc D J -=-=)(或，是假设溶质浓度c 在扩散方向上不随时间变化，其物理意义为：扩散系数一定时，单位时间扩散通过截面积的物质的量（mol ）与浓度梯度成正比，负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反。

《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论1、何为生化分离工程bioseparation engineering/下游加工过程, biotechnology？其主要研究那些内容？2、生化分离技术依据的分离原理有哪些？3、生化分离工程有那些特点？其包括那几种主要分离方法？4、何为传质分离过程？5、简述生化分离工程的发展趋势。

6、亲和技术目前已衍生出那些子代分离技术？7、生化反应与生化分离耦合技术有那些特点？8、为何在生物技术领域中往往出现“丰产不丰收”的现象？9、生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？10、设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？11、初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？12、如何除去蛋白质溶液中的热原质？13、生物分离为何主张采用集成化技术？14、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？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、絮凝剂可分为那三种？有那些因素影响絮凝过程？4、在生化工业中常用的过滤方式那两种？各自有何特点？5、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？6、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？7、如何使用助滤剂?8、错流微滤与传统过滤相比有何优点？第三章细胞破碎法1、细菌细胞壁与真菌（酵母）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、何谓脂溶破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、酶法细胞破碎常用那几种酶类？6、包涵体是如何产生的?如何使重组蛋白复性?7、如何测定细胞破碎程度？第四章沉淀法1.理解概念：盐溶，盐析2.常用的沉淀法有哪几种？3.生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？4.何谓分步盐析沉淀？5.有机沉淀法与盐析沉淀法相比有何优缺点？第五章溶剂萃取法1、何谓溶剂萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶剂萃取过程中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？4、在发酵工业中，去乳化有何实际意义？5、理解概念：HLB，分配系数，分离因子，介电常数，带溶剂6、生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？7、pH 对弱电解质的萃取效率有何影响？8、发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响? 如何有效消除乳化现象？9、什么叫超临界流体？10、为何在临界区附近，稍微改变流体的压力和温度，都会引起流体密度的大副变化？11、要提高超临界流体萃取的效率，可以考虑哪些方面？12、名词解释：胶束/反胶束13、影响反胶束萃取蛋白质的因素有哪些？第六章双水相萃取1、何谓双水相萃取？2、双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？3、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？4、影响双水相萃取的因素有那些？当电解质存在，PH是如何影响双水相萃取的？5、用双水相萃取细胞破碎（匀浆）液时，一般是把目标产物分布在上相，而细胞碎片、杂蛋白等杂质分布在下相，为什么？6、何谓双水相亲和萃取？第七章膜分离法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？膜材料主要用什么？3、膜组件在形式上有那几种？各自有何优缺点？4、为何说非对称性膜的发明为膜分离走向工业化奠定了基础？5、简述微滤、超滤膜、反渗透膜在膜材料、结构、性能及其应用等方面的异同点6、膜分离的表征参数有那些？何谓膜截留分子量？7、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？8、膜的清洗及保存方法有那几种？9、膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？10、反渗透与超滤在分离机理上有何区别？11、超滤、反渗透膜分离主要有那些方面应用？12、比较膜分离技术与亲和层析技术的特点13、亲和剂由哪几部分组成？14、简述亲和膜分离的过程？15、液膜由哪几部分组成？各自的功能是什么？17、影响液膜稳定性的因素有哪些？第八章吸附法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？3、大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何优缺点？4、影响吸附过程的因素有那些？5、何谓穿透曲线？6、膨胀床吸附的特点是什么？第九章离子交换法1、何谓离子交换法?一般可分为那几种?2、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？3、离子交换树脂的命名法则是什么？4、离子交换树脂有那些理化性能指标？5、何谓真密度、湿真密度？6、大孔径离子交换树脂有那些特点？7、pH值是如何影响离子交换分离的？8、普通型离子交换树脂为何不能用来分离提取蛋白质分子？9、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？10、软水、去离子水的制备工艺路线？11、对生物大分子物质，离子交换剂是如何选择的？12、理解概念：交换容量，工作交换容量，膨胀度，湿真密度，交联度13、为何阴树脂交换容量用动态法测定而阳树脂用静态法测定？第十章色层分离1、何谓色层分离法？可分为那几大类？2、何谓保留值、分配容量K、分离度？3、色层图中分离度有那几种表示方法？4、层析剂有那几种？各自有何特点？5、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？6、何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？7、柱层析法与固定床吸附法有何异同点？8、苯硼酸亲和介质用于分离哪些目标物？原理是什么?9、凝胶层析分离机理是什么?10、亲和层析的机理是什么？11、配基偶联后残留电荷对分离有何影响？如何消除？12、小分子配基为何需插入手臂？13、何谓色层分离法？可分为那几大类？14、简述柱层析系统的工艺流程。

第一章绪论1、何谓生物分离技术？2、生物分离技术特点的特点是什么？3、生物分离技术可分为几大部分，分别包括哪些单元操作？4、在设计下游分离过程前，必须考虑哪些问题方能确保我们所设计的工艺过程最为经济、可靠？5、简述生物分离工程的发展动向。

第二章细胞分离与破碎1、何谓过滤、沉降；沉降与离心的异同？2、简述过滤的基本形式。

3、凝聚和絮凝的区别有哪些？4、简述过滤、离心设备的分类及其特点。

5、简述细胞破碎的意义。

6、常用细胞破碎方法有哪些？第三章萃取1、液－液萃取的分类？2、何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？3、什么是乳化现象，其产生原因是什么；如何消除乳化现象？4、何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？5、何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？其成相机理如何？6、反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理第四章膜分离1、什么是膜？2、简述膜分离技术的分类3、基本的膜材料有哪些？4、常用的膜组件有哪些？5、何谓反渗透？实现反渗透分离的条件是什么？6、电渗析的工作原理？第五章吸附与离子交换1、什么是吸附过程？吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？2、什么是吸附等温线？其意义何在？影响吸附过程的因素有哪些？3、什么是亲和吸附？其特点有哪些？4、什么是离子交换？离子交换的机理是什么？5、什么是离子交换树脂的交换容量，如何测定？6、基本的离子交换操作是怎样的？7、什么是离子交换的选择性？其选择性受哪些因素影响？第六章结晶1、结晶操作的原理是什么？2、饱和溶液和过饱和溶液的概念3、结晶的一般步骤是什么？4、过饱和溶液形成的方法有哪些？5、绘制饱和温度曲线和过饱和温度曲线，并标明稳定区、亚稳定区和不稳定区。

6、常用的工业起晶方法有哪些？7、重结晶的概念第七章干燥1、干燥的概念2、干燥的基本流程3、物料中所含水分的种类有哪些？平衡水分和自由水分的概念4、了解干燥曲线，并结合干燥速率曲线说明恒速干燥阶段和降速干燥阶段的特点5、干燥设备选型的原则是什么？6、常用的干燥设备有哪些？其特点是什么？友情提示：部分文档来自网络整理，供您参考！文档可复制、编制，期待您的好评与关注！。

第一章 固膜分离过程一、概述膜分离：利用膜对不同组分的选择性渗透的原理来分离混合物的过程。

膜从相态上可分为固体膜和液体膜固膜分离过程包括：微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、气体分离、渗透汽化、膜蒸馏、膜萃取、膜吸收等。

应用：海水淡化，超纯水制备，废水处理，果汁、饮料、酒等的除菌、澄清，空气中氧－氮分离，乙醇－水的分离，血液透析……固膜之一：平板膜 固膜之二：中空纤维膜 固膜之三：管式膜（这种膜分离装置像列管换热器）板式膜应用时像过滤：以膜代替过滤介质，根据颗粒或分子大小的不同而实现分离。

但膜过滤的颗粒更小，可小到“分子过滤” 。

反渗透 海水或苦咸水脱盐；地表或地下水的处理；食品浓缩渗析 血液透析（除去血液中的代谢废物、过量体液并维持电解质平衡） 电渗析 电化学工厂的废水处理；半导体工业用超纯水的制备；海水制盐 微滤 药物灭菌；饮料的澄清；抗生素的纯化；由液体中分离动物细胞 超滤 果汁的澄清；发酵液中疫苗和抗生素的回收渗透汽化 乙醇-水共沸物的脱水；有机溶剂脱水；从水中除去有机物气体分离从甲烷或其它烃类物中分离CO 2或H 2；合成气H 2/CO 比的调节；空气中N 2和O 2分离液体混合物分离：乙醇-水⇒乙醇＋水 气体混合物分离：空气⇒氮气＋氧气非均相混合物分离：含颗粒的液体⇒液体＋滤饼用于血液透析、人工肾、人工肝: 血液与透析液通过膜进行物质传递，除去血液中的有毒物如尿素、尿酸、肌酸酐等，并向血液中补充人体所需的营养物如葡萄糖、碳酸盐、电解质等。

用于人工肺：血液通过膜吸收补充O 2、排出CO 2。

二、膜及膜组件 1. 膜的分类浓海水 淡水海水膜海水淡化从材料来源上可分为：天然（natural）膜和合成（synthetic）膜。

合成膜又分为：无机（inorganic）膜和有机高分子（organic polymer）膜。

根据膜的结构可分为：多孔（porous）膜（微孔膜，孔径1nm以上）和致密（dense）膜（均质膜、无孔膜、非多孔膜，孔径1nm以下）。

思考题和练习题第1章绪论1-1 简述制药工业发展史1-2 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义1-3 分离技术在制药过程中的任务和作用是什么？1-4 与化工分离过程相比，制药分离过程有哪些特点？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。

1-6 举例说明制药分离过程原理与分类。

1-7 机械分离和传质分离的原理与区别是什么？1-8 分离过程所基于的被分离物质的分子特性差异、以及热力学和传递特性包括哪些？1-9 对特定目标产物选择最佳分离方案时需要考虑哪些因素？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？1-13工业上常用的传质分离过程包括哪两类？举例说明它们的特点。

第2章固液萃取（浸取）2-1 简述植物药材的浸取过程的几个阶段？2-2 试结合固液提取速率公式说明提高固液提取速率的措施包括哪些？2-3 试根据浸出的总传质系数公式说明各项的物理意义？植物性药材总传质系数都与哪些因素有关？2-4 选择浸取溶剂的基本原则有哪些？试对常用的水与乙醇溶剂的适用范围进行说明。

2-5 单级浸取和多级逆流浸取计算程序有何不同？如何计算各自的浸出量和浸出率？2-6 固-液浸取工艺方法都有哪些？各用什么设备？2-7 影响浸取的主要因素有哪些？2-8 简述超声协助浸取的作用原理及影响因素2-9 简述微波协助浸取的作用原理及影响因素2-10 试结合固液提取速率公式说明提高固液提取速率的措施应包括哪些？并说明浸取的总传质系数公式中各项的物理意义。

2-11 试根据索氏提取法工艺流程图写出应用该法进行中药提取的操作步骤。

2-12 含浸出物质25%的药材50kg，第一级溶剂加入量与药材量之比为3：1，其它各级溶剂的新加入量与药材量之比为4：1，求浸取第一次和浸取4次后药材中所剩余的可浸出物质的量，设药材中所剩余的溶剂量等于其本身的重量。

第一章绪论（习题解答）1-1 厨房、卧室、庭院内有哪些现象可用分离方法来改善？答：厨房、卧室、庭院内的尘埃、油烟、VOCs（VOC是挥发性有机化合物volatile organic compounds的英文缩写，例如装修产生的甲醛），还有空气中的NO x、SO2、CO等有害物质，都可用分离方法来去除，以改善生活环境。

1-2 请设计某些基于分离概念的家用电器设备，以提高人们的日常生活质量。

答：例如可以设计基于“过滤”的水进化器，基于“膜分离”的油烟机、空调（除尘）、生活污水处理器等等，以提高人们的日常生活质量。

1-3 汽车尾气中含有大量的CO，有人正在探索开发一种催化分离膜，在尾气排放时及时将CO转化为CO2而除去，你认为这属于哪一类分离方法，有可能实现吗？请说明理由。

答：这属于反应分离，有可能实现。

因为CO可以在铂、铑和钯等贵金属催化剂或稀土催化剂等的作用下发生氧化反应转化为CO2，所以可以设计一种膜（表面附上催化剂），它可以让CO2直接通过，而CO则只有在膜上催化剂作用下转化为CO2后才能通过，这样就可以去除尾气中的CO。

1-4 学校教室内空气质量比户外好吗？主要有哪些物质导致的？请选择并设计一种较合理的分离技术有效地将这些污染物质去除。

答：学校教师内的空气质量一般比户外要差，因为教室内CO2浓度较高，有粉笔灰等有害易吸入颗粒物，也可能存在因装修而产生的甲醛等有害有机化合物。

要去除这些污染物质，我们可以利用膜分离技术，即设计一种膜，使粉笔灰、甲醛等有害物质不能通过而达到去除效果。

1-5 请指出自来水、饮用水、纯净水、活性水的制备方法，各自采用了哪些分离技术？1-6 不少科学家认为载人航天事业发展推动科技的进步，你赞同这个观点吗？宇航员在空间站内生活与工作需要哪些新型分离技术为基础？答：是否认同观点，因人而异，只要说明理由即可。

宇航员在太空中生活与工作涉及到包括CO2的收集与浓缩、水电接产生氧、生活污水的再生回用等多方面，在这些过程中需要膜分离、渗透、超滤等新型分离技术为基础。

化工传质分离工程课后习题答案目录第一章绪论 (1)第二章单级平衡过程 (6)第三章多组分精馏和特殊精馏 (19)第四章气体吸收 (24)第五章液液萃取 (27)第六章多组分多级分离的严格计算 (28)第七章吸附 (34)第八章结晶 (35)第九章膜分离 (36)第十章分离过程与设备的选择与放大 (37)第一章绪论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。

2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。

答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。

3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。

气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。

4. 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 。

5. 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 cF ziT F P FV , yi ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图内在(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06. 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=18N 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。

第十一章耦合与集成技术（习题解答）11-1 简述集成与耦合的区别。

答：本书中的耦合过程是指反应与分离两者相结合并具有相互影响的过程，典型的代表为各类膜式反应器，将催化剂固定在膜上，反应物生成的同时，及时移走抑制反应进行的部分生成物或副产物，使反应进一步进行；集成过程是指将两个不同的分离单元操作或反应与某一分离单元操作组合在一起的过程，在不同的分离单元中完成各自的功能，二者之间可以发生物料循环。

分离单元中完成各自的功能，二者之间可以发生物料循环。

11-2 描述膜催化反应器的特点。

答：膜催化反应器是将反应和膜分离过程结合，它不仅具有分离的功能，而且能提高反应的选择性或产品的收率。

通常是指耐高温的无机膜反应器，在石化领域中具有潜在的应用前景。

的收率。

通常是指耐高温的无机膜反应器，在石化领域中具有潜在的应用前景。

11-3 比较内置式和外置式渗透汽化膜反应的优缺点。

答：外置式的每单位反应器所需的膜面积小，操作中更换溶液，但外部循环会带来很多操作上的不便，需额外的循环设备等；内置式的操作简单，不需要额外循环，但系统不灵活，膜易污染，膜组件大小受到抑制等。

制等。

11-4 膜生物反应器有哪几类？有哪些用途？答：根据膜生物反应器所用的生物催化剂可以将其分为：酶膜生物反应器、膜发酵器和膜动植物细胞培养三类。

根据膜组件与反应器的结合形式可将其分为：分置式和一体式两类。

另外，除了以上分类外，膜生物反应器还可按膜材料、膜孔径、膜组件以及推动力方式的不同进行分类。

物反应器还可按膜材料、膜孔径、膜组件以及推动力方式的不同进行分类。

膜生物反应器不仅可以用于废水的处理，还可以用于废气处理。

膜生物反应器不仅可以用于废水的处理，还可以用于废气处理。

11-5 现有一组成为乙醇80℅、水20℅的混合体系，试设计一个高效的集成过程用于制备99.9℅的乙醇产品。

-96℅，在通过由℅，在通过由PVA 答：可以采用工业生产的乙醇脱水渗透汽化集成工艺，通过精馏塔后乙醇浓度达95℅-96软件模拟。