下载文档原格式
分离工程试题库及答案第一部分填空题1.分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。
2.汽液相平衡是处理（气液传质分离）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）。
3.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。
4.吸收因子为（mVL A），其值可反应吸收过程的（难易程度）。
5.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），（用蒸馏塔）。
6.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（泡露点程）确定。
7.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。
8.解吸收因子定义为（S=m V/L）。
9.吸收过程主要在（塔顶釜两块板）完成的。
10.吸收有（1）个关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。
精馏有（2）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。
11.恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（大10K）以上。
12.吸收过程只有在（贫气吸收）的条件下，才能视为恒摩尔流。
13.采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔为一恒定值，所以在（进料时补加一定的萃取剂）。
14.要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。
15.吸收过程发生的条件为(P i＞P i*,y i＞y i*)。
16.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（相平衡程）计算各板的温度。
17.常见复杂分离塔流程有（多股进料），（侧线采出），（设中间冷凝或中间再沸器）。
18.设置复杂塔的目的是为了（减少塔数目，节省能量）。
19.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。
20.为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。
21.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。
22.在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功（大于）分离成两个非纯组分时所需的功。
《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？(1)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=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。
［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 0.6921978.0≠=∑=∑∴iii 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≈=++=∑=∑∴iii 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。
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。
分离工程试题库及答案第一部分填空题1.分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。
2.汽液相平衡是处理（气液传质分离）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）。
3.萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。
4.吸收因子为（mVL A），其值可反应吸收过程的（难易程度）。
5.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），（用蒸馏塔）。
6.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（泡露点程）确定。
7.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。
8.解吸收因子定义为（S=m V/L）。
9.吸收过程主要在（塔顶釜两块板）完成的。
10.吸收有（１）个关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。
精馏有（2）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。
11.恒沸剂的沸点应显著比原溶液沸点（大10K）以上。
12.吸收过程只有在（贫气吸收）的条件下，才能视为恒摩尔流。
13.采用液相进料的萃取精馏时，要使萃取剂的浓度在全塔为一恒定值，所以在（进料时补加一定的萃取剂）。
14.要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。
15.吸收过程发生的条件为(P i＞Ｐi*,y i＞ｙi*)。
16.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（相平衡程）计算各板的温度。
17.常见复杂分离塔流程有（多股进料），（侧线采出），（设中间冷凝或中间再沸器）。
18.设置复杂塔的目的是为了（减少塔数目，节省能量）。
19.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。
20.为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。
21.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。
22.在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功（大于）分离成两个非纯组分时所需的功。
（—）⏹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。
目录第一章绪论 (1)第二章单级平衡过程 (5)第三章多组分精馏和特殊精馏 (18)第四章气体吸收 (23)第五章液液萃取 (26)第六章多组分多级分离的严格计算 (27)第七章吸附 (33)第八章结晶 (34)第九章膜分离 (35)第十章分离过程与设备的选择与放大 (36)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/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。
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F ziT FP FV , yi ,Tv , PvL , x i , T L , P L习题5附图热量衡算式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) 2Nc = 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9c+11=7+11=18N a u 串级单元 1传热 1合计2进料，习题6附图N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。
《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。
分离⼯程第⼆章部分课后题答案5.由于绝⼤部分体系是⾮理想溶液，为进⾏定量的热⼒学分析与计算，溶液中的各组分浓度必须以活度代替。
由正⾟烷(1)、⼄苯(2)和2-⼄氧基⼄醇(3)所组成的溶液，其组成为: x 1=0.25 (均为摩尔分数)，x 2= 0.52， x 3= 0.23，试求总压为0. 1MPa 达到平衡时该溶液中各组分的活度系数。
已知: 0. 1MPa 时有关各端值常数如下。
A 12= 0. 085,A 21= 0.085， A 23= 0.385，A 32= 0. 455， A 13=0. 700， A 31= 0.715，c=-0.03。
解：ln γ1=x 22[A 12+2x 1(A 21?A 12)]+x 32[A 13+2x 1(A 31?A 13)]+x 2x 3[A 21+A 13?A 32+2x 1(A 31?A 13)+2x 3(A 32?A 23)?c (1?2x 1)]=0.1064γ1=1.1123ln γ2=x 32[A 23+2x 2(A 32?A 23)]+x 12[A 21+2x 2(A 12?A 21)]+x 3x 1[A 32+A 21?A 13+2x 2(A 12?A 21)+2x 1(A 13?A 31)?c (1?2x 2)]=0.0198γ2=1.0200ln γ3=x 12[A 31+2x 3(A 13?A 31)]+x 22[A 32+2x 3(A 23?A 32)]+x 1x 2[A 13+A 32?A 21+2x 3(A 23?A 32)+2x 2(A 32?A 23)?c (1?2x 3)]=0.3057γ3=1.35767.若要将上题中甲醇与醋酸甲酯的均相共沸物⽤⽔作萃取剂将其分离，需计算醋酸甲酯对甲醇的相对挥发度。
系统温度为60°C，已知醋酸甲酯(1)-甲醇(2)-⽔(3)三元体系各相应⼆元体系的端值常数A 12= 0.447, A 21= 0.411，A 23=0.36，A 32= 0.22, A 13=1.3，A 31= 0.82，醋酸甲酯和甲醇的饱和蒸⽓压p 10= 0.1118MPa ， p 20= 0. 0829MPa ，试⽤三元Margules ⽅程来推算出在60°C 时x 1=0.1, x 2=0.1, x 3= 0.8 (均为摩尔分数)的三元体系中醋酸甲酯对甲醇的相对挥发度a 12。
