分离工程各章思考题

《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。

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。

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。

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）。

复习思考题（一）填空题1、多组分精馅根据指定设计变量不同可分为（）型计算和（）型计算。

2、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）o3、非清晰分割法假设各组分在塔内的分布与在（）时分布一致。

4、精馅塔计算中每个级由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。

5、萃取精馅塔在萃取剂加入口以上需设（）。

6、采用液相进料的萃取精馅时，要使萃取剂的浓度在全塔内为一恒定值，所以在（）。

7、当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂主要起（）作用。

8、要提高萃取剂的选择性，可（）萃取剂的浓度。

9、最低恒沸物，压力降低使恒沸组成中汽化潜热（）的组分增加。

10、在一定温度和组成下，A、B混合液形成最低沸点恒沸物的条件为（）。

11、不加恒沸剂可完成恒沸物分离的方法有（）和（）两种。

12、分布组分是指在馅出液和釜液（）；非分配组分是指仅在（）出现的组分。

13、多组分精馅中，关键组分是指（）的组分。

14、回收率（PH K W釜液W中（）与进料中HK的流率之比，回收率（P LK,D是馅出液D 中（）与进料中LK的流率之比。

15、清晰分割是指馅出液中除了（）夕卜，没有其他重组分，釜液中除了（）夕卜，没有其他轻组分。

16、若加入的新组分和被分离系统的一个或几个组分形成最低恒沸物从（）蒸出。

这种特殊精馅叫恒沸精馅。

加入的新组分叫（）。

17、若加入的新组分不与原系统中任一组分形成恒沸物，而其沸点又较原系统任一组分高，从釜液离开精馅塔。

这类特殊精馅叫（），所加入的新组分叫作（）。

18、在萃取精馅中所选的萃取剂使Ais值越大，溶剂的选择性（）。

19、萃取精馅塔中，萃取剂是从塔（）出来。

20、恒沸剂与组分形成最高沸点的恒沸物时，恒沸剂从塔（）出来。

21、均相恒沸物在低压下其活度系数之比Y1/K应等于（）与（）之比。

22、特殊精馅是既加入（），又加入（）的精馅过程。

（二）、选择题1、A （轻组分）、B两组分的相对挥发度CUB越小，则（）。

a.A、B两组分越容易分离；b.原料中含轻组分越多，所需的理论级数越少;c.A、B两组分越难分离；d.与A、B两组分的分离难易程度无关。

《分离工程》思考题及习题（整理）（1）《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。

（—）⏹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。

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？。