分离过程学习指导和习题集
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第一章 单级平衡过程1. 计算在0.1013MPa 和378.47K 下苯(1)-甲苯(2)-对二甲苯(3)三元系,当x 1=0.3125,x 2=0.2978,x 3=0.3897时的K 值。
汽相为理想气体,液相为非理想溶液。
并与完全理想系的K 值比较。
已知三个二元系的Wilson 方程参数。
83.977;33.103522121112=--=-λλλλ 15.4422223=-λλ ;05.4603323-=-λλ14.15101113=-λλ ; 81.16423313-=-λλ (单位:J/mol) 在T=378.47K 时液相摩尔体积为:k m o l m v L 3311091.100-⨯= ;321055.117-⨯=L v ;331069.136-⨯=L v安托尼公式为:苯:()36.5251.27887936.20ln 1--=T P s ; 甲苯:()67.5352.30969065.20ln 2--=T P s ;对二甲苯:()84.5765.33469891.20ln 3--=T P s ;(K T Pa P s :;:) 解1:由Wilson 参数方程()[]RT vv ii ij LiL j ij λλ--=Λexp()[]RT v v L L 11121212exp λλ--=Λ()()[]47.378314.833.1035exp 1091.1001055.11733⨯--⨯⨯=-- =1.619 ()[]RT v v L L22212121exp λλ--=Λ ()()[]47.378314.883.977exp 1055.1171091.10033⨯-⨯⨯=-- =0.629同理:838.013=Λ ;244.131=Λ 010.123=Λ ;995.032=Λ由Wilson 方程∑∑∑ΛΛ-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Λ-=k jjkj kki j j ij i x x x ln 1ln γ:9184.01=γ ;9718.02=γ ;9930.03=γ根据安托尼方程:MPa P s2075.01= ;Pa P s 4210693.8⨯= ;Pa P s 4310823.3⨯= 由式(2-38)计算得:88.11=K ;834.02=K ;375.03=K 如视为完全理想系,根据式(2-36)计算得: 048.21=K ;858.02=K ;377.03=K 解2:在T=378.47K 下苯: )36.5247.378/(5.27887936.20ln 1--=sP ;∴ s P 1=207.48Kpa 甲苯: )67.5347.378/(52.30969065.20ln 2--=s P ;∴s P 2 =86.93Kpa 对二甲苯:)84.5747.378/(65.33469891.20ln 3--=s P ;∴s P 3=38.23Kpa Wilson 方程参数求取854.0)47.378314.883.977exp(1091.1001055.117)exp(3322121221=⨯-⨯⨯=--=∧--RT v v L Lλλ 7472.0)47.378314.815.442exp(1069.1361055.117)exp(3322233223=⨯-⨯⨯=--=∧--RT v v L Lλλ 346.1)47.378314.805.460exp(1055.1171069.136)exp(3333232332=⨯--⨯⨯=--=∧--RTvv L L λλ457.0)47.378314.814.1510exp(1091.1001069.136)exp(3311132113=⨯-⨯⨯=--=∧--RT v v L L λλ283.2)47.378314.881.1642exp(1091.1001069.136)exp(3333131331=⨯--⨯⨯=--=∧--RTvv L Lλλ313121211122133112213321122333113223ln 1ln()()0.31251ln(0.3125 1.1930.29780.4570.3897)(0.3125 1.1930.29780.4570.38970.8540.29780.8540.31250.29780.74x x x r x x x x x x x x x x x x ∧∧=-+∧+∧-+++∧+∧∧++∧∧+∧+=-+⨯+⨯-+⨯+⨯⨯+⨯++ 2.2830.3897)720.3897 2.2830.3125 1.3460.29780.38970.09076⨯++⨯+⨯+=-∴1r =0.9132193.1)47.378314.833.1035exp(1055.1171091.100)exp(3311122112=⨯--⨯⨯=--=∧--RT v v L L λλ323112221212323112213321122333113223ln 1ln()()0.2125 1.1931ln(0.31250.8540.29780.74720.3897)(0.3125 1.1930.29780.4570.38970.29780.8540.31250.29780.7x x x r x x x x x x x x x x x x ∧∧=-∧++∧-+++∧+∧∧++∧∧+∧+⨯=-⨯++⨯-+⨯+⨯+⨯++0.3897 1.346)4720.3897 2.2830.3125 1.3460.29780.38970.0188⨯++⨯+⨯+= ∴ 2r =1.019113232331312233112213321122333113223ln 1ln()()0.31250.4571ln(0.31250.4570.2987 1.3460.3897)(0.3125 1.1930.29780.4570.38970.74720.29780.8540.31250.297x x x r x x x x x x x x x x x x ∧∧=-∧+∧+-+++∧+∧∧++∧∧+∧+⨯-⨯+⨯+-+⨯+⨯⨯+⨯+0.3897)80.74720.3897 2.2830.3125 1.3460.29780.38970.2431+++⨯+⨯+= ∴ 3r =1.2752 故87.13.10148.2079132.0111=⨯==PP r K s8744.03.10193.86019.1222=⨯==P P r K s 4813.03.10123.382752.1333=⨯==P P r K s而完全理想系:048.23.10148.20711===P P K s8581.03.10193.8622===P P K s 3774.03.10123.3833===PP K s2. 一液体混合物的组成为:苯0.50;甲苯0.25;对二甲苯0.25(摩尔分率)。
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。
⽣物分离⼯程习题集整理⽣物分离⼯程习题⼀、名词解释1、双电层:偏离等电点的蛋⽩质的净电荷或正或负,成为带电粒⼦,在电解质溶液中就、吸引相反电荷的离⼦,由于离⼦的热运动,反离⼦层并⾮全部整齐的排列在⼀个⾯上,⽽是距表⾯由⾼到低有⼀定的浓度分布,形成分散双电层简称双电层。
2、stern层(吸附层):相距胶核表⾯有⼀个离⼦半径的stern平⾯以内,反离⼦被紧密束缚在胶核表⾯。
3、扩散层:在stern平⾯以外,剩余的反离⼦则在溶液中扩散开去,距离越远,浓度越⼩,最后达到主体溶液的平均浓度。
4、超临界流体萃取:利⽤超临界流体为萃取剂的萃取操作。
5、陈化6、“经纬”模型:⽬前,较流⾏的初⽣细胞壁结构是由Lampert等⼈提出的“经纬”模型,依据这⼀模型,纤维素的微纤丝以平⾏于细胞壁平⾯的⽅向⼀层⼀层敷着在上⾯,同⼀层次上的微纤丝平⾏排列,⽽不同层次上则排列⽅向不同,互成⼀定⾓度,形成独⽴的⽹络,构成了细胞壁的“经”,模型中的“纬”是结构蛋⽩(富含羟脯氨酸的蛋⽩),它由细胞质分泌,垂直于细胞壁平⾯排列,并由异⼆酪氨酸交联成结构蛋⽩⽹,径向的微纤丝⽹和纬向的结构蛋⽩⽹之间⼜相互交联,构成更复杂的⽹络系统。
半纤维素和果胶等胶体则填充在⽹络之中,从⽽使整个细胞壁既具有刚性⼜具有弹性。
7、细胞破碎:指利⽤外⼒破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内容物包括⽬的产物成分释放出来8、凝聚:在化学物质(铝、铁盐等)作⽤下,胶体脱稳并使粒⼦相互聚集成1 mm ⼤⼩块状凝聚体的过程。
9、絮凝:絮凝剂(⼤分⼦量聚电解质)将胶体粒⼦交联成⽹,形成10mm⼤⼩絮凝团的过程。
10、错流过滤:液体的流向和滤膜相切,使得滤膜的孔隙不容易堵塞。
被过滤的发酵液在压⼒推动下,带着混浊的微粒,以⾼速在管状滤膜的内壁流动,⽽附着在滤膜上的残留物质很薄,其过滤阻⼒增加不⼤,因⽽能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。
11、道南(Donnan)效应:离⼦和荷电膜之间的作⽤即相同电荷排斥⽽相反电荷吸引的作⽤。
【采矿课件】分离技术习题集(一)名词说明1. 化合水分2. 结合水分3. 毛细管水分4. 自由水5. 分离因数6. 液固比7. 固体含量8. 循环系数9. 沉降曲线10. 线性沉降11. 区域沉降12. 固体通量13. 通过粒度14. 凝聚与絮凝15. 团圆16. 凝聚剂与絮凝剂17. 水解度18. 同相凝聚和异向凝聚(二)简答1. 物料中水分来源和存在形式,物料性质对脱水的阻碍。
2. 煤泥水浓度的表示方法及换算。
3. 煤泥水有哪些性质?与分选有何关系。
4. 煤泥水处理系统的原则流程的几种形式及各自优缺点和使用条件。
5. 粗煤泥回收流程结构的几种形式,并分析各自的优缺点及使用条件。
6. 简述细煤泥处理流程结构及尾煤处理方式。
7. 洗水闭路循环的意义、标准以及实现浇水闭路循环的措施。
8. 用于脱水的提斗与运输提斗的差别,并说明在选煤厂的用途。
9. 脱水提斗的结构组成及安装要求及脱水成效指标。
10. 简述各种脱水筛的特点及用途,什么缘故脱水中广泛采纳直线振动筛。
11. 离心脱水机要紧有哪几类?各类的特点、工作原理及工作的阻碍因素。
12. 分离因数(离心强度)对脱水有何阻碍。
13. 分级、浓缩、澄清作业的异同?如何进行操纵?14. 绘图并说明分级设备的工作原理,并简述面积对分级成效的阻碍。
15. 倾斜板沉淀分级设备的分类及工作原理,并说明如何对其进行设计。
16. 水力旋流器的工作原理及工作阻碍因素。
17. 绘图并说明耙式浓缩机提耙的信号安全装置以及自动提耙装置。
18. 何为凯奇第三定理?并对其进行推导。
19. 分级浓缩沉淀设备工作成效的评定指标,并具体对该类设备的工作成效进行评定。
20. 分级效率及浓缩效率的物理意义,并对分级效率和浓缩效率进行推导。
21. 举例说明如何进行平稳运算。
22. 凝聚理论,并对颗粒受力进行分析。
23. 絮凝原理。
24. 举例说明絮凝剂水解度对絮凝成效的阻碍。
25. 使用聚丙烯酸胺时应注意事项。
《化学分离工程》课程习题集一、名词解释题1.微波辅助溶剂萃取2.超临界流体萃取3.尺寸排阻色谱技术4.纳滤技术5.分子蒸馏技术6.色谱分离的比移值7.平衡分离过程8.双水相萃取9.亲和色谱10.电渗析分离技术11.泡末吸附分离12.化学键合相色谱13.富集14.胶团萃取15.吸附色谱16.萃取分配平衡常数17.柱色谱法18.速度差分离过程19.微孔过滤技术20.分离度21.反胶团及反胶团萃取22.超临界流体23.反应分离24.物理萃取25.色谱分离26.吸附色谱法27.分离因子28.液膜分离技术29.富集倍数30.螯合物萃取31.色谱流出曲线32.膜污染33.薄层色谱法34.分配色谱法35.萃取平衡36.离子缔合物萃取37.空间排阻色谱法38.离子交换色谱法39.膜分离技术40.浓差极化现象41.协同萃取体系42.电渗析43.超临界流体色谱44.色谱分离的分配系数45.离子对色谱法46.双水相萃取技术47.液液分配色谱技术48.液固吸附色谱技术49.液膜分离技术50.亲合膜分离技术51.胶团萃取二、填空题52.胶团萃取是指被萃取的物质以从水相被萃取到的溶剂萃取方法。
53.微孔过滤技术是为推动力,利用筛网状微孔膜的进行分离的技术。
54.按分离过程的本质将分离方法分为过程,过程,过程。
55.评价分离方法常用的三个指标:,,。
56.影响溶剂萃取的主要因素:,,,,,等。
57.反胶团萃取体系中反胶团通过,,,等四种模型将蛋白质溶解到反胶团中。
58.色谱保留值表示试样中各组分在色谱柱内。
通常用来表示。
59.柱色谱法是将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,从柱头到柱尾沿一个方向移动而进行分离的色谱法。
60.色谱图中峰的区域宽度称为。
习惯上常用以下三个量来表示:(1),即色谱峰宽度的一半。
(2),即色谱峰的宽度;(3)。
61.色谱分离的速率理论认为造成色谱谱带展宽的效应有:扩散,扩散,流动相的。
生物分离工程习题库与答案一、单选题(共52题,每题1分,共52分)1.乳化液膜的制备中强烈搅拌()。
A、应用在被萃取相与W/O的混合中B、是为了让浓缩分离充分C、应用在膜相与反萃取相的乳化中D、使内水相的尺寸变小正确答案:A2.在液膜分离的操作过程中,()主要起到稳定液膜的作用。
A、表面活性剂B、膜溶剂C、载体D、增强剂正确答案:A3.真空转鼓过滤机工作一个循环经过()。
A、过滤区、再生区、缓冲区、卸渣区B、过滤区、缓冲区、再生区、卸渣区C、缓冲区、过滤区、再生区、卸渣区D、过滤区、缓冲区、卸渣区、再生区正确答案:B4.适合小量细胞破碎的方法是()A、超声破碎法B、高压挤压法C、高速珠磨法D、高压匀浆法正确答案:A5.分配层析中的载体()。
A、能吸附溶剂构成固定相B、是流动相C、是固定相D、对分离有影响正确答案:A6.关于分配柱层析的基本操作错误()。
A、用硅藻土为载体,需分批小量地倒入柱中,用一端是平盘的棒把硅藻压紧压平B、分配柱层析适用于分离极性比较小、在有机溶剂中溶解度大的成分,或极性很相似的成分。
C、装柱分干法和湿法两种D、分配柱层析法使用两种溶剂,事先必须先使这两个相互相饱和正确答案:B7.以下哪项不是颗粒在离心力场中受到的力()A、阻力B、重力C、离心力D、向心力正确答案:B8.下面哪一种是根据酶分子专一性结合的纯化方法()。
A、亲和层析B、凝胶层析C、盐析D、离子交换层析正确答案:A9.蛋白质具有两性性质主要原因是()A、蛋白质分子有一个羧基和一个氨基B、蛋白质分子有多个羧基和氨基;C、蛋白质分子有苯环和羟基D、以上都对正确答案:B10.关于疏水柱层析的操作错误()A、疏水柱层析分辨率很高、流速慢、加样量小B、洗脱后的层析柱再生处理,可用8mol/L尿素溶液或含8mol/L尿素的缓冲溶液洗涤,然后用平衡缓冲液平衡C、疏水层析柱装柱完毕后,通常要用含有高盐浓度的缓冲液进行平衡D、疏水层析是利用蛋白质与疏水性吸附剂之间的弱疏水性相互作用的差别进行分离纯化的层析技术正确答案:A11.乳化液膜的制备中强烈搅拌()。
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( )。
学习指导一、选择题1. 下列哪一个是机械分离过程( )a.蒸馏b.吸收c.膜分离d.离心分离2. 在一定温度和压力下,由物料组成计算出的∑=>-Ci i i X K 101,且∑=<ci i i K Z 11/,该进料状态为()a.过冷液体b.过热气体c.汽液混合物 d 不确定 3. 计算溶液露点时,若01/<-∑i i K y ,则说明() a.温度偏低b.正好泡点 c.温度偏高d.正好露点 4. 进行等温闪蒸时,对满足什么条件时系统处于两相区()a.∑∑>>1/1i i i i K Z Z K 且b.∑∑<>1/1i i i i K Z Z K 且c.∑∑><1/1i i i i K Z Z K 且d.∑∑<<1/1i i i i K Z Z K 且 5. 当物系处于泡、露点之间时,体系处于( )a.饱和液相b.过热蒸汽c.饱和蒸汽d.气液两相 6. 系统温度大于露点时,体系处于( )a. 饱和液相b.过热气相c.饱和气相d.气液两相 7. 系统温度小于泡点时,体系处于( )a. 饱和液相b.冷液体c.饱和气相d.气液两相 8. 设计变量数就是( )a.设计时所涉及的变量数b.约束数c. 独立变量数与约束数的和d.独立变量数与约束数的差 9. 约束变量数就是( )a.过程所涉及的变量的数目;b.固定设计变量的数目c.独立变量数与设计变量数的和;d.变量之间可以建立的方程数和给定的条件. 10. 当蒸馏塔的回流比小于最小的回流比时( )a. 液相不能气化b.不能完成给定的分离任务c.气相不能冷凝d.无法操作 11. 用芬斯克方程求最少理论塔板数时,式中的相对挥发度为()a.塔顶的相对挥发度 b塔釜的相对挥发度b.c进料处的相对挥发度 d全塔的相对挥发度平均值12.当蒸馏塔的产品不合格时,可以考虑()a.提高进料量b.降低回流比c.提高塔压d.提高回流比13.在均相恒沸物条件下,其饱和蒸汽压和活度系数的关系应用()14.萃取精馏塔中溶剂的选择性αs /α是指( )a.溶剂的挥发度对原组分的相对挥发度的比值b. 溶剂的相对挥发度对原组分的相对挥发度的比值c. 溶剂加入后原组分的挥发度对加入前原组分的相对挥发度的比值d. 原组分的相对挥发度对溶剂的挥发度的比值15.下列哪一个不是吸收的有利条件()a.提高温度b.提高吸收剂用量c.提高压力d.减少气体的处理量16.平均吸收因子法是指()a.假设全塔的温度相等b. 假设全塔的压力相等c. 假设各级的吸收因子相等d. 假设全塔的汽液流率相等17.一般吸收过程,可调设计变量数为()a.1个b.2个c.3个d. 4个18..如果二元物系,γ1>1,γ2>1,则此物系所形成的溶液是()a.正偏差溶液b.负偏差溶液c.理想溶液d.不确定19.二元共沸物各组分的纯组分蒸汽压力差越大,最低恒沸物组成变化规律为()a.向含低沸点组分多的浓度区移动b.向含高沸点组分多的浓度区移动c.不确定20.萃取精馏中,溶剂量增大,塔内气、液两相流率变化为()a.气相流率增大b.液相流率增大c.气相流率、液相流率都增大21.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d.加料版往下二、简答1.分离过程和传质分离过程。
生物分离工程部分习题和答案新编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::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: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。
: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。
: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。
:生物产品稳定性差——严格限制操作条件,保证产物活性。
: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。
: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:、发酵液预处理与液固分离。
分离过程参考答案分离过程参考答案分离过程是化学实验中常见的一种实验操作,它通过不同物质的物理或化学性质的差异,将混合物中的组分分离出来。
在这篇文章中,我们将探讨一些常见的分离过程以及它们的参考答案。
一、过滤过滤是一种常见的分离过程,它利用了物质的颗粒大小的差异。
在实验中,我们通常使用滤纸或滤膜将混合物分离成固体和液体两部分。
例如,在制备咖啡时,我们使用咖啡滤纸将咖啡渣和咖啡液分离开来。
参考答案:通过过滤,可以将混合物中的固体颗粒分离出来,得到纯净的液体。
二、蒸馏蒸馏是一种利用物质的沸点差异进行分离的过程。
在蒸馏过程中,混合物被加热,其中沸点较低的组分首先蒸发,然后通过冷凝器冷却成液体,最后收集到不同组分的容器中。
例如,酒精的提纯就是通过蒸馏来实现的。
参考答案:通过蒸馏,可以将混合物中的液体组分分离出来,得到纯净的液体。
三、结晶结晶是一种利用物质溶解度差异进行分离的过程。
在结晶过程中,将混合物溶解在溶剂中,然后通过加热或降温使其溶解度发生变化,最后通过冷却或蒸发使其结晶出来。
例如,制备食盐就是通过结晶来实现的。
参考答案:通过结晶,可以将混合物中的固体组分分离出来,得到纯净的晶体。
四、萃取萃取是一种利用物质在不同溶剂中的溶解度差异进行分离的过程。
在萃取过程中,将混合物与适当的溶剂进行接触,使其中的某些组分选择性地溶解在溶剂中,然后通过分离漏斗等器材将两种溶液分离开来。
例如,制备植物精油就是通过萃取来实现的。
参考答案:通过萃取,可以将混合物中的有机物分离出来,得到纯净的溶液。
五、离心离心是一种利用物质的密度差异进行分离的过程。
在离心过程中,将混合物放置在离心机中进行高速旋转,使其中的组分根据密度不同被分离到不同的位置。
例如,制备血液中的红细胞和血浆就是通过离心来实现的。
参考答案:通过离心,可以将混合物中的固体颗粒或液体组分分离出来,得到纯净的物质。
综上所述,分离过程是化学实验中常见的一种实验操作,通过不同物质的物理或化学性质的差异,将混合物中的组分分离出来。
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)。
(2) 当混合物在一定的温度、压力下,满足(1,1∑>∑>i i i i K z z K )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。
= 1 B T T = 进料处于泡点,0=νi i Z k ∑ > 1 T >B T 可能为汽液两相区,ν>0 < 1 T <B T 进料为过冷液体,= 1 D T T = 进料处于露点,1=νi i k Z ∑ > 1 T <D T 可能为汽液两相区,ν<1< 1 T >D T 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)(i i k Z ∑> 1和i i Z k ∑< 1时,混合物始处于汽液两相区(0<ν<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2t (2t 应在B D T T 与之间),这样可按闪蒸来计算产生的汽液两相组成和量,即得出v T -关系,闪蒸曲线,然后再由进出料热焓相等的原则来校核2t ,即等焓平衡线,交点为2t ,v 。
⑴闪蒸曲线(v T -曲线)a 、 试差求2P 下的B D T T ,;b 、 在B D T T ,之间设22,t t '''…,试差求21,v v …。
⑵等焓平衡线a 、 在上述B D T T ,之间所设22,t t '''…下,由求出的i i y x ,并根据22,T P 查出iL iV H H ,,求出L V H H ,,LV L H H H H v --=1*1 b 、作*2v T -等焓平衡线,交点即为2t ,v ,由此求出i i y x L V ,,,②手算或计算机计算思路:−→−=-→−−−→−→−−−→−−−→−→-y H H i i R N T H H H y x v k H T P L V 0,122,211,12迭代设结束调整2T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Newton-Raphson法时,较好的目标函数为()。
(11)绝热闪蒸与等温闪蒸计算不同点是需要考虑()。
2.选择题(1)计算溶液泡点时,若∑=>-CiiiXK11,则说明a.温度偏低b.正好泡点c.温度偏高(2)在一定温度和压力下,由物料组成计算出的∑=>-CiiiXK11,且∑=<ciiiKZ11/,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1/<-∑iiKy,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.∑∑>>1/1iiiiKZZK且b.∑∑<>1/1iiiiKZZK且c.∑∑><1/1iiiiKZZK且d.∑∑<<1/1iiiiKZZK且(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=ΦiS PiS xiC. ΦiVPyi=ΦiSPiSxi3.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S A P P >,且S B P P >,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337.7k ,丙酮(2)沸点329.4k ,溶液具有最低恒沸点,2.0,7.3281==x k L 恒的非理想溶液,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337.7k ,丙酮(2)沸点329.4k ,溶液具有最低恒沸点,2.0,7.3281==x k L 恒的非理想溶液,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xij ≠1,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()1/+j H L X X 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ji X 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ji X 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∑X ij≠1则;(6)三对角矩阵法在求得Xij后,若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。