分离工程习题讲解

生物分离工程复习题绪论细胞分离1.在细胞分离中;细胞的密度ρS越大;细胞培养液的密度ρL越小;则细胞沉降速率越大..2.表示离心机分离能力大小的重要指标是 C ..A.离心沉降速度B.转数C.分离因数D.离心力3.过滤中推动力要克服的阻力有介质阻力和滤饼阻力;其中滤饼占主导作用..4.简答：对微生物悬浮液的分离过滤分离;为什么要缓慢增加操作压力5.判断并改错：在恒压过滤中;过滤速率会保持恒定..×改：不断下降..6.简答：提高过滤效率的手段有哪些7.判断并改错：生长速率高的细胞比生长速率低的细胞更难破碎..×改：更易破碎..8.简答：采用哪种方法破碎酵母能达到较高的破碎率9.简答：蛋白质复性收率低的主要原因是什么10.简答：常用的包含体分离和蛋白质复性的工艺路线之一..11. B 可以提高总回收率..A.增加操作步骤B.减少操作步骤C.缩短操作时间D.降低每一步的收率12.重力沉降过程中;固体颗粒不受 C 的作用..A.重力B.摩擦力C.静电力D.浮力13.过滤的透过推动力是 D ..A.渗透压B.电位差C.自由扩散D.压力差14.在错流过滤中;流动的剪切作用可以 B ..A.减轻浓度极化;但增加凝胶层的厚度B.减轻浓度极化;但降低凝胶层的厚度C.加重浓度极化;但增加凝胶层的厚度D.加重浓度极化;但降低凝胶层的厚度15.目前认为包含体的形成是部分折叠的中间态之间 A 相互作用的结果..A.疏水性B.亲水性C.氢键D.静电16.判断并改错：原料目标产物的浓度越高;所需的能耗越高;回收成本越大..×改：原料目标产物的浓度越低..17.菌体和动植物细胞的重力沉降操作;采用 D 手段;可以提高沉降速度..A.调整pHB.加热C.降温D.加盐或絮状剂18.撞击破碎适用于 D 的回收..A.蛋白质B.核酸C.细胞壁D.细胞器19.重力沉降过程中;固体颗粒受到重力; 浮力; 摩擦阻力的作用;当固体匀速下降时;三个力的关系重力=浮力+摩擦阻力 ..20.为了提高最终产品的回收率：一是提高每一级的回收率;二是减少操作步骤 ..21.评价一个分离过程效率的三个主要标准是：①浓缩程度②分离纯化程度③回收率 ..22.区带离心包括差速区带离心和平衡区带离心..23.差速区带离心的密度梯度中最大密度 B 待分离的目标产物的密度..A.大于B.小于C.等于D.大于或等于24.简答：管式和碟片式离心机各自的优缺点..25.单从细胞直径的角度;细胞越小;所需的压力或剪切力越大;细胞越难破碎..沉淀1.防止蛋白质沉淀的屏障有蛋白质周围的水化层和双电层 ..2.判断：当蛋白质周围双电层的ζ点位足够大时;静电排斥作用抵御蛋白质分子之间的分子间力;使蛋白质溶液处于稳定状态而难以沉淀..√3.降低蛋白质周围的水化层和双电层厚度;可以破坏蛋白质溶液的稳定性;实现蛋白质沉淀..4.常用的蛋白质沉淀方法有：盐析沉淀; 等电点沉淀; 有机溶剂沉淀..5.判断并改错：蛋白质水溶液中离子强度在生理离子强度0.15～0.2mol·kg-1之外;蛋白质的溶解度降低而发生沉淀的现象称为盐析..×改：离子强度处于高离子强度时..6.在Cohn方程中;logS=β-KsI中;盐析常数Ks反映 C 对蛋白质溶解度的影响..A.操作温度B.pH值C.盐的种类D.离子强度7.在Cohn方程中;logS=β-KsI中;β常数反映 B 对蛋白质溶解度的影响..A.无机盐的种类B.pH值和温度C.pH值和盐的种类D.温度和离子强度8.Cohn方程中;Ks越大;β值越小;盐析效果越好..9.蛋白质溶液的pH接近其等电点时;蛋白质的溶解度 B ..A.最大B.最小C.恒定D.零10.蛋白质溶液的pH在其等电点时;蛋白质的静电荷数为0 ..11.判断并改错：在高离子强度时;升温会使蛋白质的溶解度下降;有利于盐析沉淀;因此常采用较高的操作温度..×改：只在离子强度较高时才出现..12.判断并改错：利用在其等电点的溶液中蛋白质的溶解度最低的原理进行分离;称为等电点沉淀;而不必考虑溶液的离子浓度的大小..×改：在低离子强度条件下..13.等电点沉淀的操作条件是低离子强度和pH=pI ..14.判断并改错：无论是亲水性强;还是疏水性强的蛋白质均可采用等电点沉淀..×改：适用于疏水性强的蛋白质酪蛋白..15.有机溶剂沉淀时;蛋白质的相对分子质量越大;则有机溶剂用量越少；在溶液等电点附近;则溶剂用量越少 ..16.变性活化能 A 的蛋白质可利用热沉淀法分离..A.相差较大B.相差较小C.相同D.相反17.在相同的离子强度下;不同种类的盐对蛋白质盐析的效果不同;一般离子半径 A 效果好..A.小且带电荷较多的阴离子B.大且带电荷较多的阴离子C.小且带电荷较多的阳离子D.大且带电荷较多的阳离子18.盐析沉淀时;对 A 蛋白质所需的盐浓度低..A.结构不对称且高分子量的B.结构不对称且低分子量的C.结构对称且高分子量的D.结构对称且低分子量的19.盐析常数Ks 随蛋白质的相对分子量的 增高 或分子结构的 不对称 性而增加..萃取1.溶质在液—液两相中达到萃取平衡时;具有化学位 相等 ;萃取速率为 0 的特征..2.溶质在液—液两相中达到萃取平衡时;萃取速率为 B ..A.常数B.零C.最大值D.最小值3.溶质在两相达到分配平衡时;溶质在两相中的浓度 C ..A.相等B.轻相大于重相中的浓度C.不再改变D.轻相小于重相中的浓度4.萃取分配定律成立的条件为 C ..A.恒温恒压B.恒温恒压;溶质在两相中相对分子质量相等C.恒温恒压;溶质在两相中相对分子质量相等;且低浓度范围D.恒温恒压;低浓度范围5.分配常数与分配系数 C ..A.完全相同B.数值相同C.分配常数是分配系数的一种特例D.分配系数是分配常数的一种特例6.分配常数与分配系数在 A 情况下相同..A.溶质在两相中的分子形态相同B.达到相平衡时C.低浓度范围D.较高浓度时7.溶质在两相中的分配平衡时;状态函数与萃取操作形式 无 关..8.Henry 型平衡关系;y=mx 在 低 浓度范围内适用..ngmuir 型平衡方程;12m x y m x=+在 高 浓度范围适用..10.论述：利用热力学理论说明分配定律..11.弱酸性电解质的分配系数随pH 降低而增大;弱碱性电解质随pH 降低而减小..12.论述：水相物理条件对有机溶剂萃取的影响①pH ②温度③无机盐的存在..13.有机溶剂的选择原则为相似相溶性原理 ..14.发酵液中夹带有机溶剂微滴形成水包油型乳浊液；有机相中夹带发酵液形成油包水型乳浊液..15.简答：如何防止乳化现象发生16.判断并改错：①萃取因子是表示萃取相中溶质的量与萃余相中溶质的量之比..√②萃取分率是表示萃取相与原料液中溶质的量之比..√③萃余分率是表示萃余相与原料液中溶质的量之比..√17.若萃取平衡符合线性关系;并且各级萃取流量之和为一常数;各级萃取流量均相等时萃取分率 A ..A.大B.相等C.小D.不确定18.无机盐的存在;可以降低溶质在水相中的溶解度; 有利于溶质向有机相中分配..19.红霉素是碱性电解质;采用有机溶剂萃取;水相从pH 9.8降至pH 5.5时;分配系数会 B ..A.不改变B.降低C.先升后降D.增加20.青霉素是较强的有机酸;采用有机溶剂萃取时;水相中pH从3 升至6时;分配系数会 A ..A.明显降低B.变化不大C.明显增加D.恒定不变21.简答：聚合物的不相溶性..双水相的形成22.双水相相图中;系线越长;两相间的性质差别越大 ..23.双水相中溶质在两相中的分配主要有静电作用、疏水作用、生物亲和作用..24.非电解质溶质在双水相中的分配系数随相对分子质量的增大而 A ..A.减小B.增大C.趋近无穷D.变化不大25.判断：荷电溶质在双水相中分配系数的对数与溶质的静电荷数成反比..×改：成正比..26.判断： 双水相中荷电溶质的分配系数不仅与溶质的静电荷数有关;还与添加的无机盐的种类有关..√27.疏水因子HF 是描述 上相 与 下相 之间疏水性的差异的参数..28.疏水因子HF 与成相聚合物的 种类 、 相对分子质量 和 浓度 有关;与添加的盐的 种类 和 浓度 有关;与 pH 值 有关..29.疏水因子HF 一般随聚合物的相对分子质量、浓度和盐析浓度的增大而 B ..A.减少B.增大C.恒定D.趋近于零30.在pH 为等电点的双水相中蛋白质的分配系数的对数值与双水相的疏水因子HF 呈线性关系;则直线的斜率定义为 D ..A.双水相的疏水性B.蛋白质的分配系数C.蛋白质的静电荷数D.蛋白质的表面疏水性31.论述： 双水相中溶质的分配系数的表达式：()ln FZ m HF HFS HFS RTϕ=+∆+∆中;各项的物理意义及如何影响分配系数..32.在pH=pI 的双水相中;若双水相疏水因子HF=0;则蛋白质在两相中的分配系数为 C ..A.无穷大B.零C.1D.0<m<133.双水相的疏水因子HF 值越大;则溶质的分配系数越 B ..A.大B.小C.趋近于1D.趋近于零34.PEG/DX 双水相中;若降低PEG 的相对分子质量;则蛋白质的分配系数 增大 ;若降低DX 的相对分子质量;则分配系数 减小 ..35.双水相中无机盐的添加对溶质分配系数的影响主要反映在对 相间电位差 和 表面疏水性 的影响..36.在PEG/DX 双水相中;若添加的无机盐使相间电位差0ϕ∆<;要使蛋白质分配于富含PEG 的上相中;应调节pH B ..A.等于蛋白质的等电点B.大于等电点C.小于等电点D.等于737.在pH 为等电点的双水相中;蛋白质主要根据 C 产生各自分配..A.荷电荷的大小B.分子量差异C.疏水性差异D.荷电荷性质38.无机盐的存在 B 溶质向有机相中分配..A.不影响B.有利于C.不利于D.以上答案都不对39.有机溶剂萃取较高温度有利于目标产物的回收与纯化;通常操作是在 A 下进行..A.较低温度B.较高温度C.室温D.任何温度40.在较低的pH下有利于青霉素在有机相中的分配;当pH大于6.0时;青霉素几乎完全溶于水相中..41.利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数不同而使溶质分离的方法称为萃取..42.判断：由于温度影响相水系统的相图;因而影响蛋白质的分配系数;因此温度对双水相系统中蛋白质的影响很大..×改：T对双水相系统中蛋白质的影响很小..43.简答：乳状液膜的制备方法..44.简述：反萃相化学反应促进迁移及其特点..45.利用液膜膜相中流动载体 B 作用的传质机理称为液膜膜相载体输送..A.渗透B.选择性输送C.溶解D.扩散46.液膜中膜溶剂的粘度越大;则膜 B ..A.越薄B.易于成膜C.难成膜D.稳定性越差47.破乳常用的方法有化学破乳和静电破乳 ..48.简述：影响液膜萃取的操作因素..49.蛋白质溶解在反胶团中的主要推动力是 C ..A.浓度差B.电位差C.静电相互作用D.压力差50.反胶团萃取若选用阴离子型表面活性剂;当水相中pH B 蛋白质等电点时;蛋白质易溶于反胶团中..A.大于B.小于C.等于D.偏离51.反胶团直径减小;则蛋白质的溶解率减小；蛋白质的相对分子质量增加;则溶解率减小 ..52.论述：如何设计双水相..53.简述：酶失活的原因..54.超临界流体在其临界温度和压力附近的微小变化;都会引起 C 发生很大的变化..A.粘度B.体积C.密度D.质量55.液固萃取时利用液体提取固体的有用成分的 C 分离操作..A.溶解B.吸附C.扩散D.渗透56.液膜萃取过程中;溶质的迁移方式包括单纯迁移、反萃相化学反应促进迁移、膜相载体输送 ..57.超临界流体萃取的萃取速度 C 液—液萃取..A.低于B.等于C.大于D.近似等于膜分离1.膜分离是利用具有一定 D 特性的过滤介质进行物质的分离过程..A.扩散B.吸附C.溶解D.选择性透过2.反渗透中;溶质浓度越高;渗透压越大;则施加的压力越大 ..3.反渗透分离的对象主要是 A ..A.离子B.大分子C.蛋白质D.细胞4.超滤膜主要用于 D 分离..A.菌体B.细胞C.微颗粒D.不含固形物的料液5.微滤主要用于 A 分离..A.悬浮物B.不含固形物的料液C.电解质溶质D.小分子溶质溶液6.透析主要用于 D ..A.蛋白质分离B.细胞分离C.悬浮液的分离D.生物大分子溶液的脱盐7.菌体分离可选用 C ..A.超滤B.反渗透C.微滤D.电渗析8.除去发酵产物中的热源通常选用 C ..A.反渗透B.微滤C.超滤D.透析9.蛋白质的回收浓缩通常选用 B ..A.反渗透B.超滤C.微滤D.电渗析10.不对称膜主要由起膜分离作用的表面活性层和起支撑强化作用的惰性层构成..11.孔径越大的微滤膜;其通量 A ..A.下降速度越快B.下降速度越慢C.上升速度越快D.上升速度越慢12.超滤和微滤是利用膜的筛分性质以 B 为传质推动力..A.渗透压B.膜两侧的压力差C.扩散D.静电作用13.超滤和微滤的通量 C ..A.与压差成反比;与料液粘度成正比B.与压差成正比;与料液粘度成正比C.与压差成正比;与料液粘度成反比D.与压差成反比;与料液粘度成反比14.电渗析过程采用的膜为 C ..A.亲水性膜B.疏水性膜C.离子交换膜D.透析膜15.相对分子量相同时; B 分子截留率最大..A.线状B.球型C.带有支链D.网状16.相对分子质量相同时; A 分子截留率较低..A.线状B.带有支链C.球状D.不带支链17.两种以上高分子溶质共存时与单纯一种溶质存在的截留率相比要 A ..A.高B.低C.无变化D.低许多18.膜面流速增大;则 C ..A.浓度极化减轻;截留率增加B.浓度极化严重;截留率减少C.浓度极化减轻;截留率减少D.浓度极化严重;截留率增加19.膜分离过程中;料液浓度升高;则 D ..A.粘度下降;截留率增加B.粘度下降;截留率降低C.粘度上升;截留率下降D.粘度上升;截留率增加20.当pH C ;蛋白质在膜表面形成凝胶极化层浓度最大;透过阻力最大;此时截留率最高..A.大于等电点B.小于等电点C.等于等电点D.等电点附近21.真实截留率和表面截留率在 B 情况相等..A．存在浓差极化 B.不存在浓度极化 C.料液浓度较大 D.料液浓度较低22.错流过滤操作中;料液流动的剪切力作用可以 B ..A.减轻浓度极化;但增加凝胶层厚度B.减轻浓度极化;但降低凝胶层厚度C.加重浓度极化;且增加凝胶层厚度D.加重浓度极化;且降低凝胶层厚度23.论述：实际膜分离过程中;影响截留率的因素有哪些24.料液的流速增大;则透过量增大;透过通量的极限值增大 ..25.当压力较小时;膜面上尚未形成浓差极化层时;此时;透过通量与压力成 A 关系..A.正比B.反比C.对数关系D.指数26.当压力逐渐增大时;膜表面出现浓差极化现象;此时;透过通量的增长速率 A ..A.放慢B.加快C.不变D.为零27.欲使溶质浓度高的一侧溶液中的溶剂透过溶质低的一侧时;在溶质浓度高的一侧 A ..A.施加压力大于渗透压B.加压力小于渗透压C.加压等于渗透压D.减压小于渗透压28.当料液浓度提高时;透过通量减小;极限透过通量减小 ..29.论述：分离影响膜分离速率的因素..30.浓度极化不存在时;表观截留率= 真实截留率；当溶质完全被截留时;表观截留率等于 1 ；当溶质自由透过膜时;表观截留率等于0 ..吸附与离子交换1.吸附按作用力主要分为物理吸附、化学吸附和离子交换 ..2. 比表面积和孔径是评价吸附剂性能的主要参数..3.简答：蛋白质等生物大分子与小分子化合物的离子交换特性的差别4.简答：兰格缪尔的单分子层吸附理论的要点是什么5.简答：为什么离子交换需在低离子强度下进行6.溶液的pH>等电点时;蛋白质带负电荷；溶液的pH<等电点时;蛋白质带正电荷..7.当吸附操作达到穿透点时;应 B 操作..A.继续吸附B.停止吸附C.停止再生D.停止洗脱8.离子交换的分配系数与离子浓度呈 D 关系..A.线性增加B.线性减少C.指数增加D.指数减少层析1.层析操作必须具有固定相和流动相..2.溶质的分配系数大;则在固定相上存在的几率大;随流动相的移动速度小 ..3.层析柱的理论板数越多;则溶质的分离度越大 ..4.两种溶质的分配系数相差越小;需要的越多的理论板数才能获得较大的分离度..5.简答：为什么凝胶过滤层析通常采用恒定洗脱法6.凝胶过滤层析中;流动相的线速度与HETP成 C 关系..A.无B.线性减少C.线性增加D.对数7.GFC中溶质的分配系数在分级范围内随相对分子质量的对数值增大而 B ..A.线性增大B.线性减少C.急剧增大D.急剧减少8.凝胶的分级范围越小;则分离度 A ..A.越大B.越小C.小于1D.小于09.简述：GFC与其他层析法比较其特点是什么10.简述：为什么IEC离子交换层析很少采用恒定洗脱法11.IEC操作多采用线性梯度洗脱和逐次洗脱..12.线性梯度洗脱过程中;流动相的离子强度线性增大;因此;溶质的 C 连续降低;移动速度逐渐增大..A.溶解度B.扩散系数C.分配系数D.分离度13.逐次洗脱过程中;流动相的离子强度阶跃增大;溶质的分配系数 B 降低..A.逐渐B.阶段式C.线性D.急剧14.简答：线性梯度洗脱法和逐次洗脱法优缺点是什么15.HIC疏水性相互作用层析主要采用降低流动相离子强度的线性梯度洗脱法和逐次洗脱法；IEC离子交换层析主要采用增加流动相离子强度的线性梯度洗脱法和逐次洗脱法..亲和纯化1.具有亲和作用的分子物质对之间具有“钥匙”和“锁孔”的关系是产生亲和结合作用的 C ..A.充分条件B.充要条件C.必要条件D.假设条件2.简答：产生亲和作用的充分必要条件是什么3.如果亲和作用主要源于静电引力;提高离子强度会 D 亲和作用..A.增加B.减弱C.不影响D.减弱或完全破坏4.如果亲和作用以氢键为主;提高离子强度会 D 亲和作用..A.增加B.减弱C.不影响D.降低或消除5.当亲和作用以疏水性相互作用时;提高离子强度会 A 亲和作用..A.增加B.减弱C.无影响D.完全破坏6.在亲和分离操作中;许多亲和吸附的目标蛋白质用高浓度的盐溶液洗脱;说明 D 在亲和作用中占主要地位..A.疏水性相互作用B.配位键C.非共价键D.静电力7.判断并改错：在适当的pH下;亲和结合作用较高;而略微改变pH不会影响亲和作用..×改：会减弱或完全消失亲和作用..8. C 的存在可以抑制氢键的形成..A.氧原子B.氮原子C.脲和盐酸胍D.NaCl9.由于温度升高使分子和原子的热运动加剧;结合部位的静电作用、氢键及金属配位键的作用会减弱;疏水性相互作用会增强 ..10.若亲和结合作用源于亲和分子与金属离子形成的配位键;则加入 C 可使亲和结合作用消灭..A.NaClB.硅酸铵C.EDTA乙二胺四乙酸D.SDS11.亲和层析的洗脱方法有特异性洗脱法和非特异性洗脱法..12.论述：比较特异性洗脱和非特异性洗脱的优缺点..电泳1.电泳是荷电电解质溶质在电场作用下;发生定向泳动的现象..2.电泳分离是利用电解质在电场中泳动速度的差别进行分离的..3.电泳分离的机理是 B 分离过程..A.液—液相平衡B.速率C.分配平衡D.筛分4.荷电溶质在电场中受到电场力和黏性阻力的作用..5.凝胶电泳时利用 D 使分子大小不同的电解质分离的..A.静电作用B.亲水作用C.疏水作用D.分子筛作用6.不连续凝胶电泳的凝胶层由浓缩层和分离层组成..7.不连续凝胶电泳的上层起浓缩作用;下层起分离作用..8.电解质溶质的迁移率是 C 下的泳动速度..A.单位时间B.单位溶质质量C.单位电场强度D.单位静电引力结晶1.结晶是从液相或气相中生成 形状一定 、 分子或原子、离子有规则排列 的晶体的现象..2.结晶是利用溶质之间 C 差别进行分离纯化的一种扩散分离操作..A.浓度B.静电引力C.溶解度D.扩散系数3.结晶是内部结构的质点元作 三维有序规则 排列的形状一定的固体粒子;而沉淀是 无规则 排列的无定形的粒子..4.大多数溶质的溶解度随 B 的升高而显著增大..A.压力B.温度C.扩散系数D.浓度5.除温度外; B 对溶质的溶解度有显著影响..A.压力B.溶剂组成C.稀度D.扩散系数6.微小晶体的溶解度 B 普遍晶体的溶解度..A.低于B.高于C.接近D.等于7.当微小晶体的半径c r r <时;则微小晶体会 自动溶解 ；当微小晶体的半径c r r >时;则微小晶体会 自动生长 ..干燥1.简述： 喷雾干燥器的工作原理及其应用..2.简述：液化床干燥器的工作原理及其应用..3.简述： 气流干燥器的工作原理及其应用..。

［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 0.280.126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。

(1)核实闪蒸温度假设50℃为进料泡点温度，则假设50℃为进料的露点温度，则说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。

分离工程试题及答案一、选择题1.以下哪个不是分离工程的主要目标？A.分离固体和液体B.分离固体和气体C.分离液体和气体D.分离化学物质答案：D2.分离工程中常用的一种方法是？A.蒸馏B.结晶C.萃取D.过滤答案：A3.以下哪个过程不属于固体分离工程？A.沉淀B.离心C.过滤D.萃取答案：D4.分离工程的主要原理是根据物质的什么性质进行分离？A.化学性质B.物理性质C.生物性质D.机械性质答案：B5.下列哪个设备不属于分离工程中常用的设备？A.蒸馏塔B.过滤器C.离心机D.反应釜答案：D二、填空题1.分离工程的目的是将不同物质进行_______。

答案：分离2.常用的固体分离方法有________、过滤等。

答案：沉淀3.蒸馏是根据物质的_______性质进行分离的。

答案：沸点4.离心技术是利用物质的_______差异进行分离的。

答案：密度5.过滤器是用来分离_______和液体的设备。

答案：固体三、简答题1.请简述固体分离工程的常用方法。

答：固体分离工程的常用方法包括沉淀、过滤等。

沉淀是利用物质在溶液中形成固体颗粒的性质进行分离，通过让固体颗粒在溶液中聚集形成沉淀，然后通过过滤将沉淀分离出来。

过滤是通过筛选或者滤纸等材料将固体颗粒从液体中分离出来。

这些方法都是根据固体颗粒与液体的物理性质差异进行分离的。

2.蒸馏是一种常用的分离方法，请简要介绍其原理及应用领域。

答：蒸馏是根据物质的沸点差异进行分离的方法。

在蒸馏过程中，将混合物加热至沸腾，液体中的成分会根据其沸点的高低逐渐蒸发出来，然后通过冷凝器将蒸汽冷却成液体，从而分离出不同组分。

蒸馏广泛应用于石油化工、药品工业、食品加工等领域，例如在石油炼制中用于分离原油中的不同馏分，制药过程中用于提取药物中的纯净成分等。

四、解答题请根据你对分离工程的理解，对以下问题进行解答。

1.为什么需要进行分离工程？答：分离工程是为了将混合物中的不同组分进行分离，以便获取纯净的物质或者提取其中有用的成分。

［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 0.280.126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。

(1)核实闪蒸温度假设50℃为进料泡点温度，则假设50℃为进料的露点温度，则说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。

作业一1、在选择细胞破碎方法时需要考虑哪些因素？解：①当目标产物存在于细胞膜附近时，可采用较温和的方法，如酶溶法（包括自溶法）、渗透压冲击法和冻结－融化法等。

②当目标产物存在于细胞质内时，则需采用强烈的机械破碎法。

③当目标产物处于与细胞膜或细胞壁结合的状态时，调节溶液pH值，离子强度或添加与目标产物具有亲和性的试剂如：螯合剂、表面活性剂等，使目标产物容易溶解释放。

同时，溶液性质应使其他杂质不易溶出。

另外机械破碎法和化学法并用可使操作条件更加温和，在相同的目标产物释放率条件下，降低细胞的破碎程度。

④还应注意多种破碎方法相结合，与下游过程相结合，与上游过程相结合。

⑤用基因工程的方法对菌种进行改造（溶菌酶）。

2、基因工程包涵体的纯化方法。

解：①机械破碎（高速匀浆、研磨）—离心提取包涵物—变性剂溶解—除变性剂复性（特点是利用了包涵体与细胞碎片的密度差，用离心法将包涵体与细胞碎片和可溶性蛋白质分开，获得了干净的包涵体，再对包涵体溶解复性。

）②机械破碎—膜分离可溶性蛋白—加变性剂溶解包涵体—除变性剂复性（应用了膜分离技术，用微孔膜除去可溶性蛋白质，但细胞碎片却和包涵体一起被膜挡住，难以分开；而且膜的堵塞和浓差极化常常导致可溶性蛋白质的滞留，因此这条路线的问题比较多。

）③化学破碎（加变性剂）—离心除细胞碎片—除变性剂复性（是用化学法破菌，所采用的试剂既可以破菌又可以溶解包涵体，将两道工序合为一道，节省了设备和时间，比前两者更适合于实验室操作。

）作业二1、理解概念：截留率、截断分子量、水通量等。

①截留率：是指对一定相对分子量的物质，膜能截断的程度。

定义为：δ=1-C P/C BC P：某一瞬间透过液浓度；C B：截留液浓度。

如δ＝1，则C P＝0，表示溶质全部被截留；如δ＝0，则C P=C B，表示溶质能自由透过膜。

②截断分子量（MWCO）：为相当于一定截留率（通常为90%或95%）的相对分子质量。

截留率越高，截断分子量的范围越窄的膜越好。

第二章 传质分离过程的热力学基础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 iiij L iLj ij λλ--=Λexp()[]RTv v LL 11121212exp λλ--=Λ()()[]47.378314.833.1035exp 1091.1001055.11733⨯--⨯⨯=--=1.619 ()[]RTv v LL 22212121exp 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-=kjjkj 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：M P a P s 2075.01= ；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--=s P ；∴ 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=⨯-⨯⨯=--=∧--RTvv L Lλλ7472.0)47.378314.815.442exp(1069.1361055.117)exp(3322233223=⨯-⨯⨯=--=∧--RTvv L Lλλ346.1)47.378314.805.460exp(1055.1171069.136)exp(3333232332=⨯--⨯⨯=--=∧--RTv v LL λλ457.0)47.378314.814.1510exp(1091.1001069.136)exp(3311132113=⨯-⨯⨯=--=∧--RTvv L Lλλ283.2)47.378314.881.1642exp(1091.1001069.136)exp(3333131331=⨯--⨯⨯=--=∧--RTvv L Lλλ193.1)47.378314.833.1035exp(1055.1171091.100)exp(3311122112=⨯--⨯⨯=--=∧--RTvv LL λλ3131212111221*********21122333113223ln 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 =0.91323231122212123*********21122333113223ln 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 =1.0191132323313122*********21122333113223ln 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 s4813.03.10123.382752.1333=⨯==PP r K s而完全理想系：048.23.10148.20711===PP K s8581.03.10193.8622===P P K s3774.03.10123.3833===PP K s2 在361K 和4136.8kPa 下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷60.387%（ mol ）,与其平衡的液相含甲烷13.04%。

分离⼯程计算题详解分离⼯程习题四、计算题：1、已知某混合物含0.05⼄烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压⼒下各组分的平衡常数可按下式进⾏计算，试求其泡点温度。

⼄烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃）解：设温度为10℃，⽤泡点⽅程∑=1x K i i 进⾏试差，不满⾜泡点⽅程, 设温度为7.2℃，重新试差，满⾜泡点⽅程，泡点温度为7.2℃,结果见表。

组份组成设温度为10℃设温度为7.2℃圆整 i Ki i x K i Ki i x K⼄烷 0.05 6.8000 0.340 6.4266 0.321 0.323 丙烷0.301.8000 0.540 1.6134 0.484 0.487 正丁烷 0.65 0.3714 0.241 0.29140.189 0.190 ∑1.001.1210.9941.0002、已知某混合物含0.05⼄烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压⼒下各组分的平衡常数可按下式进⾏计算，试求其露点温度。

⼄烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃）解：设温度为24℃，⽤泡点⽅程∑=1K /y i i 进⾏试差，不满⾜露点⽅程, 设温度为23℃，重新试差，满⾜露点⽅程，露点温度为23℃,结果见表。

组份组成设温度为24℃设温度为23℃圆整 i Ki i K /yi Ki i K /y⼄烷 0.05 8.6666 0.006 8.5333 0.006 0.006 丙烷0.302.7334 0.110 2.6667 0.112 0.113 正丁烷 0.65 0.7714 0.843 0.74280.875 0.881 ∑1.000.9590.9931.0003、⼀轻烃混合物进⾏精馏塔的计算，求得最⼩回流⽐Rm=1.45，最⼩理论板数Nm=8.6，现取操作回流⽐为R=1.25Rm ，全塔平均板效率为n=0.60，求所需的实际塔板数。

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（%）5 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？(ppt)答：<1>、目标产物性质及其共存杂质的特性 <2>、充分考虑目标产物商业价值<3>、考虑生物加工过程自身规模 <4>、采用步骤次序相对合理<5>、尽可能采用最少步骤 <6>、产品稳定性与物性<7>、产品规格与型式 <8>、生产过程中废水等排放6 下游加工过程的发展趋势有哪些方面？（ppt）答：成本控制和质量控制第二章发酵液预处理一解释名词凝聚剂：让不稳定的胶体微粒（或者凝结过程中形成的微粒）聚合在一起形成集合体的过程中所投加的试剂的统称。

过滤：利用多孔介质（如滤布、微孔膜、致密膜）截流悬浮液中的固体粒子，进行液固分离的过程。

离心：在离心力作用下，利用固体和液体之间的密度差达到沉降分离目的。

细胞破碎：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的技术包含体：指细胞或细菌中高表达的蛋白质(也可以汇同其他细胞成分)聚集而成的不溶性颗粒。

二简答题1 为什么要进行发酵液的预处理？常用处理方法有哪几种？答：提高过滤速度与过滤质量改变发酵液性质(黏度↓、颗粒 、颗粒稳定性↓) 去除部分杂质使产物转入到易处理的相中（通常是液相）方法：加热、调节、pH、凝聚、絮凝2 凝集与絮凝过程有何区别？如何将两者结合使用？常用的絮凝剂有哪些？答：凝集：在中性盐作用下，由于双电层排斥电位降低使胶体体系不稳定的现象。