研究生《分离工程》考试试卷（2009-12）
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一、填空题（20分）
1. 按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为两类，即 平衡分离过程 和
速率控制分离过程 。
分离过程常借助分离剂将均相混合物变成两相系统，分离剂有 能量媒介（ESA ） 和
物质媒介（MSA ） 两种类型.
2. 影响板式精馏塔分离效率的因素包括： 传质速率 ， 流型和混
合
效应 ， 雾沫夹带 和 物性的影响 。
4. 精馏操作中, 以板效率定义理论板和实际板的差异, 以汽相浓度表示的板效率定义为:
(数学式,在第i 块板上) i
i i+1
MV *i+1y -y E =y -y 。
5. 萃取精馏中溶剂的作用可以概括为两点：
对原溶液各组分产生不同程度的作用 和 稀释原溶液，减小各组分相互作用 。
6. 全回流精馏状态下得到的理论板数是,,,,,lg lg D lk B hk
D hk B lk m lk hk
x x x x N α⎛⎫⋅ ⎪ ⎪⎝
⎭
=
为最少理论塔板数 ,
而最小回流比为 1iB Di
m i iB
x R ααθ=--∑ 理论塔板数无穷多时的回流比 。
7. 液液萃取的分配比定义为: 达到萃取平衡时，被萃物在萃取相中的浓度与被萃物在被萃相中的浓度之比 .
8. 固膜分离技术包括: 微过滤 超过滤 和 反渗透 等。
9. 分离的过程耦合是将不同性质的分离过程自身或与反应过程耦合起来，例如：萃取结
晶、吸附蒸馏、化学吸收和化学蒸馏等.
10. 结晶图中，饱和S-S和过饱和曲线T-T将整个区域分为3个区，其中S-S和T-T之间的区称为亚稳定区，它又分为刺激结晶区和养晶区两个区。
11 相平衡常数的计算方法有状态方程法和活度系数法两种方法
12. 相平衡关系可用相图，相平衡常数和分离因子等来表达。
13. 通常所说多组分精馏的FUG简捷计算法中，F代表芬斯克方程，用于计算全回流操作时，达到分离要求所需要的最少理论塔板数，U代表恩德吾特公式，用于计算最小回流比，G代表吉利兰关联，用于确定实际回流比下所需理论塔板数。
14. 如果想用离子交换法去除溶液中的Na+，应用阳离子型的离子交换树脂，并用稀酸洗脱。
二、简答题（20）
1. 什么是物料的露点？它与物料的哪些参数有关？
答：物料的露点分为露点温度和露点压力两类。当压力一定时，物料蒸汽凝结出第一个液滴时的温度为露点温度；当温度一定，恒温增压到结出第一滴露珠时的压力为露点压力。它与物料的粘度，沸点等参数有关，也与气体压力以及待结露物质在气体中含量有关。。
2. 反胶束萃取的萃取效率与什么效率有关？
答：影响反胶束萃取蛋白质的主要因素，如下：
1）与反胶束相有关因素包括：表面活性剂的种类、表面活性剂的浓度、有机溶剂的种类、助表面活性剂及其浓度；
2）与水相有关的因素包括：pH值、离子的种类、离子的强度；
3）与目标蛋白质有关的因素包括：蛋白质的等电点、蛋白质的大小、蛋白质的浓度和蛋白质表面的电荷分布；
4）与环境有关因素包括：系统的温度和系统的压力。
只要通过对这些因素进行系统的研究，确定最佳操作条件，就可得到合适的目标蛋白质萃取率，从而达到分离纯化的目的。
3. 详细介绍浓差极化想象 (现象介绍，数学推导)，及其影响。
答：由于在反渗透过程中，大部分溶质被截留，溶质在膜表面附近积累，因此从料液主体到膜表面建立起有浓度梯度的浓度边界层，溶质在膜表面的浓度高于它在料液主体中的浓度，这种现象称为浓差极化。
浓差极化的数学推导：
图 浓差极化
当过程达到稳态时，边界层内的浓度分布一定，取边界层内任意平行于膜面的截面Ⅰ和膜的透过液侧表面Ⅱ，作Ⅰ-Ⅱ两平面间溶质A 的物料横算:
式中J ——透过液总渗透通量，kmol/（m ·s ）；
X A1,X A2 ——分别为截面1和截面11上溶质A 的摩尔分率； D WA ——溶质A 在水中的扩散系数，m 2/s ；
c ——截面1处料液的总摩尔浓度，kmol/m 3，可视为常数。 从Z=0（x A =x A1 ）到Z=L(x A =x Ai )积分得：
Ai A2A1A2x -x ln
x -x wA J L J C D Ck == 或 Ai A2A1A2x -x exp x -x J
Ck
= 反渗透应该有较高的截留率，即x Ai ＞x A1》x A2，故上式可简化为
x Ai /x A1称为浓差极化比，它表示浓差极化的大小，此值越大，表示膜表面处溶液浓度比主体浓度大的多，浓差极化严重。
浓差极化对过程的不利影响:
⑴由于浓差极化，膜表面处溶液浓度升高，使溶液的渗透压升高，当操作压差一定时，过程的有效推动力下降，导致对渗透通量下降。
⑵使截留率下降。
⑶Cw 高于溶解度时，会出现沉淀，使膜阻力增加。
4. 使用图形描述等温闪蒸计算秋汽化分率的迭代过程 (K i 和Z i 已知)
答：等温闪蒸计算过程如下： ① 令料液的汽化率为e ，即：/e V F =
则有：V
eF = 和 (1)L e F =-
②由相平衡关系和组分物料平衡式得到液相和汽相组成计算式： 相平衡常数关联式：(,,,)i i K f p T =x y (1,,)i c =L 式（2-85）
(1)1i
i i z x K e =
-+ 式（2-97）
