研究生分离工程复习题及解答

研究生《分离工程》复习题

1.写出计算汽液相平衡常数Ki 的四种简化形式

(1)气相为理想气体，液相为理想液体（完全理想系） K i =P

P S

i =f （T,P)

(2)气相为理想气体，液相为非理想液体 K i =

p

r p

S i

i

=f （T,P ，X i )

(3)气相为理想溶液，液相为理想溶液

K i =p v i s

i s

i p φφ⎥⎥

⎥

⎦

⎤⎢⎢⎢

⎣

⎡-RT p p v s

i

L i )(exp

(4)气相为理想溶液，液相为非理想溶液

K i =⎥

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝

⎛-RT p p p v p r s

i L i v i s

i s

i i exp φϕ 2.萃取精馏中溶剂起什么作用？溶剂的选择性的定义和意义是什么？选择溶剂的充分必要条件是什么？

定义12

S 12α)α(为s 的选择性，溶剂作用为提高α，稀释原溶液

萃取剂的选择性指的是改变原有组份间相对挥发度数值的能力

溶剂的选择：考虑分子极性，选择在极性上更类似于HK 的化合物作溶剂，降低HK 的挥发度

选取萃取剂需要考虑：

（1）选择性强。即能使被分离组份间的相对挥发度产生比较显著的变化。 （2）溶解度大。能与任何浓度的原溶液完全互溶，以充分发挥各块塔板上萃取剂的作用。

（3）本身的挥发性小，使产品中不致混有萃取剂，也易于和另一组份分离。 （4）其他经济和安全要求。

3.精馏的两个极限条件是什么？如何计算?

精馏的两个极限，上限为全回流，下限为最小回流比 （1)全回流时： 回流比为 R=

D

L =∞ 精馏段操作线的截距为

1+R R =0 精馏段操作线的斜率为1+R R

=1

操作线方程：y n+1=x n

最小理论板数：N min =

AB

W B A D

B A X X X X αlg )/()/(lg ⎥⎦⎤⎢⎣⎡

（2）最小回流比时：

精馏段操作线的斜率：R min =

q

q q

D x y y x -- 4．Fenske 方程中最少理论板数受哪些因素影响,分配比与分离要求有何关系?

Fenske 方程为：Nm=AB

D

B A αlg )/()/X (X lg ⎥⎦⎤⎢⎣

⎡W B A X X （含再沸器） 影响因素：D

B A

x x )(

、W B

A x x )(及相对挥发度A

B α

分配比（d/w ）LK 越大，（d/w ）HK 越小，则分离要求越高，最少理论板数越多 5.汽相为理想气体，液相为理想溶液,用相对挥发度法计算露点温度,试写出计算过程及相关的公式。

当已知气相组成和总压时，由1=∑i x 可以求得相平衡条件下的液相组成和温度，该温度即为露点温度。

p

p j

i

j

i

j j i i ij K K x y x y 00//===α

1//1

1

==∑

∑∑==n

i ij

i ij

i n i i y y x αα

即可由相对挥发度ij α算出液相组成。 6．叙述膜内传质的5个步骤

1料液通过外扩散由料液主体区扩散到料液相与膜相界面 2界面处料液通过表面液膜扩散，到达膜相边界层，

3料液组分经过渗透作用进入膜相表皮层

4 进入膜相的组分在浓差作用下扩散通过支撑层到达透过液与膜相界面， 5料液组分经扩散进入透过夜 7．色谱的分离机理

利用各组分在不相混溶并作相对运动的两相（流动相和固定相）中的溶解度不同，或在固定相上的物理吸附程度不同等，而使各组分分离。 8.反渗透过程的传质机理。

当用一个半透膜分离两种不同浓度的溶液时，膜只能透过溶剂分子而不能透过溶质分子，由于浓溶液中溶剂的化学势低于它在稀溶液中的化学势，稀溶液中的溶剂分子会自发地透过半透膜向浓溶液中迁移，使溶液增浓。 9.乳状液膜的制备方法

先将内相液分散到膜相液中，制成乳状液，再将此乳状液在搅拌条件先分散于外相液中，形成乳状液膜。

10.树脂对离子交换过程的影响

1、离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性，根据被分离物质选择树脂所带电荷选择阳离子或阴离子交换树脂、根据溶液pH 选择强或弱型树脂

2、交联度高的树脂密度较高，内部空隙较少，对离子的选择性较强；而交联度低的树脂孔隙较大，脱色能力较强，反应速度较快，

3、树脂颗粒较细者，反应速度较大，但细颗粒对液体通过的阻力较大，需要较高的工作压力

4、树脂内部的孔隙多且大者，表面积很大，活性中心多，离子扩散速度快，离子交换速度也快

5、树脂的交换容量决定了单位体积或质量树脂可以交换离子的量选择强或弱型树脂

11．将你掌握的各种分离方法按分离机理进行分类。

按化工分离过程机理划分，可大致分成5类, 即：生成新相以进行分离（如蒸馏、结晶）；加入新相进行分离（如萃取、吸收）；用隔离物进行分离（如膜分离）；用固体试剂进行分离（如吸附、离子交换）和用外力场或梯度进行分离（如离心萃取分离、电泳）等。

12．利用逸度系数和活度系数的定义式推导相平衡常数的计算公式。（两个公式）

)142(ˆˆ-==V i

L i i x i y i K φφ

逸度表示

活度表示 )172(ˆ0-==p V i

L i f i

x i y i K i φγ