第6、7章课后题膜分离技术概论 黄维菊
人体解剖生理学课后习题答案打印版(word文档良心出品)
第一章人体基本结构概述名词解释：单位膜：电镜下所观察到的细胞膜的三层结构，即内、外两层亲水极与中间层疏水极，称之为单位膜。
质膜、内质网、高尔基复合体膜、线粒体膜和核膜窦为单位膜。
单位膜是生物膜的基本结构。
主动转运：是物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运的过程，它需要消耗细胞代谢所产生的能量。
这种运输依靠细胞膜上的嵌入蛋白，如Na+—K+泵。
被动转运：是指物质或离子顺着浓度梯度或电位梯度通过细胞膜的扩散过程，不需要细胞供给能量。
闰盘：心肌细胞相连处细胞模特化，凸凹相连，形状呈梯状，呈闰盘。
神经原纤维：位于神经元胞体内，呈现状较之分布，在神经元内起支持和运输的作用。
尼氏体：为碱性颗粒或小块，由粗面内质网和游离核糖体组成，主要功能是合成蛋白质供神经活动需要。
朗飞氏结：神经纤维鞘两节段之间细窄部分，称为朗飞氏节。
问答题：1. 细胞中存在那些细胞器，各有何功能？膜状细胞器由有内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体，非膜状细胞器有中心体和核糖体。
内质网功能：粗面内质网参与细胞内蛋白质的合成，也是细胞内物质运输的通道。
光面内质网除作为细胞内物质运输的通道外，还参与糖类、脂肪、等的合成与分解。
高尔基复合体功能：参与分泌颗粒的形成。
小泡接受粗面内质网转运来的蛋白质，在扁平囊中进行加工、浓缩，最后进入大泡形成分泌颗粒，移至细胞的顶部，然后移出胞外。
中心体功能：参与细胞的游戏分裂，与细胞分裂过程中纺锤体的形成和染色质的移动有关。
核糖体功能：合成蛋白质。
2. 物质进入细胞内可通过那些方式，各有和特点？被动转运：物质或离子顺着浓度梯度或电位梯度通过细胞膜的扩散过程，不需要细胞供给能量包括单纯扩散，如脂溶性物质；协助扩散（需要载体和通道），如非脂溶性物质。
主动转运：物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运的过程，它需要消耗细胞代谢所产生的能量。
这种运输依靠细胞膜上的嵌入蛋白，如Na+—K+泵。
胞饮和胞吐作用：大分子物质或颗粒状物质通过细胞膜运动将物质吞入细胞内。
《膜科学与技术》思考题
《膜科学与技术》思考题第一章导论1．什么是膜分离过程，用图加以解释。
答：膜分离过程以选择透过性膜（固体、液体、气体）为分离介质，当膜两侧存在某种推动力时，原料侧的组分选则性地透过膜以达到分离和提纯的目的。
2．膜分离过程的特点是什么？与传统分离过程相比最明显的优势在哪里？答：1. 是一个高效的分离过程。
分离系数高达80。
2. 能耗低。
被分离物质不发生相变化，分离过程通常在常温下进行。
3. 设备简单，占地面积小，操作十分便捷，可靠度高。
4 放大效应小。
设备的规模和处理能力可在很大程度上变化，而效率、设备的单价和运行费用变化不大。
3．膜分离技术主要的分离过程有哪些？这些过程所分离的对象是属于哪种状态的物质？答：反渗透Reverse Osmosis (RO) : 分离离子例如：海水脱盐、纯水制备超滤Ultra filtration (UF) ：分离分子例如：果汁的澄清、含油废水处理微滤Micro filtration (MF) ：分离粒子例如：城市污水处理气体分离Gas Permeation (GP) ：分离气体分子例如：富集氧气、氢气回收4．画出膜组件的示意图，标出各物流名称。
5．膜组件有哪几种形式？中空纤维膜组件(Hollow Fiber Module螺旋卷式膜组件(Spiral Wound Module)管式膜组件(Tubular Module平板式膜组件(Plate and Frame Module)毛细管式膜组件(Capillary Module)6．60年代，Souriajan –Lone 研制的是什么膜？60年代,Lobe 和Souriajan 共同研制了具有高脱盐率和高透水量的非对称醋酸纤维素(CA)膜,使反渗透过程由实验室转向工业应用.与此同时,这种用相转化技术制备的具有超薄分离皮层膜的新工艺引起了学术和工业界的广泛重视,在它的推动下,随后迅速掀起了一个研究各种分离膜和发展各种膜过程的高潮.7．R O、UF、GS分别代表哪些膜过程？RO—表示反渗透过程UF—表示超滤GS—表示气体分离过程第二章膜材料和膜的制备1．选择膜材料要考虑哪些方面的因素？答：具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物性、耐氧化性。
《膜科学与技术》思考题
《膜科学与技术》思考题第一章导论1．什么是膜分离过程，用图加以解释。
答：膜分离过程以选择透过性膜（固体、液体、气体）为分离介质，当膜两侧存在某种推动力时，原料侧的组分选则性地透过膜以达到分离和提纯的目的。
2．膜分离过程的特点是什么？与传统分离过程相比最明显的优势在哪里？答：1. 是一个高效的分离过程。
分离系数高达80。
2. 能耗低。
被分离物质不发生相变化，分离过程通常在常温下进行。
3. 设备简单，占地面积小，操作十分便捷，可靠度高。
4 放大效应小。
设备的规模和处理能力可在很大程度上变化，而效率、设备的单价和运行费用变化不大。
3．膜分离技术主要的分离过程有哪些？这些过程所分离的对象是属于哪种状态的物质？答：反渗透Reverse Osmosis (RO) : 分离离子例如：海水脱盐、纯水制备超滤Ultra filtration (UF) ：分离分子例如：果汁的澄清、含油废水处理微滤Micro filtration (MF) ：分离粒子例如：城市污水处理气体分离Gas Permeation (GP) ：分离气体分子例如：富集氧气、氢气回收4．画出膜组件的示意图，标出各物流名称。
5．膜组件有哪几种形式？中空纤维膜组件(Hollow Fiber Module螺旋卷式膜组件(Spiral Wound Module)管式膜组件(Tubular Module平板式膜组件(Plate and Frame Module)毛细管式膜组件(Capillary Module)6．60年代，Souriajan –Lone 研制的是什么膜？60年代,Lobe 和Souriajan 共同研制了具有高脱盐率和高透水量的非对称醋酸纤维素(CA)膜,使反渗透过程由实验室转向工业应用.与此同时,这种用相转化技术制备的具有超薄分离皮层膜的新工艺引起了学术和工业界的广泛重视,在它的推动下,随后迅速掀起了一个研究各种分离膜和发展各种膜过程的高潮.7．R O、UF、GS分别代表哪些膜过程？RO—表示反渗透过程UF—表示超滤GS—表示气体分离过程第二章膜材料和膜的制备1．选择膜材料要考虑哪些方面的因素？答：具有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性、耐酸碱性、耐微生物性、耐氧化性。
生物分离工程部分习题和答案
生物分离工程部分习题和答案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、纯化与成品化得过程。
( 第一章、课本page 1)2、生物加工过程:一般将生物产品得生产过程叫生物加工过程,包括优良生物物种得选育、基因工程、细胞工程、生物反应工程及目标产物得分离纯化过程。
(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就是什么？)答:生物下游加工过程特点:<1>:发酵液组成复杂,固液分离困难——这就是生物分离过程中得薄弱环节<2>:原料中目标产物含量低,有时甚至就是极微量——从酒精得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得杂质——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得杂质——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——提高每一步得产物收得率,尽可能减少操作步骤。
<7>:各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定得弹性。
2 生物分离工程在生物技术中得地位？答:生物技术得主要目标产物就是生物物质得高效生产,而分离纯化就是生物产品工程得重要环节,而且分离工程得质量往往决定整个生物加工过程得成败,因此,生物分离纯化过程在生物技术中极为重要。
3 分离效率评价得主要标准有哪些？各有什么意义？()答:根据分离目得得不同,评价分离效率主要有3个标准:以浓缩为目得:目标产物浓缩程度(浓缩率m)以纯度为目得:目标产物最终纯度(分离因子a)以收率为目得: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:<1>、发酵液预处理与液固分离。
膜分离技术展示
溶剂、可被 优先吸附、毛 0.1-1nm小分 压差1000非对称膜或 电渗析截留 细管流动、溶 子溶质 10000kpa 对称膜 组分 解扩散
膜技术用于乳清处理
乳清 200m3/d 蛋白质0.7% 渗透液 190m3/d 乳糖4.3% 灰分0.5% 渗透液 144m3/d BOD<500 g/m3
渗透速率的影响因素
（1）料液浓度 质量传质模型的基本方程： 度 一般来讲，渗透速率随料液浓度的增加按指数规律下降，但也有 些不符合质量传递模型传递规律的例子。 J=kln(cm/cb)
式中：k为传质系数，cm-膜表面的边界层最大值，cb-料液溶质浓
（2）温度 一般来讲，膜的渗透速率随操作温度的提高而增大，这条规律排 除一些异常情况比如较高温度下盐溶解度下降而沉积在膜表面或蛋白 的变性及淀粉的凝胶化都将给膜造成污染。
膜的种类
根据膜的性质、来源、相态、材料、用途、形状、分离机 理、结构、制备方法等的不同，膜有不同的分类方法。 例如：按膜的形状分为平板膜 ( Flat Membrane ) 、管式膜 (Tubular Membrane)和中空纤维膜(Hollow Fiber membrane)。
按膜结构可分为对称膜（Symmetic Membrane）、非对称
c
i 1
n
i
n-溶液中的组分数，ci-溶质的摩尔浓度
如果在高浓度水溶液一侧加压，使高浓度水溶液侧与低浓度水溶 液侧的压差大于渗透压，则高浓度水溶液中的水将通过半透膜流向低 浓度水溶液侧，这一过程就称为反渗透。
反渗透过程机理
优先吸附-毛细孔流机理
当水溶液与多孔膜接触，如果膜的 物化性质使得膜对水优先吸附，则膜 于溶液界面附近溶质浓度会急剧下降， 从而形成一层纯水层。在外界压力的
生物工程下游技术第六章膜分离过程
截留分子量： 微滤 0.02～10μm 透析 3000 Dalton～ 几万Dalton 超滤 50ｎｍ～10０ｎｍ或5000～50万Dalton 纳滤 200～1000Dalton或1nm 反渗透 200Dalton
8
概述
膜分离法与物质大小（直径）的关系
RO NF UF MF
F
9
6.1 膜材料 与膜的制造
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3 孔道特征
• 包括孔径，孔径分布和孔隙度。 • 孔径：最大孔径和平均孔径。 • 孔径分布：膜中一定大小的孔的体积占整个孔体积
的百分数； • 孔径分布窄比宽好 • 孔隙度：指整个膜中的孔所占的体积百分数。
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4 膜的使用寿命
(1)膜的压密作用
• 在压力作用下，膜的水通量随运行时间延长而逐 渐降低。膜外观厚度减少1/2-1/3，膜由半透明变 为透明。表明膜的内部结构发生了变化。与高分 子材料可塑性有关。
3.其他高分子溶质的影响：如料液存在两种高 分子溶质，其截留率不同于单独存在的截留 率。
4.温度，pH都会有影响.
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断分子量与孔径
截断分子量:（molecular weight cut-off，MWCO）相 当于一定截留率(通常为90％或95％)的分子量，随厂商 而异。由截断分子量按可估计孔道大小。
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膜材料的特性
• 对于不同种类的膜都有一个基本要求：
– 耐压：膜孔径小，要保持高通量就必须施加较高的压 力，一般模操作的压力范围在0.1~0.5MPa，反渗透 膜的压力更高，约为1~10MPa
– 耐高温:高通量带来的温度升高和清洗的需要 – 耐酸碱：防止分离过程中，以及清洗过程中的水解； – 化学相容性：保持膜的稳定性； – 生物相容性：防止生物大分子的变性； – 成本低；
第6、7章课后题膜分离技术概论黄维菊
第6章气体膜分离一、选择题1．膜的分离性能与气体的种类和膜孔径有关，有分离效果的多孔膜必须是微孔膜，孔径（）。
由于多孔介质孔径及内孔表面性质的差异使得气体分子与多孔介质之间的相互作用程度有些不同，从而表现出不同的传递特征。
气体分子通过多孔膜的传递机理有分子流、黏性流、表面扩散流、分子筛分机理、毛细管凝聚机理等。
（a）一般大于5nm ～ 30 nm（b）一般小于5nm ～ 30 nm（c）一般小于5mm ～ 30 mm（d）一般小于5μm ～ 30μm2．气体通过非多孔膜的流动属于溶解-扩散机理。
虽然非多孔膜往往也有小孔，孔径一般（ A ）小于0.5 nm ～ 1 nm，但是其性能仍以非多孔膜来考虑。
溶解-扩散模型将膜看成一静止的非多孔、极薄的扩散屏。
物质通过膜的分离机理，包括气体在膜表面上的吸附、在膜中的溶解吸收和扩散，可以分为4步：（ B ）。
A（1）大于0.5 nm ～ 1 nm（2）小于5 nm ～ 30 nm（3）小于0.5 mm（4）小于0.5 μmB（1）（a）溶解过程（b）膜中气体的浓度梯度沿膜厚方向变成常数，达到稳定状态（c）气体分离膜与气体的接触（d）扩散过程（2）（a）气体分离膜与气体的接触（b）溶解过程（c）扩散过程（d）膜中气体的浓度梯度沿膜厚方向变成常数，达到稳定状态（3）（a）气体分离膜与气体的接触（b）扩散过程（c）溶解过程（d）膜中气体的浓度梯度沿膜厚方向变成常数，达到稳定状态3.气体分离膜在具体应用时，也必须将其装配成各种膜组件的形式，以增加分离器单位体积的膜面积，提高分离效率。
气体分离膜组件与前面章节中介绍的液体分离膜组件类似，常见的有平板式、螺旋卷式和中空纤维式三种。
板框式填充密度为（）；螺旋卷式为（）；而中空纤维式（）。
生物分离工程第6章膜分离
生物分离过程的一般流程
原料液
细胞分离(离心，过滤)
路线一 细胞－胞内产物
路线二 清液－胞外产物
路线一B 包含体
细胞破碎 碎片分离
路线一A
溶解(加盐酸胍、脲)
粗分离(盐析、萃取、超过滤等)
复性
纯化(层析、电泳)
脱盐(凝胶过滤、超过滤) 浓缩(超过滤)
精制(结晶、干燥)
• 第一节 膜分离技术概述 • 第二节 膜分离装置 • 第三节 极化、污染现象和控制 • 第四节 典型的膜分离技术及应用领域
三、膜分离的特点
• ①高效：在很多情况下选择性较高，能有选择性 地透过某些物质，而阻挡另一些物质的透过 ；浓 缩和纯化可在一个步骤内完成。
• ②节能：操作在常温下进行；不发生相变化（因 而能耗较低）。
• ③设备易放大，可以分批或连续操作。 • ④无污染：是物理过程，不需加入化学试剂。 • 因而在生物产品的处理中占有重要地位
80年代进入推广应用阶段。80年代中期我国气体分离膜 的研究取得长足进步，1985年中国科学院大连化物所首次 研制成功中空纤维N2/H2分离器, 主要性能指标接近国外 同类产品指标, 现已投入批量生产, 每套成本仅为进口装置 的1/3。我国渗透汽化(PV)过程研究开始于1984年。
90年代以来, 复合膜的制备取得了较大进展, 1992年, 我系 研制的改性PVA/PAN复合膜通过技术鉴定, 98年在燕化建 立我国第一个千吨级苯脱水示范工程, 为我国PV技术的工 业化应用奠定了基础。
离子性聚合物可用于制备离子交换膜。与离子 交换树脂相同，离子交换膜也可分为强酸型阳离子 膜、弱酸型阳离子膜、强碱型阴离子膜和弱碱型阴 离子膜等。在淡化海水的应用中，主要使用的是强 酸型阳离子交换膜。
第4、5章课后习题答案 膜分离技术概论 黄维菊
第四章超滤和纳滤一、选择题1. UF同RO、NF、MF一样，均属于压力驱动型膜分离技术。
超滤主要用于从液相物质中分离大分子化合物（蛋白质，核酸聚合物，淀粉，天然胶，酶等），胶体分散液（粘土，颜料，矿物质，乳液颗粒，微生物），乳液（润滑脂-洗涤剂以及油-水乳液）。
采用先与适合的大分子复合的办法时也可以用超滤来分离低分子量溶质，从而可达到某些含有各种小分子量可溶性溶质和高分子物质（入蛋白质、酶、病毒）等溶液的浓缩、分离、提纯和净化。
其操作静压差一般为（A）被分离组分的直径大约为（B）,这相当于光学显微镜的分辨极限，一般为分子量大于500-1000000的大分子和胶体粒子，这种液体的渗透压很小，可以忽略，总之超滤对去除水中的微粒、胶体、细菌、热源和各种的有机物有较好的效果，但它几乎不能截留（C）.UF的分离机理为（D）过程，但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。
A(1)1mpa-10mpa (2)0.01mpa-0.2mpa(3)0.1mpa-1mpa (4)0.2mpa-0.4mpaB(1)0.1nm-1nm (2)10nm-0.05um(3)0.05um-1um (4)0.005um-0.1umC(1)无机离子（2）大分子物质和胶体（3）悬浮液和乳浓液D(1)筛孔分离（2）溶解-扩散机理2. 纳滤膜大多从反渗透膜演化而来，但制作比反渗透膜更精细。
日本学者大谷敏郎对纳滤膜进行了具体的定义：操作压力（A）,截留分子量（B）,NaCL的截留率<=90%的膜可以认为是纳滤膜。
纳滤以压力为推动力，依靠（C）,可实现低分子有机物的脱盐纯化和高价离子脱除。
A(1)1mpa-10mpa (2)0.01mpa-0.2mpa(3)0.1mpa-1mpa (4)<=1.50mpaB(1)200-1000 (2)500-30万（3）>0.05um的颗粒C(1)筛孔分离（2）溶解-扩散机理（3）溶解扩散Donna效应（4）离子交换1.A（3）B（4）C（1）D（1）2、A（4）B（1）C（3）二、填空题1、超滤是介于______之间的一种膜过程，膜孔径范围为________。
膜分离试题及答案
1、什么是膜分离？膜材料为什么会有选择渗透性？答：膜分离（Membrane Separation ）是以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原料中的某组分选择性地透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯、浓缩等目的的分离过程。
膜材料具有选择透过性的原因：一是膜中分布有微细孔穴，不同的孔穴有选择渗透性；二是膜中存在固定基团电荷，电荷的吸附排斥产生选择渗透性；三是被分离物在膜中的溶解扩散作用产生选择渗透性。
2、膜分离设备的主要类型，其主要结构和优缺点？答：①管式：管式膜组件由管式膜制成，管内与管外分别走料液与透过液，管式膜的排列形式有列管、排管或盘管等。
内压式：膜涂在管内，料液由管内走；外压式：膜涂在管外，料液由管外间隙走。
优点：结构简单，适应性强，清洗方便，耐高压，适宜于处理高黏度及固体含量较高的料液。
缺点: 管式膜组件的缺点是单位体积膜组件的膜面积少,一般仅为33～330 ，保留体积大，压力降大，除特殊场合外，一般不被使用。
②中空纤维式：有数百上万根中空纤维膜固定在圆形容器内构成，内径为40-80um 膜称中空纤维膜，0.25-2.5mm 膜称毛细管膜。
前者耐压，常用于反渗透。
后者用于微、超滤。
内压管式：料液外压管式：料液多通道组件料液流向：采用内压式时为防止堵塞，需对料液预处理去固形微粒，采用外压式时，凝胶层控制较困难。
优点:设备紧凑，单位设备体积内的膜面积大(高达16000～30000 )缺点:中空纤维内径小，阻力大，易堵塞，膜污染难除去，因此对料液处理要求高。
③平板式：这类膜器件的结构与常用的板框压滤机类似，由膜、支承板、隔板交替重叠组成。
滤膜复合在刚性多孔支撑板上，料液从膜面流过时，透过液从支撑板的下部孔道中汇集排出。
为减小浓差极化，滤板的表面为凸凹形，以形成湍动。
浓缩液从另一孔道流出收集。
优点:组装方便，膜的清洗更换容易，料液流通截面较大，不易堵塞，同一设备可视生产需要组装不同数量的膜。
膜科学与技术试题汇总(K12教育文档)
膜科学与技术试题汇总(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（膜科学与技术试题汇总(word 版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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膜科学与技术绪论了解膜的发展历史我国汉代的《淮南子》已有制豆腐的记叙，后来，人们又知道了制豆腐皮、薄粉等方法。
这可以说是人类利用天然物制得食用“人工薄膜”的最早记载。
早在2000年前，人们在酿造、烹饪、炼丹和制药的实践中，就利用了天然生物膜的分离特性.古籍中提到“弊箪淡卤"和“海井”淡化海水等记载。
我国的膜技术没有得到应有的发展，出现很早但重视和深化程度不够。
早在1748年，Nelkt就从水能自发地扩散穿过猪膀胱进入酒精的事例中发现了渗透现象; 1854年，发现了透析现象，并开始重视膜的研究和应用，最初主要使用的是动物膜; 1864年，Traube制得历史上第一张人工膜──亚铁氰化铜膜;1925年德国成立了世界第一个滤膜公司——赛多利斯（Sartorius），实现膜的工业化;1953年,美国Reid等人首先发现了醋酸纤维素有特殊的半透性质，并对其透水性能加以研究、改进；1960年,制得首张高性能、非对称性醋酸纤维素反渗透膜，用于海水及咸水的淡化；20世纪60年代以来,超滤膜、微滤膜、反渗透膜和气体分离膜生产实现工业化，并进入实用化阶段;遍及海水淡化、环境保护、石油化工、生物、医药、食品、电子等领域，获得巨大经济效益和社会效益。
如果将20世纪50年代初视为膜科学技术研究的起点，截止现在，其发展可分为三个阶段：① 50年代为奠定基础阶段；(研究发现）② 60年代和70年代为发展阶段，(发现发展)③ 80年代至今为发展深化阶段。
膜分离技术——精选推荐
膜分离技术第一节膜分离基本技术膜分离技术发展●20世纪30年代人们利用半透性纤维素膜开创了近代工业膜分离技术的应用。
●20世纪60年代以后，不对称膜制造技术取得了很大进展，包括微滤、超滤、反渗透、电渗析、透析等的生物技术迅速发展，膜分离技术在生物物质的分离纯化过程中得到了越来越广泛的应用，而且随着膜材料科学和分离技术的进步，像液膜分离技术、液膜分离萃取技术、纳米分离技术等相继问世。
膜分离与常规的分离技术相比●具有无相变化、能耗低、过程简单、不污染环境等优点●特别适用于生物物质、酶制剂及同分异构体等的分离。
膜分离技术分类●膜分离技术主要包括透析、超滤、微滤、电渗析、反渗透等。
各种膜分离过程的类型及特征如下表所示：膜分离过程的推动力是静压差、浓度差或者电位差，有的分离过程可能是几种推动力都兼而有之。
膜在分离过程中有三种功能：●物质的识别与透过，这是使混合物各组分之间实现分离的内在因素●界面作用，以膜为界面将透过液和保留液分为互不混合的两相●反应场作用，膜表面及孔内表面含有与特性溶质有相互作用能力的官能团，通过物理作用、化学反应或生化反应提高膜分离的选择性和分离速度。
分离膜分离膜应具备的基本条件为：好的选择透过性；良好的分离性能（即截留率高，透过率大）；理化性能良好；污染小，使用寿命长；价廉易得。
各种分离膜按所使用的材质不同可分为无机材料膜和有机材料膜。
●无机材料膜有陶瓷膜和不锈钢膜，●有机膜多为合成高分子材料膜，主要有纤维素类、聚矾类、聚烯烃类、聚酞胺类和芳香杂环类等。
分离膜的性能参数主要有：孔道特征、渗透通量、截留率和截留相对分子质量等。
孔道特征包括●孔径大小，孔径大小用最大孔径和平均孔径来描述●孔径分布，孔径分布指各种孔径的孔占全部孔的体积分数。
●孔隙率，孔隙率是指孔体积占膜总体积的百分数。
分离膜的孔径与种类分离膜的性能参数渗透通量又称透水率或水通量，它是指在一定条件之下（一般压力为0.1 MPa，温度为20℃），单位时间透通过单位膜的溶剂体积。
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第6章气体膜分离一、选择题1．膜的分离性能与气体的种类和膜孔径有关，有分离效果的多孔膜必须是微孔膜，孔径（）。
由于多孔介质孔径及内孔表面性质的差异使得气体分子与多孔介质之间的相互作用程度有些不同，从而表现出不同的传递特征。
气体分子通过多孔膜的传递机理有分子流、黏性流、表面扩散流、分子筛分机理、毛细管凝聚机理等。
（a）一般大于5 nm ～ 30 nm（b）一般小于5 nm ～ 30 nm（c）一般小于5 mm ～ 30 mm（d）一般小于5 μm ～ 30μm2．气体通过非多孔膜的流动属于溶解-扩散机理。
虽然非多孔膜往往也有小孔，孔径一般（ A ）小于0.5 nm ～ 1 nm，但是其性能仍以非多孔膜来考虑。
溶解-扩散模型将膜看成一静止的非多孔、极薄的扩散屏。
物质通过膜的分离机理，包括气体在膜表面上的吸附、在膜中的溶解吸收和扩散，可以分为4步：（ B ）。
A（1）大于0.5 nm ～ 1 nm（2）小于5 nm ～ 30 nm（3）小于0.5 mm（4）小于0.5 μmB（1）（a）溶解过程（b）膜中气体的浓度梯度沿膜厚方向变成常数，达到稳定状态（c）气体分离膜与气体的接触（d）扩散过程（2）（a）气体分离膜与气体的接触（b）溶解过程（c）扩散过程（d）膜中气体的浓度梯度沿膜厚方向变成常数，达到稳定状态（3）（a）气体分离膜与气体的接触（b）扩散过程（c）溶解过程（d）膜中气体的浓度梯度沿膜厚方向变成常数，达到稳定状态3.气体分离膜在具体应用时，也必须将其装配成各种膜组件的形式，以增加分离器单位体积的膜面积，提高分离效率。
气体分离膜组件与前面章节中介绍的液体分离膜组件类似，常见的有平板式、螺旋卷式和中空纤维式三种。
板框式填充密度为（）；螺旋卷式为（）；而中空纤维式（）。
（1）600 m2/m3～ 800 m2/m3（2）300 m2/m3～ 500 m2/m3（3）6000 m2/m3～12000 m2/m3答案：1.（b）解析：见书上P95。
2.A.题目有误。
B：（2）解析：见书上P963.（2）；（1）；（3）解析：见书上P98二、填空题由于多孔介质孔径及内孔表面性质的差异使得气体分子与多孔介质之间的相互作用程度有些不同，从而表现出不同的传递特征。
气体分子通过多孔膜的传递机理有、、、分子筛分子机理、毛细管凝聚机理等。
答案：分子流、黏性流、表面扩散流。
解析：P95。
气体分子通过多孔膜的传递机理有分子流、黏性流、表面扩散流、分子筛分机理、毛细管凝聚机理等。
三、问答题1.试述气体膜分离的分离原理和气体膜分离的应用有哪些？答：(1)气体膜分离是利用特殊制造的半渗透膜与原料气接触，在膜两侧压力差驱动下气体分子透过膜的现象，对不同的膜其渗透情况不同，分离机理也有所不同。
一般可分为两类：一类是气体通过多孔膜的流动；另外一类是气体通过非多孔膜的流动。
(Page94-95)(2)气体膜分离的应用的领域有：1.工业氢气回收和利用；2.制取富氧空气；3.从天然气中提取浓氦气；4.二氧化碳的回收和脱除。
(page101-102)2.气体膜分离有潜力的应用领域有哪些？存在哪些问题？(page103-111)答：(1)膜分离天然气脱水和强化的膜法天然气脱水工艺流程。
(2)存在的问题有烃损失，膜的塑化和溶胀性，浓差极化，成本较大。
3.气体膜分离所用的膜材料主要有哪些？(page97)答：根据材料不同可分为有机膜和无机膜。
有机膜即聚合物膜，由高分子聚合物组成，它又分为玻璃态和橡胶态两大类。
无机膜主要有金属膜，陶瓷膜，分子筛膜等。
4.请简述气体膜分离领域有意义的研究课题？(page111)（1）开发研制高效气体分离膜材料（2）寻求新的成膜技术，制备具有理想形态结构的膜材料（3）开发新的膜分离过程，以求能耗更低，效率更高。
（4）发展集成膜技术。
第7章其他膜过程一、选择题1.借助膜的扩散过程使各种溶质得以分离的膜过程称为透析（或渗析）。
它是是一种最原始的膜过程，透析的目的就是借助这种扩散速度的差，使A侧二组分以上的溶质得以分离。
不过这里所说的不是溶剂和溶质的分离（浓缩），而是溶质之间的分离。
（）是这种分离过程的唯一推动力。
（1）浓度差（化学位）（2）压力差（3）电位差（4）浓度差加化学反应2.电渗析是膜分离技术的一种，它是在直流电场的作用下以（）为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。
（1）浓度差（化学位）（2）压力差（3）电位差（4）浓度差加化学反应答案1.（1）浓度差（化学位）解析：p123 7.2.1 透析的原理节内的第二段中“浓度差（化学位）是这中分离过程的唯一推动力。
”2.（3）电位差解析：p126 7.3电渗析节内的第一段“它是在直流电场的作用下以电位差为推动力”，p127 7.3.1电渗析的基础原理第一段“以电位差为动力”。
二、填空题1.在直流电场的作用下，以，离子透过选择性离子交换膜而迁移，从而使自溶液中部分分离出来的过程称为电渗析膜技术。
电渗析膜技术的关键是要，它是具有离子交换基团的网状立体结构的高分子膜，离子可以透过膜。
2.电渗析除盐应具备两个基本条件：（1），水中离子是带电的，在直流电场中阴、阳离子作定向迁移，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极；（2），阴膜只允许水中阴离子通过二阻挡离子，相反阳膜则只允许阳离子通过而阻挡阴离子，从而达到使溶液中的离子做反离子迁移。
答案1.电位差为动力；电解质离子；采用离子交换膜；选择性解析：p127 7.3.1电渗析的基本原理节内的第一段“在直流电场的作用下，以电位差为动力，离子透过选择性离子交换膜而迁移，从而使电解质离子自溶液中部分分离出来的过程称为电渗析膜技术。
电渗析膜技术的关键是要采用离子交换膜，它是具有离子交换基团的网状立体机构的高分子膜，离子可以选择性地透过膜。
”2.直流电场的作用；具有选择透过性的粒子交换膜解析：p128第二段（即7.3.1电渗析的基本原理节的第六段）“○1直流电场的作用，水中离子是带电的，在直流电场中的阴、阳离子作定向迁移，阴离子移向阳极：○2具有选择透过性的粒子交换膜，阴膜只允许水中的阴离子通过而阻挡阳离子，相反阳膜则只允许阳离子通过而阻挡阴离子，从而达到使溶液中的离子做反离子迁移。
”三、问答题1、简述膜蒸馏的基本原理。
答：膜蒸馏技术是膜技术与蒸发过程相结合的新型膜分离技术，是以膜两侧不同温度溶液蒸汽压力差为推动力的分离过程。
采用疏水性微孔膜把温度不同的两种溶液隔开，当热侧溶液的蒸汽压高于冷测，水蒸气会透过膜而在冷测冷凝。
这样热侧溶液浓度会不断提高，而冷侧得到纯净的冷凝液；如果溶质是易结晶物质，则可把溶液浓缩到饱和浓度而实现结晶。
（见P116膜蒸馏的第一段）2、简析膜蒸馏所用膜材料有哪些特点？(1)膜应为多孔的；(2)膜应不被所处理的液体所浸润（疏水膜）；(3)膜的孔隙中不应有毛细冷凝现象发生；(4)所用膜不能改变处理液各组分的汽--液平衡；(5)膜至少有一侧与所处理液体直接处理；(6)对每一种组分而言，此种膜过程的推动力为该组分在汽相中的分压差。
（见P117中的膜蒸馏特征）3、简述透析膜材料有哪些特点？(1)膜材料纯度高，不含有对身体有害的物质；(2)具有优良的生物相容性，对蛋白质无特异吸附；(3)有稳定的物理、化学性能和良好的力学性能；(4)能经受消毒处理而不影响结构、性能；(5)加工成型方便，膜表皮层及至支撑层的孔隙率尽可能高，以获得更高的通量；(6)孔径分布应尽可能窄，使膜对所有被希望拖出分子的帅选系数都接近与1；(7)透析器的封装材料不能含有亚甲基二苯胺、不会释放环氧乙烷等。
（见网址/p-585704639933.html）4、简述透析的原理与透析的应用有哪些？（1）透析的原理：参照透析的原理示意图，中间是以膜（虚线）相隔，A侧通原液，B侧通溶剂。
如此，溶质由A侧根据扩散原理，而溶剂（水）由B侧根据渗透原理相互进行移动，一般低分子比高分子扩散的快。
（扩散速率差，溶解-扩散）（2）透析的应用：血液透析；从啤酒中降低醇含量；酶和辅酶的脱盐；制浆造纸工业中碱液回收。
（见P123透析的原理第一段、P126的透析小结表）5、试分析电渗析的基本原理。
答：电渗析是在直流电场的作用下以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。
（见P126“电渗析”的第一段）6、试分析离子交换膜的分离原理。
答：离子交换膜是一种由高分子材料制成的具有离子交换基团的薄膜，在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。
其所以具有选择透过性，主要是由于膜上孔隙和膜上离子基团的作用。
离子交换膜的作用并不是起离子交换作用，而是起离子选择透过的作用。
（见P128-129“离子交换膜的分离原理”）7、简述电渗析技术及离子交换膜有哪些应用？一、电渗析技术的主要应用包括：（1）把溶液中部分电解质离子转移到另一溶液系统中去，并使其浓度增高，或参加反应等，如从海水中制取氯化钠；（2）从有机溶剂中去除电解质离子，如乳清脱盐、氨基酸提纯等；（3）电解质溶液中，同电性但具有不同电荷的离子的分离，如从海水中提取一价盐等。
二、离子交换膜的应用：（1）离子交换膜可装配成电渗析器而用于苦咸水的淡化和盐溶液的浓缩；（2）应用于甘油、聚乙二醇的除盐，分离各种离子与放射性元素、同位素，分级分离氨基酸等。
（3）此外，在有机和无机化合物的纯化、原子能工业中放射性废液的处理与核燃料的制备，以及燃料电池隔膜与离子选择性电极中，也都采用离子交换膜。
(电渗析技术主要应用见书上P132；离子交换膜的应用见网址/doc/5877206.html#5877206-6090073-5）8、简述电渗析的应用发展前景。
答：目前，电渗析以其能耗低、无污染等明显优势而越来越被广泛地应用于食品、医药、化工、工业及城市废水处理等领域，虽然大多数还处于实验室规模，但这些方面的研究进展很快。
近年来，使用双极膜的电渗析过程和扩散渗析及Donnan渗析的发展又将电渗析引入了一个崭新的应用领域。
其中电渗析在工业废水处理中的应用多数处于实验室规模，仅少数应用规模较大；其在医药和食品工业中的应用是近年来的一大热点，发展极为迅速，大多数都是利用电渗析脱盐或将某组分分离、提纯出来，但其最大的问题是膜污染和产品的流失；另外，电渗析在食品工业应用规模较大，而在医药工业中大多处于实验室规模。
详见书上P133“电渗析应用前景表”（见书上P132-133“电渗析未来发展前景”）。