现代分离技术复习思考题及答案

现代分离技术复习思考题及答案
第⼀章膜分离
1.什么是分离技术和分离⼯程
分离技术系指利⽤物理、化学或物理化学等基本原理与⽅法将某种混合物分成两个或多个组成彼此不同的产物的⼀种⼿段。

在⼯业规模上，通过适当的技术与装备，耗费⼀定的能量或分离剂来实现混合物分离的过程称为分离⼯程。

2.分离过程是如何分类的
机械分离、传质分离(平衡分离、速率控制分离)、反应分离
第⼆章膜分离
1.按照膜的分离机理及推动⼒不同，可将膜分为哪⼏类
根据分离膜的分离原理和推动⼒的不同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、渗透蒸发膜等。

2.按照膜的形态不同，如何分类
按膜的形态分为平板膜、管式膜和中空纤维膜、卷式膜。

3.按照膜的结构不同，如何分类
按膜的结构分为对称膜、⾮对称膜和复合膜。

4.按照膜的孔径⼤⼩不同，如何分类
按膜的孔径⼤⼩分多孔膜和致密膜。

5.⽬前实⽤的⾼分⼦膜膜材料有哪些
⽬前，实⽤的有机⾼分⼦膜材料有：纤维素酯类、聚砜类、聚酰胺类及其他材料。

6.MF（微孔过滤膜）,UF（超过滤膜）,NF（纳滤膜）,RO（反渗透膜）的推动⼒是什么
压⼒差。

7.醋酸纤维素膜有哪些优缺点
醋酸纤维素是当今最重要的膜材料之⼀。

醋酸纤维素性能稳定，但在⾼温和酸、碱存在下易发⽣⽔解。

纤维素醋类材料易受微⽣物侵蚀，pH值适应范围较窄，不耐⾼温和某些有机溶剂或⽆机溶剂。

8.醋酸纤维素膜的结构如何
表⽪层，孔径（8－10）×10－10m。

过渡层，孔径200×10－10m。

多孔层，孔径（1000－4000）×10－10m
9.固体膜的保存应注意哪些问题
分离膜的保存对其性能极为重要。

主要应防⽌微⽣物、⽔解、冷冻对膜的破坏和膜的收缩变形。

微⽣物的破坏主要发⽣在醋酸纤维素膜；⽽⽔解和冷冻破坏则对任何膜都可能发⽣。

温度、pH值不适当和⽔中游离氧的存在均会造成膜的⽔解。

冷冻会使膜膨胀⽽破坏膜的结构。

膜的收缩主要发⽣在湿态保存时的失⽔。

收缩变形使膜孔径⼤幅度下降，孔径分布不均匀，严重时还会造成膜的破裂。

当膜与⾼浓度溶液接触时，由于膜中⽔分急剧地向溶液中扩散⽽失⽔，也会造成膜的变形收缩。

10.⼯业上应⽤的膜组件有哪⼏种
⼯业上应⽤的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。

11.在上述膜组件中装填密度最⾼的是那种料液流速最快的是那种
中空纤维式，管式。

12.什么叫浓差极化如何消除浓差极化现象
在膜分离操作中，所有溶质均被透过液传送到膜表⾯上，不能透过膜的溶质受到膜的截留作⽤，在膜表⾯附近浓度升⾼。

这种
在膜表⾯附近浓度⾼于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化。

它是⼀个可逆过程。

只有在膜运⾏过程中产⽣，停⽌运⾏，浓差极化逐渐消失。

它与操作条件相关，可通过降低膜两侧压差，减⼩料液中溶质浓度，改善膜⾯流体⼒学条件，来减轻浓差极化程度，提⾼膜的透过流量。

13.MF,UF,NF,RO有哪些共同点和不同点
14.反渗透装置有哪些主要部件保安过滤器有什么作⽤
主要部件有：压⼒容器（膜壳）、⾼压泵、保安过滤器、⾃动控制与仪器仪表、辅助设备
保安过滤器是反渗透装置的最后⼀级过滤器，要求进⽔浊度⼩于2mg/L以下，出⽔浊度低于。

15.微滤和超滤的操作模式有哪两种
内压式和外压式。

死端过滤和错流过滤。

16.什么叫级和段
段---前⼀组膜组件的浓⽔流经下⼀组膜组件处理，流经⼏组膜组件即称为⼏段。

级---是指进⽔（料液）经过⼀次⾼压泵加压后通过膜装置的过程
17.制备反渗透的膜材料有哪些
制备反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、芳⾹族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚芳醚酮、聚四氟⼄烯等。

18.离⼦交换膜按照可交换离⼦的性能是如何分类的
离⼦交换膜按其可交换离⼦的性能可分为阳离⼦交换膜、阴离⼦交换膜和双极离⼦交换膜。

这三种膜的可交换离⼦分别对应为阳离⼦、阴离⼦和阴阳离⼦。

19.电渗析的核⼼部件是什么
电渗析的核⼼是离⼦交换膜。

20.离⼦膜电解和双极膜电解氯化钠的产物是否相同
不同。

21.以渗透⽔为⽬的渗透蒸发较好膜材料有哪些
聚⼄烯醇（PVA）和醋酸纤维素（CA）
22.以渗透醇类为⽬的渗透蒸发较好膜材料是什么
憎⽔性的聚⼆甲基硅氧烷（PDMS）
23.分离氢⽓的⽓体膜材料有哪些
其材料主要有醋酸纤维素、聚砜、聚酰亚胺等。

24.分离富集氧⽓的膜材料有哪些
聚⼆甲基硅氧烷（PDMS）及其改性产品和含三甲基硅烷基的⾼分⼦材料。

25.液膜分离法有哪些优缺点
优点：传质推动⼒⼤，速率⾼，且试剂消耗量少，选择性好，分离效果显着。

缺点：强度低，破损率⾼，难以稳定操作，⽽且过程与设备复杂。

26.液膜有哪些成分组成
膜溶剂：有机溶剂或⽔, 构成膜的基体
表⾯活性剂：控制液膜的稳定性
添加剂/流动载体：提⾼膜的选择性, 实现分离传质的关键因素
27.画出下列过程的⼯艺流程图⽰意图
A离⼦膜电解氯化钠;
B双极膜电解氯化钠
C电渗析法利⽤海⽔制备饮⽤⽔;
D反渗透法由⾃来⽔制备纯净⽔
28.以液膜分离法处理含有苯酚的废⽔为例，说明液膜分离法的步骤。

包括液膜制备、液膜渗透、澄清分离和破乳四部分
第三章新型萃取分离技术
1.溶剂萃取法有哪些优缺点
溶剂萃取法优点：
①操作可连续化，速度快，⽣产周期短；
②对热敏物质破坏少；
③采⽤多级萃取时，溶质浓缩倍数⼤、纯化度⾼。

缺点：由于有机溶剂使⽤量⼤，对设备和安全要求⾼，需要各项防⽕防爆等措施。

2.什么叫分配定律、分配⽐、萃取因素、分离因素、浓缩倍数
分配定律：在⼀定温度、⼀定压⼒下，某⼀溶质在互不相溶的两种溶剂间分配时，达到平衡后，在两相中的活度之⽐为⼀常数。

分配⽐：
萃取因素E为：
分离因素：在同⼀萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的⽐值。

浓缩倍数：
3.单级萃取萃取因素E如何计算萃取率如何计算
式中VF——料液体积；Vs——萃取剂的体积；C1——溶质在萃取液的总浓度；C2——溶质在萃余相的总浓度；D——分配⽐；m——浓缩倍数
4.多级错流萃取萃取率如何计算
5.多级逆流萃取萃取率如何计算
6.什么是表⾯活性剂的亲⽔亲油平衡值（HLB）
每⼀种表⾯活性剂都有亲⽔和疏⽔基团，两种基团的强度的相对关系称为HLB值。

完全不亲⽔（HLB=0）、完全亲⽔（HLB=20）
O/W型(⽔包油型)乳状液的乳化剂其HLB值常在8~18之间；W/O型(油包⽔型)乳状液的乳化剂其HLB值常在3~6之间。

7.影响乳状液类型的因素有哪些
相体积的影响、乳化剂分⼦空间构型的影响、界⾯张⼒的影响、容器壁性质的影响
8.什么是盐析作⽤，产⽣盐析作⽤的原因是什么
在萃取过程中在⽔溶液中加⼊⽆机盐，萃取效率增加，这种现象叫盐析作⽤。

①由于盐析剂与⽔分⼦结合，降低了被萃取物在⽔中的溶解度，使其易转⼊有机相；
②盐析剂降低有机溶剂在⽔中的溶解
③盐析剂增⼤萃余相⽐重，有助于分相。

9.什么是双⽔相萃取
双⽔相萃取技术，⼜称⽔溶液两相分配技术，它利⽤不同的⾼分⼦溶液相互混合可产⽣两相或多相系统，静置平衡后，分成互不相溶的两个⽔相，利⽤物质在互不相溶的两⽔相间分配系数的差异来进⾏萃取的⽅法，称为双⽔相萃取法。

10.影响双⽔相萃取的因素有哪些
成相⾼聚物的分⼦量、成相聚合物浓度、分配物质的分⼦量、盐类的影响、温度及其它因素。

11.常⽤的双⽔相系统有什么优缺点
PEG-Dex系统优点：盐的浓度低，易分相，不易失活。

缺点：粘度⼤，价格⾼
PEG-盐系统优点：粘度⼩，价格低。

缺点：盐的浓度⾼，界⾯吸附多，易失活。

12.什么是反胶束
反胶束（reversed micelle），也称反胶团，是表⾯活性剂分散在连续的有机相中⾃发形成的纳⽶尺度的⼀种聚集体。

13.在反胶束萃取中，⽬前⼯业上应⽤最多的反胶束体系是什么
AOT（阴离⼦型），其化学名为丁⼆酸⼄基⼰基酯-磺酸钠。

14.反胶束选择性的分离蛋⽩质包括那⼏个过程
萃取过程和反萃取过程两个。

15.反胶束萃取的影响因素有哪些
表⾯活性剂的种类、⽔相pH值、温度、离⼦强度、亲和反胶束萃取
16.什么叫超临界流体萃取法(SFE)
超临界流体萃取技术（SFE)，⼜称压⼒流体萃取、超临界⽓体萃取、临界溶剂萃取等，是利⽤处于临界压⼒和临界温度以上的溶剂流体所具有增加物质溶解能⼒来进⾏分离纯化的技术。

17.SFE萃取有哪些优点
优点：
①萃取剂在常温常压下为⽓体，易分离。

②在较低的温度和不太⾼的压⼒下操作。

③超临界流体的溶解能⼒可以通过调节温度、压⼒、夹带剂在很⼤范围内变化；⽽且还可以采⽤压⼒梯度和温度梯度。

④不使⽤有毒溶剂，⽆污染。

萃取速度快。

缺点：选择性不够⾼。

18.什么叫超临界流体、超临界流体有哪些哪些特性
超临界流体是指超过临界温度和临界压⼒状态的流体。

特性：
①在临界点附近，在临界温度稍⾼的区域内，压⼒稍有变化，就会引起密度很⼤的变化，流体的密度随压⼒增⾼⽽迅速增加，并接近液体密度；
②在临界温度与临界压⼒以上，⽆论压⼒多⾼，流体都不能液化；
③在超临界状态下，流体对很多液体、固体物质的溶解能⼒都有较⼤增强，并接近于液体的
溶解能⼒。

19.利⽤CO2作为萃取剂萃取有哪些优点
(1)⼆氧化碳超临界温度(Tc=℃)是所有溶剂中最接近室温的，可以在35～40℃的条件下进⾏提取,防⽌热敏性物质的变质和挥发性物质的逸散。

(2)在CO2⽓体笼罩下进⾏萃取,萃取过程中不发⽣化学反应;⼜由于完全隔绝了空⽓中的氧,因此,萃取物不会因氧化或化学变化⽽变质。

(3)由于CO2⽆味、⽆臭、⽆毒、不可燃、价格便宜、纯度⾼、容易获得,使⽤相对安全。

(4)CO2是较容易提纯与分离的⽓体,因此萃取物⼏乎⽆溶剂残留,也避免了溶剂对⼈体的毒害和对环境的污染。

(5) CO2扩散系数⼤⽽粘度⼩,⼤⼤节省了萃取时间,萃取效率⾼。

20.超临界萃取的影响因素有哪些
(1)压⼒：⾼压时,超临界流体的溶解能⼒强,可最⼤限度地溶解⼤部分组分；低压时，在临界点附近,仅能提取易溶解的组分,或除去有害成分;压⼒增加，绝⼤多数化合物溶解度都急剧上升。

(2)温度：对流体密度的影响，随温度升⾼，CO2流体密度降低，导致其溶剂化效应下降，对物质的溶解度也下降；对物质蒸⽓压的影响，随温度升⾼，物质的蒸⽓压增⼤，使物质在CO2流体中的溶解度增⼤。

(3)助溶剂（夹带剂）：加⼊极性助溶剂对提⾼极性成分的溶解度有帮助，对⾮极性溶质作⽤不⼤；相反，⾮极性助溶剂对极性和⾮极性溶质都有增加溶解度的效能。

(4)物料性质
21.画出超临界萃取的三种典型的流程图。

22.超临界萃取的三种典型的流程有哪些⽤途
等温法与等压法：主要⽤于萃取相中的溶质为需要精制的产物；
吸附法：主要适⽤于那些萃取质为需除去的有害成分，⽽萃取槽内留下的萃余物为提纯产物。

⽓体特征：
粘度⼩，接近于普通⽓体；扩散系数⽐液体⼤100倍,⽐⽓体⼩得多，温度
和粘度对扩散系数的影响较⼤，表明，在超临界流体中⽐液体中的传质要好。

液体⾏为：
密度⼤，接近于普通液体，溶解度较⼤。

23.什么叫固相萃取
以固体吸附剂作固定相，将⽬标物或⼲扰物吸附到固定相中，使⽬标物与基体或⼲扰组分分离的⼀种样品前处理技术。

24.固相萃取的分离模式有哪些
正相固相萃取、反相固相萃取、吸附固相萃取和离⼦交换固相萃取
25.固相萃取的基本操作步骤有哪些
活化、载样、洗涤、洗涤
26.什么叫做亚临界⽔，亚临界⽔有什么性质
适度压⼒下的液态热⽔。

也称超热⽔或⾼温⽔。

随着温度的升⾼，介电常数减⼩，极性减弱。

第四章吸附，⾊层分离和离⼦交换
1.物理吸附和化学吸附有什么区别
物理吸附：吸附作⽤⼒为分⼦间引⼒、⽆选择性、⽆需⾼活化能、吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快。

化学吸附：吸附作⽤⼒为化学键合⼒，需要⾼活化能、只能以单分⼦层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢。

2.活性炭的种类可以分为⼏种
粉末活性炭、颗粒活性炭、锦纶活性炭。

3.⾊谱分离法按固定相的装载⽅式不同是如何分类的
①柱层析；②纸层析；③薄层层析。

4.在吸附柱层析中，常⽤的吸附剂有哪些
①氧化铝、②硅胶、③羟基磷灰⽯[Ca5(PO4)3(OH) ]2 （HA）、④聚酰胺、⑤⼤孔吸附树脂
5.在吸附柱层析中，流动相的选择原则是什么
强极性的组分应选⽤极性强的流动相洗脱；弱极性的组分应选⽤弱极性的流动相洗脱。

6.吸附柱层析中吸附剂的选择是什么
为了解析的⽅便，吸附剂的选择原则是：对于极性⼤的被分离物质，应选择极性⼩的吸附剂；对于极性⼩的被分离物质，应选择极性⼤的吸附剂。

7.分配柱层析中的常⽤固定相是什么
⽔，此外有时也⽤稀硫酸、甲醇等强极性溶剂。

8.柱层析的操作步骤有哪些
①装柱、②平衡、③加样、④洗脱
9.在湿法装柱过程中应注意哪些问题
①在装柱过程中不能带⼊⽓泡，装好的层析柱不能够产⽣节。

②在装柱过程中吸附剂始终浸没在液⾯之下
10.苯⼄烯树脂、酚醛树脂、甲基丙烯酸树脂的⾻架是如何制备的
①以苯⼄烯为单体，⼆⼄烯苯为交联剂聚合⽽成；
②以苯酚为单体，甲醛为交联剂聚合⽽成；
③以甲基苯烯酸为单体，⼆⼄烯苯为交联剂聚合⽽成。

11.离⼦交换树脂按物理结构如何分类的凝胶型树脂和⼤孔型树脂有什么区别
凝胶型和⼤孔型
凝胶型树脂⼜称微孔树脂(暂时孔⽳) ：⽹孔2-4nm，⽐表⾯⼀般为2—120 m2/g。

⼤孔径树脂（⼤⽹树脂）:⽹孔20-120nm,⽐表⾯⼀般为m2/g。

有较好的机械性能。

12.离⼦交换树脂按活泼性基团的性质是如何分类的
×7,201×7各代表什么
001×7 表⽰强酸性苯⼄烯系阳离⼦交换树脂，交联度为7%；
201×7 表⽰强碱性苯⼄烯系阴离⼦交换树脂，交联度为7%。

14.请设计出以硅胶为吸附剂分离红曲⾊素中的黄⾊素，桔红⾊素，红⾊素的⽅法和步骤（1）装柱硅胶60－80⽬，装柱前将硅胶悬浮于正⼰烷中,湿法装柱,柱规格×10 cm,层析柱装好后，在柱的上端铺⼀层2mm厚的⽆⽔硫酸钠.
（2）平衡⽤2-3倍柱体积的正⼰烷：⼄酸⼄酯（20:1）洗涤层析柱。

（3）加样应在平衡液与吸附剂表⾯在同⼀位置时缓慢加样。

（4）洗脱样品液与吸附剂上层表⾯在同⼀位置时开始洗脱，洗脱时流速3-4mL/min
黄⾊素⽤正⼰烷：⼄酸⼄酯（20:1）洗脱;桔红⾊素⽤⼄酸⼄酯洗脱;红⾊素⽤⼄酸⼄酯:甲醇(10:2)洗脱。

15.离⼦交换分离法和离⼦交换层析法有什么区别
⼀般的离⼦交换分离法分离可交换与不可交换的离⼦。

离⼦交换层析法适⽤于都可交换但交换能⼒不同的离⼦。

16. 分配柱层析所使⽤的固定相是什么分配柱层析适应于分离哪些物质反相分配柱层析适应于分离哪些物质
①固定相⽔。

②适应于⽔溶性。

③适应于脂溶性物质或亲油性物质。

第五章薄层层析
1.与纸层析相⽐，薄层层析有哪些优点
快速、分离效率⾼、灵敏度⾼、显⾊⽅便、应⽤⾯⼴。

2.在薄层层析中常⽤的吸附剂有哪些
氧化铝、硅胶、纤维素、聚酰胺。

3.为什么从⽂献上查得的Rf值只能供参考，不能作为定性分析的依据为了鉴定试样中的各组分，应该如何办
因为影响Rf值的因素较多，重现性较差。

应⽤标准样品作对照实验。

4.⽤中性氧化铝软板，以环⼰烷：丙酮为展开剂分离氨基蒽醌；⽤硅胶G硬板，80°C活化，以正丁醇-氨⽔-⽔为展开剂分离蒽醌磺酸，这两种⽅法是吸附层析还是分配层析是正相层析还是反向层析
⽤中性氧化铝软板：吸附层析
⽤硅胶G硬板：分配层析
正相层析（适⽤于⽔溶性物质分离）
5.在薄层层析中，对于⽆⾊试样应该⽤怎样的⽅法将各组分的斑点显⽰出来
①在紫外线灯下观察；②蒸⽓熏使之显⾊；③喷各种显⾊剂
6.薄层层析中常⽤于杂质的限量检验，如果薄层对于某杂质的检出限为,样品中杂质的允许含量为1%，为检验样品是否合格，则点样量为多少
10µg（µg÷1 %）＝10µg
若点样出现斑点则不合格，反之合格。

7．在薄层⾊谱中，以硅胶为固定相，氯仿为流动相时，试样中某些组分Rf值太⼤，若改为氯仿－甲醇(2:1)时，则试样中各组分的Rf值会变得更⼤，还是变⼩为什么
Rf值变更⼤。

因为改后的氯仿－甲醇(2:1)极性⽐氯仿更⼤，极性增强，溶解度增⼤，Rf值变⼤。

若要使Rf值变⼩，则加⼊极性较⼩或⾮极性的物质。

2016年测试题
⼀、为下列分离过程选择合适的分离技术
⼆、1.制糖⼯业中糖液的浓缩反渗透
三、2.⾃来⽔制备纯净⽔反渗透
四、3.果汁浓缩反渗透
五、4.果汁的果胶的去除超滤
六、5.⽩酒中的微⽣物的去除超滤
七、6.⼤⽓中悬浮的尘埃、纤维、花粉、细菌、病毒等净化微滤
⼋、7.微粒和细菌的检测微滤
8.药物的除菌和除微粒微滤
9.啤酒中的酵母、霉菌和其他微⽣物微滤
10.⾃来⽔中重⾦属和有机物的去除纳滤
11.海⽔净化制备纯净⽔电渗析
12.⼯业上电解氯化钠制备氢⽓、氯⽓和氢氧化钠离⼦膜电解
13.⼯业上电解氯化钠制备氢⽓、氧⽓、盐酸和氢氧化钠双极膜电解
14.⼯业酒精制备⽆⽔⼄醇渗透汽化
15.化肥⼚尾⽓中氢⽓的回收⽓体膜
16.⽔果保鲜系统中氧⽓的分离⽓体膜
17.含酚废⽔中苯酚的回收液体膜
18.重⾦属废⽔中铜锌等⾦属离⼦的回收液体膜
⼆、画出由⾃来⽔制备纯净⽔的⼯艺流程图。