现代分离技术复习思考题及答案讲解

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0.3-0.12mg/L。

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（PV A）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，分离效果显著。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？