分离工程第二章复习思考题.doc
分离工程思考题
第三章
1、什么是关键组分？非关键组分？分配组分与非分配组分？ 非关键组分是否就一定是非分配组分？ 2、什么是清晰分割和非清晰分割？ 3、简述多组分精馏的简捷计算方法。 4、萃取精馏的原理？画出一个液相进料的萃取精馏流程。 5、共沸精馏的原理？画出一个二元非均相共沸精馏流程。 6、分析萃取精馏回流比的特性。 7、萃取剂和共沸剂的选择原则。 8、请指出共沸精馏与萃取精馏的主要异同。 9、反应精馏的适用条件？原理？优点？局限性？ 10、加盐精馏的原理？
第四章
1、简述精馏和吸收过程的主要不同点。
2、怎样用简捷法计算吸收过程的理论板数。
3、平均吸收因子法的基本思想和适用条件？
4、吸收和解析发生的基本条件？
5、组分的吸收因子和解析因子是如何定义的？分析 吸收因子对吸收过程的影响？ 6、推导吸收因子法的基本方程(Horton—Franklin 方程) 。 7、写出吸收率和相对吸收率的表达式。
第六章
1、写出多级分离过程的平衡级数学模型（MESH方程）。
2、多级分离过程中有几种严格计算方法 3、三对角矩阵法（泡点法）的计算原理。 4、泡点法解决精馏问题时温度和汽相流率的初值如何 确定？
5、BP法和SR法的适用条件？
第七章 吸附
1、掌握吸附分离过程原理、吸附平衡、吸附机理； 2、掌握固定床中溶质浓度分布曲线的绘制和透过曲 线的绘制； 3、学会从吸附等温线分析有利于吸附操作的条件； 4、了解几种吸附剂的特性； 5、了解吸附分离过程在化工生产中的应用。
第二章
5、什么叫露点？什么叫泡点？ 6、精馏塔塔顶的温度和塔釜的温度分别是……？ 7、简述求解泡露点的思路？ 8、怎样判断混合物在给定T，P下的相态（判断闪蒸问题 是否成立的方法） ？ 9、等温闪蒸的通用闪蒸方程（Rachford-Rice方程简称 R－R方程）的形式。 10、简述等温闪蒸、部分冷凝计算的计算依据和计算思路。
生物分离工程思考题
《分离》PPT思考题及部分答案分离概述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：<1>：发酵液组成复杂，固液分离困难——这是生物分离过程中的薄弱环节<2>：原料中目标产物含量低，有时甚至是极微量——从酒精的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的杂质——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的杂质——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——提高每一步的产物收得率，尽可能减少操作步骤。
<7>：各批次反应液性质有所差异——分离技术具有一定的弹性。
2 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？(1)产品的性质（2）成本（3）工艺步骤（4）操作程序（5）生产方式（6）生产规模（7）产品稳定性（8）环保和安全3 初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？（1）初步纯化是将目标物和与其性质有较大差异的杂质分开，使产物的浓度有较大幅度的提高，可采用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作.（2）高度纯化主要是除去与目标物性质相近的杂质，是产品的精制过程，可采用层析（柱层析和薄层层析）、离子交换、亲和色谱、吸附色谱、电色谱.4 如何除去蛋白质溶液中的热原质？（1）生产过程无菌（2）所有层析介质无菌（3）所用溶液无菌（4）亲和层析（多粘菌素）5 生物分离为何主张采用集成化技术？6 纯化生物产品的得率是如何计算的？若每一步纯化产物得率为90%，共6步纯化得到符合要求产品，其总收率是多少？得率=产品中目标产物总量/原料中目标产物总量总收率=（90%）6 =53.1441%发酵液预处理1 发酵液为何需要预处理？处理方法有哪些？1、发酵产物浓度较低，大多为1%—10%，悬浮液中大部分是水；2、悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；3、固体粒子可压缩性大（细胞在很大程度上属于可压缩的粘稠物料）；4、液相粘度大，大多为非牛顿型流体；5、性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白质酶水解等作用的影响。
分离工程课程 思考题
分离工程课程 思考题1．气液相平衡系统分几类？各类相应的i K 的计算式怎样？2．工程计算中求取相平衡常数的常用途径有哪两条？各自的i K 计算式怎样？3．应用状态方程计算L i ϕ和V i ϕ的方程相同，那么如何确定算得的结果是L i ϕ和V i ϕ？4．现有乙烷，丙烷和异丁烷组成的三元混合物，采用SRK 状态方程计算它们的相平衡常数i K ,试问需要查取哪些基础数据才能计算它们的i K ?5．现有乙醇，水，正丙烷组成的三元混合物，采用Wilson 活度系数和Virial 方程计算气相逸度系数，试问需要查取哪些基础数据才能计算它们的i K ？6．何谓真实气体的理想溶液？当气液两相均可作为理想溶液处理时，i K 取决于哪些因素？7．以局部组成概念为基础的活度系数方程用来预计多元系的气液平衡，比起Wohl 型一类方程有哪些优点？8．教材介绍的泡点计算的框图用来计算压力不十分高系统泡点十分有效，试分析原因。
9．如何比较简单地判别一个混合物状态？试归纳相态判别的关系式。
10.等温闪蒸计算机的计算，采用目标函数何迭代变量是什么？用它们有什么优点？11．构成一个计算机计算的要点是什么？试以Wang - Hanke 法为例进行剖析并由此说明算法的局限性。
12．试推导多级分离过程的MESH 方程组。
13．三对角线的BP 法何SR 法的框图怎样？两法各自适用的物系是哪些？14．精馏塔的操作压力的上，下限各由什么因素决定？增大操作压力对分离效果和能耗有何影响？15．何谓关键组分？精馏分离的多元混合物可能含有哪些组分？16．有A ，B ，C ，D （以挥发度递减次序排列）四组分组成的料液加入精馏塔中进行分离。
试对A ，B : B ，C 或C ，D 是轻重关键组分时，塔在m R 下操作时塔中的恒沸区位置进行分析。
因为什么组分的变化而引起恒浓区位置的变化？17．估算精馏塔塔顶和塔底产品的量和组成有哪两种方法？各自的基本假定有哪些？18．试应用教材中推导的s /12α计算式（式2－175），说明萃取精馏中溶液的作用。
分离工程习题与思考题
分离工程习题与思考题<i>分离工程</i>分离工程习题第二章精馏1. 欲分离苯(1)-甲苯(2)-二甲苯(3)三元混合物，精馏塔的进料、塔顶和塔釜产品的组成如下：组成mol分率塔顶塔底进料苯0.995 0.005 0.600 甲苯0.005 0.744 0.300 二甲苯0.000 0.251 0.100的操作压强为1atm（绝对）。
试求：1) 塔顶分凝器温度和塔釜温度；2) 若进料温度为92℃，判断进料状态。
假定液相服从拉乌尔定律，汽相可当作理想气体，三个组分的蒸汽压分别按下式计算：苯：lnp1S=15.9008 2788.51/(T 52.36) S=16.0137 3096.52/(T 53.67) (piS mmHg,T K) 甲苯：lnp2 S二甲苯：=16.1390 3366.99/(T 58.04) lnp32．异丙醇(1)-水(2)系统的无限稀释活度系数为γ1=9.78,γ2=3.22，试用此对数值计算Wilson常数Λ12和Λ21，并由此计算x1=0.1665(mole分率)时的汽相组成y1和泡点温度tB。
系统处于常压（设为1atm绝对压）。
已知：异丙醇和水的蒸汽压方程可分别用下列各式计算：∞∞异丙醇：lnp1S=18.6929 3640.20T 53.54 (P mmHg,T K) 3816.44 S=18.3036 水：lnp2 T 46.13（提示：试差求Λ12和Λ21时，可取初值Λ12＝0.1327）3．用常规精馏塔分离下列烃类混合物：组分：Mol%：CH40.52 C2H424.9 C2H68.83 C3H68.7 C3H83.05 nC4H1054.0工艺规定塔顶流出液中C4浓度不大于0.002，塔釜残液中C3H8不大于0.0015，试应用清晰分割法估算塔顶和塔底产品的量和组成。
<i>分离工程</i>4．设工艺规定C3H6为轻关键组分，C4为重关键组分，上题料液在常规精馏塔中分离，要求C3H6在塔顶的收率为0.99，C4在塔底的收率为0.995。
分离工程第二章复习思考题.docx
复习思考题（一）填空题1、常用的汽液相平衡关系为（）。
2、相对挥发度的定义为两组分的（）之比，它又称为（）。
3、活度系数方程中A可用来判别实际溶液与理想溶液的（）。
4、一定压力下加热液体混合物，当液体混合物开始汽化产生第一个汽泡的温度叫（）。
5、一定温度下压缩气体混合物，当开始冷凝产生第一个液滴时的压力叫（）。
6、计算泡点温度时，若£k,x,>i温度应调（）。
7、在分离流程中常遇到的部分汽化和冷凝过程属（）。
8、单级分离是指两项经（）后随即分离的过程。
9、若组成为z,•的物质，£ z < 1时其相态为（）。
10、在进行闪蒸计算时，需判断混合物在指定温度和压力下是否处于（）。
（二）选择题1、平衡常数计算式K「=P；/p在（）条件下成立。
a.气相是理想气体，液相是理想溶液b.气相是理想气体，液相是非理想液体c.气相是理想溶液，液相是理想溶液d.气相是理想溶液，液相是非理想溶液2、汽液相平衡K值越大，说明该组分越（）oa,易挥发 b.难挥发 c.沸点高 d.蒸气压小3、当汽相为理想气体混合物，液相为非理想液体时，其汽液相平衡关系为（）。
A V八Ia.Py,=P,°x,b.c. Py,=Y,.P,0^.d. P（p y=P（pi4、关于溶液的蒸汽压大小说法正确的是（）oa,只与温度有关 b.不仅与温度有关，还与各组分的浓度有关c.不仅与温度和各组分的浓度有关，还与溶液的数量有关d.与上述因素均无关5、当把一个气体溶液冷凝时，开始产生液滴的点叫作（）。
a.露点b.临界点c.泡点d.峪点6、计算溶液泡点时，若则Z K,X,T>0说明（）。
a.温度偏低b.正好泡点c.温度偏高d.正好露点7、在一定温度和压力下，由物料组成计算出的£K,X,-I>O,且£（Z,./K,）-I<O该进料状态为（）。
a.过冷液体b.过热气体c.汽液混合物d.饱和液体8、进行等温闪蒸时，对满足（）条件时系统处于两相区。
生物分离工程复习重点
第二章发酵液的预处理和固液分离的方法一、名词1、凝聚：凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）的现象。
2、絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。
絮凝是一种以物理的集合为主的过程。
3、混凝：对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂通常会与无机电解质凝聚剂搭配使用。
在发酵液中首先加入无机电解质凝聚剂，使得悬浮粒子间的相互排斥能降低，脱稳而凝聚成微粒，然后再加入絮凝剂，通过分子间引力和氢键作用产生吸附架桥形成絮凝团的过程。
这种包括凝聚和絮凝机理的过程称为混凝。
4、亲和絮凝：利用絮凝剂和细胞膜表面某种组分间具有的专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。
如硼酸盐（四硼酸纳）可与多羟基的糖类化合物（甘露糖醇、山梨糖醇）发生专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。
5、凝聚价：电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔／升）6、过滤：过滤是借助过滤介质，将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。
7、质量比阻：衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻（r B），表示单位滤饼厚度的阻力系数，与滤饼结构特性有关。
8、离心技术：离心技术是借助离心机旋转所产生的离心力，对具有不同沉降系数或浮力密度的物质进行分离、浓缩和提纯的一项技术；其目的是达到固-液或液-液的分离。
9、分离因子（Z）：离心力/重力加速度(g)的比值，也称为相对离心力(RCF)。
衡量离心程度的一个参数,用于离心机的分类。
10、沉降系数：指单位离心力作用下颗粒沉降的速度。
一般用斯维德贝格单位(Svedbergs) S 表示，1S =10−13s。
11、壁效应：由于溶剂在层析容器周壁附近流动不均匀造成分离区带在边缘部分扩散和弯曲的现象。
《分离工程》思考题及习题（整理）（1）
《分离工程》思考题及习题（整理）（1）《生化分离工程》思考题及习题第一章绪论2、生化分离工程有那些特点？3、简述生化分离过程的一般流程？第二章预处理与固-液分离法1、发酵液预处理的目的是什么？主要有那几种方法？2、何谓絮凝？何谓凝聚？各自作用机理是什么？3、发酵液中去除杂蛋白的原因是什么？方法主要有那些？7、何谓密度梯度离心？其工作原理是什么？第三章细胞破碎法1、革兰氏阳性菌和阴性菌在细胞壁在组成上有何区别？2、细胞破碎主要有那几种方法？3、机械法细胞破碎方法非机械破碎方法相比有何特点？4、何谓化学破碎法？其原理是什么？包括那几种？5、何谓酶法破碎法？有何特点？常用那几种酶类？第四章萃取分离法1、何谓溶媒萃取？其分配定律的适用条件是什么？2、在溶媒萃取过程中pH值是如何影响弱电解质的提取？3、何谓乳化液？乳化液稳定的条件是什么？常用去乳化方法有那些？5、某澄清的发酵液中含260mg/l放线菌D, 现用醋酸丁酯进行多级萃取。
已知平衡常数K=57.0，料液流量450升/时，有机相流量20升/时。
为达到此抗生素收率为98%的要求，需要多少级的萃取过程？(计算题)8、何谓双水相萃取？双水相体系可分为那几类？目前常用的体系有那两种？9、为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分离？第五章沉淀分离法1）何谓盐析沉淀？其沉淀机理是什么？有何特点？2) 生产中常用的盐析剂有哪些？其选择依据是什么？3) 何谓分步盐析沉淀？4）何谓等电点沉淀？其机理是什么？pH是如何影响pI的？第六章吸附分离法1、吸附作用机理是什么？2、吸附法有几种？各自有何特点？5、已知80g的活性炭最多能吸附0.78 mol腺苷三磷酸（ATP），这种吸附过程符合兰缪尔等温线。
其中b=2.0×10E3mol/L,请问在1.2L的料液浓度为多少时才能使活性炭吸附能力达90%? （计算题）★第七章离子交换法1、何谓离子交换法（剂）?一般可分为那几种?2、离子交换剂的结构、组成？按活性基团不同可分为那几大类？3、pH值是如何影响离子交换分离的？5、在离子交换层析分离过程中，离子交换剂是如何选择的？6、各类离子交换树脂的洗涤、再生条件是什么？7、软水、去离子水的制备工艺路线？★第八章膜分离技术2）膜在结构上可分为那几种？膜材料主要用什么？3）简述微滤、超滤、纳滤及反渗透膜在膜材料、结构、性能、分离机理及其应用等方面的异同点5）何谓浓差极化现象？它是如何影响膜分离的？减少浓差极化现象的措施？6）膜的清洗及保存方法有那几种？7）膜分离设备按膜组件形式可分为几种？相比较的优缺点？第九章层析技术1）何谓色层分离法？可分为那几大类？4）何谓亲和色层分离法？亲和力的本质是什么？亲和色层中常用的亲和关系有那几种？5）何谓疏水作用层析？其最大的特点是什么？6）凝胶层析的原理是什么？何谓排阻极限？第十章电泳技术2、聚丙稀酰胺凝胶电泳的原理什么？影响其操作的因素主要有那些？3、SDS聚丙稀酰胺凝胶电泳原理是什么？有何应用？第十一章结晶法2、何谓过饱和度？饱和度形成有那几种方法？4、结晶法与沉淀法相比较有何区别？综合题1、已知某一氨基酸G是一酸性氨基酸，水溶性随温度升高而升高，pI=6.2，在中性和酸性条件下较稳定。
化工分离工程：第二章习题答案(刘家祺版)
第二章习题4（P85）一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。
分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa 式的平衡温度和汽相组成。
假设为完全理想系。
解1：由题2中附录的苯、甲苯和对-二甲苯的安托尼公式计算P i s (1)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得：kPa P s 24.1561= ；kPa P s 28.632= ；kPa P s 88.263= 由式(2-36)得：P P K s i i /=562.11=K ；633.02=K ；269.03=K781.01=y ；158.02=y ；067.03=y ；006.1=∑i y 由于∑i y >1.001，表明所设温度偏高。
由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得： 553.11'1==∑iy K K 可得K T 78.367'= 重复上述步骤：553.1'1=K ；6284.0'2=K ；2667.0'3=K 7765.0'1=y ；1511.0'2=y ；066675.0'3=y ；0003.1=∑i y 在温度为367.78K 时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。
(2)用相对挥发度法：设温度为368K ，取对二甲苯为相对组分。
计算相对挥发度的：sj s i ij P P /=α13α计算∑=P x P i j i sα*3，即为所求的平衡温度和组成。
解2：(1)平衡常数法。
假设为完全理想系。
设t=95℃苯： 96.11)36.5215.27395/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ；∴ Pa P s 5110569.1⨯=甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ；∴Pa P s 4210358.6⨯=对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3=-+-=s P ；∴Pa P s 4310702.2⨯=569.11010569.15511=⨯==P P K s ；6358.022==PP K s2702.033==PP K s∴011.125.06358.025.02702.05.0596.1=⨯+⨯+⨯=∑i i x K选苯为参考组分：552.1011.1569.112==K ；解得T 2=94.61℃ ∴05.11ln 2=s P ；Pa P s 4210281.6⨯= 19.10ln 3=s P ； Pa P s 43106654.2⨯=∴2K =0.62813K =0.2665∴19997.025.02665.025.06281.05.0552.1≈=⨯+⨯+⨯=∑i i x K故泡点温度为94.61℃，且776.05.0552.11=⨯=y ；157.025.06281.02=⨯=y ；067.025.02665.03=⨯=y(2)相对挥发度法设t=95℃，同上求得1K =1.569，2K =0.6358，3K =0.2702∴807.513=α，353.223=α，133=α∴∑=⨯+⨯+⨯=74.325.0125.0353.25.0807.5i i x α.174.325.0174.325.0353.274.35.0807.5=⨯+∑∑⨯+⨯=∑=ii i i i x x y αα故泡点温度为95℃，且776.074.35.0807.51=⨯=y ；157.074.325.0353.22=⨯=y ；067.074.325.013=⨯=y习题12（P86）用图中所示系统冷却反应器出来的物料，并从较重烃中分离轻质气体。
化工分离工程：第二章习题答案(刘家祺版)
第二章习题4（P85）一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。
分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kPa 式的平衡温度和汽相组成。
假设为完全理想系。
解1：由题2中附录的苯、甲苯和对-二甲苯的安托尼公式计算P i s (1)平衡常数法： 设T=368K 用安托尼公式得：kPa P s 24.1561= ；kPa P s 28.632= ；kPa P s 88.263= 由式(2-36)得：P P K s i i /=562.11=K ；633.02=K ；269.03=K781.01=y ；158.02=y ；067.03=y ；006.1=∑i y 由于∑i y >1.001，表明所设温度偏高。
由题意知液相中含量最大的是苯，由式(2-62)得： 553.11'1==∑iy K K 可得K T 78.367'= 重复上述步骤：553.1'1=K ；6284.0'2=K ；2667.0'3=K 7765.0'1=y ；1511.0'2=y ；066675.0'3=y ；0003.1=∑i y 在温度为367.78K 时，存在与之平衡的汽相，组成为：苯0.7765、甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。
(2)用相对挥发度法：设温度为368K ，取对二甲苯为相对组分。
计算相对挥发度的：sj s i ij P P /=α13α计算∑=P x P i j i sα*3，即为所求的平衡温度和组成。
解2：(1)平衡常数法。
假设为完全理想系。
设t=95℃苯： 96.11)36.5215.27395/(5.27887936.20ln 1=-+-=s P ；∴ Pa P s 5110569.1⨯=甲苯： 06.11)67.5315.27395/(52.30969065.20ln 2=-+-=s P ；∴Pa P s 4210358.6⨯=对二甲苯：204.10)84.5715.27395/(65.33469891.20ln 3=-+-=s P ；∴Pa P s 4310702.2⨯=569.11010569.15511=⨯==P P K s ；6358.022==PP K s2702.033==PP K s∴011.125.06358.025.02702.05.0596.1=⨯+⨯+⨯=∑i i x K选苯为参考组分：552.1011.1569.112==K ；解得T 2=94.61℃ ∴05.11ln 2=s P ；Pa P s 4210281.6⨯= 19.10ln 3=s P ； Pa P s 43106654.2⨯=∴2K =0.62813K =0.2665∴19997.025.02665.025.06281.05.0552.1≈=⨯+⨯+⨯=∑i i x K故泡点温度为94.61℃，且776.05.0552.11=⨯=y ；157.025.06281.02=⨯=y ；067.025.02665.03=⨯=y(2)相对挥发度法设t=95℃，同上求得1K =1.569，2K =0.6358，3K =0.2702∴807.513=α，353.223=α，133=α∴∑=⨯+⨯+⨯=74.325.0125.0353.25.0807.5i i x α.174.325.0174.325.0353.274.35.0807.5=⨯+∑∑⨯+⨯=∑=ii i i i x x y αα故泡点温度为95℃，且776.074.35.0807.51=⨯=y ；157.074.325.0353.22=⨯=y ；067.074.325.013=⨯=y习题12（P86）用图中所示系统冷却反应器出来的物料，并从较重烃中分离轻质气体。
《生化分离工程》思考题及答案
第一章绪论1、何为生化分离技术?其主要研究那些内容?生化分离技术是指从动植物组织培养液和微生物发酵液中分离、纯化生物产品的过程中所采用的方法和手段的总称。
2、生化分离的一般步骤包括哪些环节及技术？一般说来,生化分离过程主要包括4个方面:①原料液的预处理和固液分离，常用加热、调PH、凝聚和絮凝等方法；②初步纯化(提取)，常用沉淀、吸附、萃取、超滤等单元操作；③高度纯化（精制),常选用色谱分离技术；④成品加工，有浓缩、结晶和干燥等技术。
3、生化分离工程有那些特点，及其重要性？特点：1、目的产物在初始物料(发酵液）中的含量低;2、培养液是多组分的混合物，除少量产物外,还有大量的细胞及碎片、其他代谢物（几百上千种)、培养基成分、无机盐等；3、生化产物的稳定性低,易变质、易失活、易变性，对温度、pH值、重金属离子、有机溶剂、剪切力、表面张力等非常敏感；4、对最终产品的质量要求高重要性：生物技术产品一般存在于一个复杂的多相体系中.唯有经过分离和纯化等下游加工过程，才能制得符合使用要求的产品。
因此产品的分离纯化是生物技术工业化的必需手段。
在生物产品的开发研究中，分离过程的费用占全部研究费用的50%以上；在产品的成本构成中,分离与纯化部分占总成本的40～80％；精细、药用产品的比例更高达70～90%。
显然开发新的分离和纯化工艺是提高经济效益或减少投资的重要途径。
4、生物技术下游工程与上游工程之间是否有联系？它们之间有联系.①生物工程作为一个整体，上游工程和下游工程要相互配合，为了利于目的产物的分离与纯化,上游的工艺设计应尽量为下游的分离纯化创造条件,例如，对于发酵工程产品，在加工过程中如果采用液体培养基,不用酵母膏、玉米浆等有色物质为原料，会使下游加工工程更方便、经济；②通常生物技术上游工程与下游工程相耦合。
发酵-分离耦合过程的优点是可以解除终产物的反馈抑制效应，同时简化产物提取过程，缩短生产周期，收到一举数得的效果。
生物分离工程总结课后思考题
⽣物分离⼯程总结课后思考题⽣物分离⼯程思考题第⼀章⼀、凝聚、絮凝的概念凝聚作⽤：向胶体悬浮液中加某种电解质，使胶粒双电层电位降低，排斥作⽤降低，使胶体体系不稳定，胶体间相互碰撞产⽣凝聚的现象。
特点是凝聚体的颗粒⽐较⼩絮凝作⽤：当⼀个⾼分⼦聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶体表⾯上，产⽣架桥联接，形成较⼤絮凝团的过程，特点是可形成粗⼤的絮凝体⼆、影响过滤速度的因素有哪些？如何提⾼过滤速度？过滤操作⼀般以压⼒差为透过推动⼒，只靠重⼒很难达到⾜够⼤的透过速度透过速度:()L m c dV A Pdt R Rµ=+过滤速度与过滤⾯积，介质两侧压⼒差，滤液粘度，介质和滤饼阻⼒有关，适当增加过滤⾯积，提⾼介质两侧压⼒差，加⼊助滤剂均可提⾼过滤速度三、什么是分离因素？据此离⼼机可以分为哪⼏类？影响分离速度的因素还有哪些？离⼼设备所能达到的离⼼⼒与重⼒的⽐值称为分离因素分离因素：224N r Zgπ=根据分离因素可将离⼼机分为低速离⼼机，⾼速离⼼机和超⾼速离⼼机三类分离速度:()2218P S LsLd rVρρωµ-=与颗粒直径、颗粒密度、液体密度和液体粘度有关密度差越⼤，分离速度越⼤；密度差存在时，固体颗粒尺⼨越⼤，越容易离⼼；粘度增⼤时，不容易离⼼；颗粒密度与液体密度差异⼩，固体颗粒不⼤，粘度很⼤时，增加离⼼⼒能提⾼离⼼速率细胞破碎思考题⼀、试述微⽣物细胞壁的组成和结构特点？⾰兰⽒阳性菌的细胞壁主要由肽聚糖层组成，细胞壁较厚，约15-50nm，肽聚糖含量占40%-90%⾰兰⽒阴性菌的细胞壁在肽聚糖层的外侧还有分别有脂蛋⽩和脂多糖及磷脂构成的两层外壁层，肽聚糖层约1.5-2.0nm，外壁层约8-10nm，肽聚糖含量占5%-10%酵母的细胞壁由葡聚糖（30%-40%），⽢露聚糖（30%）和蛋⽩质组成，⽐⾰兰⽒阳性菌的细胞壁厚霉菌由多聚糖（⼏丁质+葡聚糖）（80%-90%）构成破碎难度霉菌＞酵母＞⾰兰⽒阳性菌＞⾰兰⽒阴性菌⼆、常⽤微⽣物细胞破碎的⽅法有哪些？机械法：珠磨法、X-Press法、超声破碎法和⾼压匀浆法⾮机械法：溶酶法、化学法、渗透压法和冻结融化法三、选择细胞破碎法的原则⼀般原则（1）、仅破坏或破碎⽬标产物的位置周围，当⽬标产物存在于细胞膜附近时，可采⽤较温和的⽅法，如酶溶法（包括⾃溶法），渗透压冲击法和冻结融化发等，当⽬标产物存在于细胞质内时，则需采⽤强烈的机械破碎法（2）、选择性溶解⽬标产物，当⽬标产物处于与细胞膜或细胞壁结合的状态时，调节溶液pH值，离⼦强度或添加与⽬标产物具有亲和性的试剂如螯合剂，表⾯活性剂等，使⽬标产物容易溶解释放，同时，溶液性质应使其他杂质不易溶出，另外，机械法和化学法并⽤可使操作条件更温和，在相同的⽬标产物释放率的情况下，降低细胞的破碎程度。
分离工程思考题
第二章蒸馏与分馏技术①用相图说明具有最高或最低共沸点的双组分混合物蒸馏和分馏时，混合物的馏出物成分及温度怎么变化？答：具有固定的沸点和固定组成的双组分混合物，其沸腾时气相和液相的组成完全相同，无法分馏分离。
这一沸点叫共沸点；其组成叫共沸物。
当某混合物中的组分能形成共沸时，有两种情况。
Ⅰ有最高共沸点时，在被分馏物组成未达到恒温组成前，可能将多余的组分馏出一部分，使体系内组成逐渐向共沸组成接近。
当瓶内物料组成已达到共沸物的组成后，温度即会上升，共沸物开始馏出，直到瓶内物料蒸完为止Ⅱ若物料是双组分具有最低共沸点的体系，则情况有所不同。
先蒸出共沸物，当其中一种组分被蒸完后，温度会上升到多余组分的沸点，即多余组分被蒸出直至蒸完。
例如：•乙醇沸点为78.3℃，•水的沸点为100℃。
•水和乙醇可以形成共沸物，共沸点在78.1℃。
共沸物的组成为乙醇95.6%，水4.4%。
•当乙醇和水的混合物在分馏时，先馏出的液体组成总是共沸物的组成，即乙醇95.6%，水4.4%。
直到乙醇或水两个组分之一被蒸完后，才蒸出另一个纯组分。
所以含水的乙醇是无法用分馏来制备无水乙醇的。
②减压蒸馏中通导毛细管起什么作用？可否用沸石代替？有什么替代办法？1、蒸馏操作和回流操作都应注意哪些问题？回流装置装配与操作的注意事项①物料的加入。
一般物料及沸石可事先加入到烧瓶中而后再装上冷凝管等，如果物料均是液态，也可在装好冷凝管后从冷凝管上端加入液态物料。
物料的容积一般约为烧瓶容积的 1/3～1/2，不超过 2/3 为合适。
蒸馏时烧瓶中物料的容积亦然。
②安装气体吸收装置或干燥装置。
对于反应过程中产生有毒性气体的应在冷凝管上端加装气体吸收装置；对于易潮解的物料或产物则应在冷凝器上端连一装有无水氯化钙等干燥剂的干燥管。
③冷凝装置的操作。
为了确保回流效率和实验安全，对用水冷冷凝管时应先通水后加热及先停止加热后关冷却水，中途不得断水；要通过调节冷却水流量及加热速度来控制回流速度.以液体蒸汽浸润界面不超过冷凝管有效冷却长度的 1/3 为宜。
分离工程思考题
思考题第一章1、说明分离过程与单元操作的区别2、什么是绿色分离工程，实现的途径3、说明化工分离技术的特性4、化工分离技术发展的特点5 、简述分离过程的集成化和强化6、什么是低碳经济，说明与分离工程的联系7、分离过程的种类与特性8、分离方法的选择要考虑的那几方面的因素第二章1、简述精馏分离工程的特点，并说明精馏学科要取得突破性进展的局限性所在2、什么是隔板精馏，举例说明它的应用。
3、简述平衡级与非平衡级模拟计算的主要不同点4、要开发一个精馏塔模拟计算的严格算法，需对哪几点作出选择和安排，结合矩阵法的开发加以说明。
5、会推导三对角矩阵法、流量加和法的ME方程和计算原理。
6、说明松驰法的计算原理并写出松驰法的基本方程。
第三章1、间歇萃取精馏有几种类型，画出简图并加以说明2、萃取精馏的主要缺点是什么，目前的主要改进方向。
3、溶盐精馏与加盐萃取精馏的主要不同点是什么？4、怎样测定含盐体系全浓度下汽液平衡的数据。
5、反应精馏的特点表现在那几个方面，举例说明利用精馏来促进反应的反应精馏和利用反应促进分离的反应精馏过程。
6、对D↔+形式的反应精馏，要实现反应精馏各组分相对挥发度应有怎样的排列顺A+BC序，给出反应精馏流程。
7、目前用于均相反应精馏过程模拟计算有那几种方法，并写出其数学模型。
第四章1、根据膜分离过程的唯象方程，给出三种以上膜分离过程的渗透通量，并加以简单的说明。
2、说明膜性能的表示方法。
3、反渗透和超滤过程的浓差极化现象那个更严重，为什么？两种分离过程的分离机理是否相同。
4、电渗析中有几种物质传递过程，它与离子交换树脂分离、反渗透有何不同5、什么是电渗析过程的浓差极化现象，为什么其膜要能耐酸、碱、抗氧、抗氯6、给出制取高纯水的方法7、气体膜分离过程的分离系数可表示为：j j j i j i ij H D H D Q Q ==α，要得到该关系式需作那些假设，请加以推导。
8、简述液膜分离的四种机理，什么是逆向迁移和同向迁移9、画出利用搅拌槽（喷淋塔）的乳状液膜连续萃取过程的流程。
分离工程思考题
分离⼯程思考题第⼀章1、⽣物技术与⽣物分离的关系是什么？为什么说⽣物分离过程是⽣物技术的重要组成部分？⽣物技术的主要⽬标是⽣物物质的⾼效⽣产，⽽分离纯化是⽣物产品⼯程的重要环节。
因此，⽣物分离是⽣物技术的重要组成部分。
2、⽣物物质有哪些？现代⽣物技术产品的主体是什么？⽣物物质总类繁多，包括⼩分⼦化合物，⽣物⼤分⼦，超⼤分⼦，细胞和具有复杂结构与组成成分的⽣物体组织。
现代⽣物技术产品的主体---蛋⽩质类药物.1)细胞因⼦:⼲扰素、⽣长因⼦、红细胞⽣成素2)激素：胰岛素、⽣长激素3)抗体药物：单克隆抗体、抗体⽚段4)酶类药物：尿激酶5)基因⼯程疫苗6)基因治疗3、⽣物分离过程设计应考虑哪些因素？为什么⾊谱是分离过程的核⼼技术？考虑因素：1)⽬标产物的存在位置：胞内或胞外2)⽬标产物的存在形式：活性表达产物或包含体3)⽬标产物分⼦的⼤⼩、疏⽔性、电荷性质、溶解度和稳定性4)⽬标产物的商业价值和对纯度的要求4、⽣物分离过程有哪些特点？1)⽣化产物的稳定性差，产物可能失活2)分离难度⼤，⼀般需⽤特殊的⾼效分离技术3)⽣物产物的原料构成成分复杂，需要采⽤多种分离技术和多个分离步骤完成⼀个⽬标产物的分离4)对最终产物的质量要求很⾼5)需对原料液进⾏⾼度浓缩5、⽣物分离过程中需要考虑分离对像的哪些性质？1)根据物理性质的差异实现分离i.⼒学性质：密度、尺⼨和形状。
⽤于重⼒沉降、离⼼、膜分离等ii.热⼒学性质：溶解度、挥发度等。
⽤于如蒸馏、蒸发、结晶、吸附和离⼦交换等iii.传质性质：粘度、扩散系数、热扩散现象等。
即利⽤传质速度的差别进⾏分离iv.电磁性质：荷电性质、电荷分布、等电点等。
⽤于电泳、电渗析、离⼦交换、磁性分离等2)根据化学性质的差异实现分离i.化学性质包括热⼒学(化学平衡)、反应动⼒学(反应速率)和光化学特性等。
ii. 化学吸附和化学吸收即利⽤化学性质实现分离。
3) 根据⽣物学性质的差异实现分离a) ⽣物分⼦间的识别作⽤，如亲和⾊谱b) 利⽤酶的⽴体选择性，如对⼿性分⼦进⾏选择性修饰后以增⼤分⼦间差异，从⽽⽤常规⽅法进⾏分离6、什么是平衡分离？什么是差速分离？差速分离（速度分离）分离机理：根据溶质在外⼒作⽤下产⽣的移动速度的差异实现分离。
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）×10－10m9.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。
分离工程思考题
第二章蒸馏与分馏技术①用相图说明具有最高或最低共沸点的双组分混合物蒸馏和分馏时，混合物的馏出物成分及温度怎么变化？答：具有固定的沸点和固定组成的双组分混合物，其沸腾时气相和液相的组成完全相同，无法分馏分离。
这一沸点叫共沸点；其组成叫共沸物。
当某混合物中的组分能形成共沸时，有两种情况。
Ⅰ有最高共沸点时，在被分馏物组成未达到恒温组成前，可能将多余的组分馏出一部分，使体系内组成逐渐向共沸组成接近。
当瓶内物料组成已达到共沸物的组成后，温度即会上升，共沸物开始馏出，直到瓶内物料蒸完为止Ⅱ若物料是双组分具有最低共沸点的体系，则情况有所不同。
先蒸出共沸物，当其中一种组分被蒸完后，温度会上升到多余组分的沸点，即多余组分被蒸出直至蒸完。
例如：•乙醇沸点为78.3℃，•水的沸点为100℃。
•水和乙醇可以形成共沸物，共沸点在78.1℃。
共沸物的组成为乙醇95.6%，水4.4%。
•当乙醇和水的混合物在分馏时，先馏出的液体组成总是共沸物的组成，即乙醇95.6%，水4.4%。
直到乙醇或水两个组分之一被蒸完后，才蒸出另一个纯组分。
所以含水的乙醇是无法用分馏来制备无水乙醇的。
②减压蒸馏中通导毛细管起什么作用？可否用沸石代替？有什么替代办法？1、蒸馏操作和回流操作都应注意哪些问题？回流装置装配与操作的注意事项①物料的加入。
一般物料及沸石可事先加入到烧瓶中而后再装上冷凝管等，如果物料均是液态，也可在装好冷凝管后从冷凝管上端加入液态物料。
物料的容积一般约为烧瓶容积的 1/3～1/2，不超过 2/3 为合适。
蒸馏时烧瓶中物料的容积亦然。
②安装气体吸收装置或干燥装置。
对于反应过程中产生有毒性气体的应在冷凝管上端加装气体吸收装置；对于易潮解的物料或产物则应在冷凝器上端连一装有无水氯化钙等干燥剂的干燥管。
③冷凝装置的操作。
为了确保回流效率和实验安全，对用水冷冷凝管时应先通水后加热及先停止加热后关冷却水，中途不得断水；要通过调节冷却水流量及加热速度来控制回流速度.以液体蒸汽浸润界面不超过冷凝管有效冷却长度的 1/3 为宜。
分离工程第二章习题参考答案
设温度为1℃,用泡点方程进行试差，不满足泡点方程，结果见表。
组分
组分
设温度为1℃
设温度为1.68℃
乙烷
0.05
4.8000
0.24
4.7574
0.2379
丙烷
0.30
1.8000
0.540
2.2534
0.6760
正丁烷
0.65
0.1142
0.074
0.1334
0.0867
1.00
0.854
1.0006
组分
甲烷
乙烷
丙烯
丙烷
异丁烷
正丁烷
∑
Ki,75℃
7.8
2.45
1.15
1.05
0.54
0.41
xi
0.0064
0.1429
0.1304
0.1905
0.1852
0.3659
1.0213
Ki,76℃
7.82
2.48
1.16
1.06
0.56
0.42
xi
0.0064
0.1411
0.1293
0.1887
0.1786
作业(计算题)
7、某精馏塔釜压力2.626MPa，温度76℃，液相组成如下表，如取i-C40为关键性组分，各组分的相对挥发度如表所示，求与塔釜液体呈平衡状态的汽相组成：
组分i
i-
xwi
ij
0.002
6.435
0.002
4.522
0.680
2.097
0.033
1.913
0.196
1
0.087
0.322
组分
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分离工程第二章复习思考题
第二章复习思考题
一填空题
（1）单级分离是指两相经（）后随即分离的过程。
（2）常用的气液相平衡关系为（）。
（3）相对挥发度的定义为两组分的（）之比，它乂称为（）o
（4）根据泡、露点的概念，精憾塔塔顶温度即为对应塔顶气相组成的
（），塔釜温度即
为对应塔釜液相组成的（）。
（5）平衡常数与组成冇关的露点计算，需迭代露点温度或压力外，还需对（）进行试差。
（6）在分离流程中常遇到的部分汽化和冷凝过程属（）。
（刀在进行闪蒸计算吋，需判断混合物在指定温度和压力下是否处于
（8）当混合物在一定的温度和压力下，满足（）条件，混合物处
于（）。
（9）传质分离可分为和。
（10）
（11）衡量分离的程度用表示，处于相平衡状态的分离程
度是。
当混合物在一定的温度、压力下，满足条
件即处于两相区，可通过
计算求出其平衡汽液相组成。
(12)
(13)
(14)
(15)分离剂可以分为和两大类。
理想气体的
平衡常数与无关。
绝热闪蒸过程，节流后的温度
设计变量分为与。
二选择题
(1)计算溶液泡点时，若 ,则说明
a.温度偏低
b.正好泡点?KXi
i?lCi?l?O c.温度偏高
c
(2)在一定温度和压力下，由物料组成计算出的i?l 状态为()？
KXiCi?l?O, 且i?l?Zi/Ki?l,该进料
a.过冷液体
b.过热气体
c.汽液混合物
(3)计算溶液露点时，若?yi/Ki?l?O,则说明
a.温度偏低
b.正好泡点
c.温度偏高
(4)汽液相平衡K值越大，说明该组分越()
A.易挥发
B.难挥发
C.沸点高
D.蒸汽压小
(5)气液两相处于平衡时()
A.两相间组份的浓度相等
B.只是两相温度相等
C.两相间各组份的化学位相等
D.相间不发生传质
（6）当过冷液体进行被加热吋，开始产生气泡的点叫作（）
A.露点
B.临界点
C.泡点
D.熔点
（7）当过热蒸汽被冷却时，开始产生液滴的点叫作（）
A.露点
B.临界点
C.泡点D•熔点
（8）当物系处于泡、露点Z间时，体系处于（）
A.饱和液相
B.过热蒸汽
C.饱和蒸汽
D.气液两相
（9）闪蒸是单级蒸憾过程，所能达到的分离程度（）
A.很高
B.较低
C.只是冷凝过程，无分离作用
D.只是气化过程，无分离作用
（10）下列哪一个过程不是闪蒸过程（）
A.部分气化
B.部分冷凝
C.等含节流
D.纯组分的蒸发
（11）等含节流之后（）
A.温度提高
B.压力提高
C.有气化现象发生，压力提高
D.压力降低，温度也降低
（12）A、B两组份的相对挥发度Q AB越小（）
A. A、B两组份越容易分离
B. A、B两组分越难分离
C.无影响
（14 ）由2・2两组分组成的混合物，在一定T、P下达到汽液平衡，液相和汽相组成分别为xl z yl,若体系加入10 mol的组分（1）,在相同T、P 下使体系重新达到汽液平衡，此时汽、液相的组成分别为xl,yl，WlJ（）' （A） xl?xl 和yl'?yl （B） xl'?xl 和yl& #39;?yl
' (C) xl?xl 和yl'?yl (D)不确定''
(15)某二元混合物，其屮A为易挥发组分，液相组成xA?0.5时泡点为tl,与之相平衡的气相组成yA?0.75时，相应的露点为t2,则()
(A) tl?t2 (B) tl?t2 (C) tl?t2 (D)不能确定
三简答题
(1)什么叫露点，精憾塔顶温度如何处理？
(2)相平衡关系可用儿种方法来表达。
(3)简述等温闪蒸过程的计算步骤
(4)简述绝热闪蒸过程的特点。
(5)普通精馆塔的可调设计变量是几个？试按设计型和操作型指定设计变量。
画出理想系统的泡点计算框图。
(6)泡、露点计算过程中如何调整设定值？调整原则及调整公式分别如何？简述分离因子a
(7)分离A、B、C三组分的普通精憾塔塔顶设置分凝器，已知其汽相
产品组成为：yA=0.45, y?Kixi?iij的定义,并推导以下公式?xciji??ijxii?l yB=0.52,yC=0.03,为保证分凝器能用水冷(取汽相产品的露点为40°C), 试分别按完全理想系计算分凝器的操作压力最小是多少?并计算此时平衡的回流液组成。
己知A、B、C三组分的饱和蒸汽压可分别计算如下：2911.323096.523328.57SSS； InpB； InpC
lnpA?20.7662??20.9062??20.9118?T?56.51T?53.67T?63.72
注：piS的单位为Pa, T的单位为K。