新型分离技术习题解答——第7章

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新型分离技术习题

2×30×1000×8.314×298 58.45 30×1000×8.314×298 65000 30×10 12 ×8.314×298 6.02×10 23
15.9+9.5+9.7
1 2 3 2
=32.68(J /cm ) δh1 =
E h ,i V g ,i
=
1
0+0+20001 .30 15.9+9.5+9.7
7% 58.45
=1.29 × 10−7 cm3 /(cm2 ．g．s) Jv =Lp σπ Lp σ= 溶质通量
1.29×10 −7 0.07433
× 2=0.0848Mpa
水回收率为 50%时，被理想反渗透浓缩后的海水中 NaCl × 2=5.93 Mpa
=1.736 × 10−6 ①
水回收率为 50%时，被理想反渗透浓缩后的苦咸水中 NaCl 浓度增为 0.1%/0.5=0.2% π =RTΣ C=8.314× 298×
C B −C f CB
1.5037 × 0.03 − 1.5090 × 0.03(1 − 0.00125) 0.86 × π × 2.59 × 0.49 × 3600 × 1000
脱盐率：R o =
=
10000 −400 10000
=96%
=6.5134 × 10−12 mol/(cm2 ．g．s) Js=c s (1 − σ、 ) Jv +ω∆π 0.03 1 − σ、 × 6.08 × 10−8 + ω × 0.07433 1000
c s1 cw 1
Nw = K w (∆p −
/
c s2 cw 2
式中，cs1 、cs2 、cw1 、cw2 分

生物分离工程(第6-7章)

《生物分离工程》练习题三（第6~7章）一、选择题（16.5分，每题0.5分）1、下列方法中不属于有泡沫分离技术的是（ D ）A. 沉淀浮选B. 离子浮选C. 吸附胶体浮选D. 鼓泡分馏2、对于泡沫分离技术中的泡沫，下列说法准确的是（A ）A. 泡沫是由被极薄的液膜所隔开的许多气泡所组成的B. 表面活性剂分子在溶液中的气泡表面排成双分子层膜C. 在气泡表面亲油基指向溶液，亲水基指向气泡内部D. 泡沫是由许多单分子层的气泡形成的聚集体3、关于泡沫的稳定性，下列说法错误的是（ B ）A. 在临界胶束浓度时所形成的泡沫最稳定B. 表面积大的气泡，稳定性比表面积小的气泡要好C. 气体可以从小气泡通过液膜向大气泡扩散，导致大气泡变大，小气泡变小，以至消失D. 多个气泡的膜间夹角为120°时，压力差最小，泡沫稳定4、针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是（ C ）。

A.凝胶过滤B.离子交换层析C.亲和层析D.纸层析5、用于蛋白质分离过程中的脱盐和更换缓冲液的色谱是（ C ）A．离子交换色谱 B.亲和色谱 C.凝胶过滤色谱 D.反相色谱6、蛋白质分子量的测定可采用（ C ）方法。

A．离子交换层析 B.亲和层析 C.凝胶层析 D.聚酰胺层析7、凝胶色谱分离的依据是（ B ）。

A、固定相对各物质的吸附力不同B、各物质分子大小不同C、各物质在流动相和固定相中的分配系数不同D、各物质与专一分子的亲和力不同8、下列哪一项是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团（ A ）A 磺酸基团（-SO3 H）B 羧基-COOHC 酚羟基C6H5OHD 氧乙酸基-OCH2COOH9、依离子价或水化半径不同，离子交换树脂对不同离子亲和能力不同。

树脂对下列离子亲和力排列顺序正确的有（ A ）。

A、Fe3+﹥Ca2+﹥Na+B、Na+﹥Ca2+﹥Fe3+C、Na+﹥Rb+﹥Cs+D、Rb+﹥Cs+﹥Na+10、如果要将复杂原料中分子量大于5000的物质与5000分子量以下的物质分开选用（ D ）。

新型分离技术习题解答——第4章

第四章气体渗透、渗透汽化和膜基吸收（习题解答）4-1采纳气体渗透膜分离空气（氧21％，氮79％），渗透物中氧浓度达78％。

试计算膜对氮气的截留率R 和进程的分离因子α，并说明这种情形下哪个参数更能表达该进程的分离状态。

解：截留率：R=7215.0792211,,22=-=-FN p N c c 分离因子：34.137921227822==N o α 关于气体膜分离，以分离因子表示膜的选择性为宜。

4-3 用渗透汽化膜进程进行异丙醇脱水。

在80℃下，所用亲水复合膜厚为8μm ，该膜对异丙醇的渗透通量可忽略不计。

测得不同含水量的异丙醇进料液透过膜的水通量数据如下：料液中含水量/％（质量） 1 2 3 4 5 6水通量/{kg/(m 2·h)}已知水在无穷稀释溶液中的活度系数为，且在以上浓度范围内不变。

试画出水通量随溶液浓度及活度的转变曲线；计算各组成下水的渗透系数{cm 3·cm/(cm 2·s ·kPa)}。

解：查表得异丙醇的Antoine 方程常数，并计算其饱和蒸气压：3640.20exp 9.7702-0.09235353.54P MPa ⎛⎫== ⎪-⎝⎭异丙醇查饱和水性质表得80℃下水的饱和蒸气压及密度：00.04739P MPa=水 3971.8/kg m ρ=水的渗透系数可用下式计算：()220p AA A A A A A A A A A AJ J Q p x f p y Q p x γγ≈=-−−−→= 计算结果见下表：32水通量随溶液浓度及活度的转变曲线如下：（左Y 轴为摩尔分数，右Y 轴为活度，X 轴为渗透系数）0.000.020.040.060.080.100.120.140.160.18A4-4 蒸汽渗透或气体分离进程中，原料和渗透物压强比必然，且原料液流与渗余液流的浓度近似相等时，渗透物浓度最高。

今已知某一复合膜对空气中甲苯蒸汽浓度为℅（体积）时的渗透选择性为200，别离计算压强比为10、100和1000时的渗透物组成。

新型分离技术习题解答——第8章

第八章吸附、离子交换和色谱分离（习题解答）8-1 用聚丙烯酰胺钙颗粒柱进行大规模脲酶提纯，得到以下数据：洗脱体积/L 浓度（任意单位）170 0.0053190 0.00152（最大）床层体积为20L ，分别求Vo 、σ及洗脱体积分别为190L 和200L 时的产率。

解：根据公式2021V c V N ⎛⎫⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭由题可得：202017020.0053119020.001521V N V N ⎧⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪=- ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪⎛⎫ ⎪=-⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎪⎝⎭⎩当00dc cV =时，c最大，即01900.067V σ=⇒==∴产率12erf erf ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦，代入数据即可求解； 8-3 碳氢化合物原液的色度为20个色度单位/kg 溶剂，拟在80℃用活性炭接触吸附，过滤脱色至原料液色度的2.0%，试求：分别采用单极操作、二级操作以及二级逆流操作法处理1000kg/h 原料液所需活性炭量。

该溶液在80℃下的平衡数据如表8-11所示：表8-11 溶液在80℃下的平衡数据表上述数据在对数坐标上作图为直线，故可用Freundhch 式表示，回归得：12.27630X Y= 其中 2.27,630n m == （1）单级操作：0120,202%0.4Y Y ==⨯=色素单位/kg 溶液色素单位/kg 溶液∴01112.27 2.271200.40.04666300.4Y Y S kg L mY --===⨯活性炭/kg 溶液故处理1000kg 溶液所需的活性碳量为0.0466100046.6S kg =⨯=单级（2）：二级错流：应用式10121111nY Y Y n Y n ⎛⎫-⨯=- ⎪⎝⎭，用示差法求得：14Y = 代入得第一级所需活性炭比用量：01112.27 2.2712040.01386304Y Y S kg L mY --===⨯活性炭/kg 溶液第二级所需活性炭比用量：12112.27 2.27240.40.00866300.4Y Y S kg L mY --===⨯活性炭/kg 溶液故处理1000kg 溶液所需的活性碳量为()0.01380.0086100022.4S kg =+⨯=错流（3）：二级逆流：应用式101122211nY Y Y Y Y Y ⎛⎫⎛⎫-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，将0Y ，2Y 代入，用示差法求得：1 6.2Y = ∴02112.27 2.271200.40.0139630 6.2Y Y S kg L mY --===⨯活性炭/kg 溶液故处理1000kg 溶液所需的活性碳量为0.0139100013.9S kg =⨯=逆流8-4 在一色谱柱提纯庆大霉素，测得该组分在柱中的保留时间为8.73min ，标准偏差为0.44min ，估算该柱的理论塔板数。

生物工程分离技术试题含答案

题库名称：生物分离技术一、名词解释3．分配系数：在一定温度、压力下，溶质分子分布在两个互不相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度为一常数叫分配系数。

5．CM-Sephadex C-50：羧甲基纤维素、弱酸性阳离子交换剂，吸水量为每克干胶吸水五克。

6．絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程8．萃取过程：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的9．吸附：是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。

10．反渗析：当外加压力大于渗透压时，水将从溶液一侧向纯水一侧移动，此种渗透称之为反渗透。

13．离子交换：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。

15．助滤剂：助滤剂是一种具有特殊性能的细粉或纤维，它能使某些难以过滤的物料变得容易过滤16．沉降：是指当悬浮液静置时，密度较大的固体颗粒在重力的作用下逐渐下沉，这一过程成为沉降17．色谱技术：是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸…），达到分离的目的。

19．等电点沉淀：调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。

20．膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

22．超临界流体：超临界流体是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点——临界点后的流体。

23．临界胶团浓度：将表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓度，它与表面活性剂种类有关。

24．反渗透：在只有溶剂能通过的渗透膜的两侧，形成大于渗透压的压力差，就可以使溶剂发生倒流，使溶液达到浓缩的效果，这种操作成为反渗透。

新型分离技术习题解答——第10章

第十章其它分离技术（习题解答）10-1 泡沫分离的原理是什么？适用哪类体系的分离？答：泡沫分离是以气泡作分离介质来浓集表面活性物质的一种新型分离技术。

其原理为：当溶液中需要分离的溶质本身为表面活性组分时，利用惰性气体在溶液中形成的泡沫，即可将溶质富集到泡沫上，然后将这些泡沫收集起来，消泡后即可得到溶质含量比原料液高的泡沫液。

适用于热敏性及化学不稳定性物质的分离和溶液中低浓度组分的分离回收。

10-2 影响泡沫分离的因素有哪些？答：影响泡沫分离效率的因素很多，而每种影响因素的重要性则取决于具体的分离体系。

各种影响因素又可以分为基本因素（如表面活性剂、辅助试剂的性质、浓度、溶液PH 值、黏度、温度等）及操作变数（如气体流速、料液流速、回流比、泡沫层高度、密度、泡的大小以及设备的设计等）。

10-3 推导泡沫分离塔设计中的“平衡线”方程式（10-12），说明平衡线方程的物理意义。

解：根据式（10-11）：GS c c UΓ=+如果表面浓度Γ与c 的关系是：kc Γ=，代入式（10-11）可得： 1GSkc GSk c c c U U ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭在平衡状态下，1GSk U D c c D ⎛⎫=⇒=+ ⎪⎝⎭10-4 使用简单的连续泡沫分馏塔脱除废水中某中离子。

废水处理量为 3.785m 3/h ，鼓泡池中气泡直径为0.1cm 。

若塔底排出液中离子浓度为进料的1/10，塔顶破泡液的体积不大于0.189m 3/h ，求所需气体流速和塔径。

假定用于吸附离子的表面活性剂的高梯度磁分离技术浓度控制在线性等温吸附范围内，平衡常数为0.09cm ，如果要将鼓泡池内表面活性剂浓度控制在2×10-4mol/l ，表面活性剂的加入速度应为多少？解：1W Fc c =，塔顶破泡液的体积不大于0.189m 3/h ∵W W F GS c c F Γ=-()()()()311011 3.785100.16308.3/66/60.09F W F W W W Wc c F c c Fd G L h d c ---⨯⨯⨯====ΓΓ⨯ 近似用水的黏度为510/()g s cm -，密度为31/g cm ，表面黏度一般取710/()g s cm - ∴62222380.189109800.1514.5360016.7630.76308.310103600A DAg d A A G ρμ-⨯⨯⨯⨯===⎛⎫⨯⨯ ⎪⎝⎭()()33532286308.3101036000.179109801s u G g A A A μρ--⎛⎫⨯⨯ ⎪⎝⎭==⨯⨯⨯ 式中A 单位为2cm ，用示差法求得A ，后即可求得加入速度；10-5 直径为7cm 的精馏型泡沫塔，在室温下从水溶液中脱除表面活性剂-200，吸附平衡关系可表示成△p w =0.009c w ，进料速率为54cm 3/s ，塔底通气速率为90 cm 3/s ，求残液脱除率（气泡直径为0.1cm ）。

新型分离技术考试资料

第一章固膜分离过程一、概述膜分离：利用膜对不同组分的选择性渗透的原理来分离混合物的过程。

膜从相态上可分为固体膜和液体膜固膜分离过程包括：微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、气体分离、渗透汽化、膜蒸馏、膜萃取、膜吸收等。

应用：海水淡化，超纯水制备，废水处理，果汁、饮料、酒等的除菌、澄清，空气中氧－氮分离，乙醇－水的分离，血液透析……固膜之一：平板膜固膜之二：中空纤维膜固膜之三：管式膜（这种膜分离装置像列管换热器）板式膜应用时像过滤：以膜代替过滤介质，根据颗粒或分子大小的不同而实现分离。

但膜过滤的颗粒更小，可小到“分子过滤” 。

反渗透海水或苦咸水脱盐；地表或地下水的处理；食品浓缩渗析血液透析（除去血液中的代谢废物、过量体液并维持电解质平衡）电渗析电化学工厂的废水处理；半导体工业用超纯水的制备；海水制盐微滤药物灭菌；饮料的澄清；抗生素的纯化；由液体中分离动物细胞超滤果汁的澄清；发酵液中疫苗和抗生素的回收渗透汽化乙醇-水共沸物的脱水；有机溶剂脱水；从水中除去有机物气体分离从甲烷或其它烃类物中分离CO 2或H 2；合成气H 2/CO 比的调节；空气中N 2和O 2分离液体混合物分离：乙醇-水⇒乙醇＋水气体混合物分离：空气⇒氮气＋氧气非均相混合物分离：含颗粒的液体⇒液体＋滤饼用于血液透析、人工肾、人工肝: 血液与透析液通过膜进行物质传递，除去血液中的有毒物如尿素、尿酸、肌酸酐等，并向血液中补充人体所需的营养物如葡萄糖、碳酸盐、电解质等。

用于人工肺：血液通过膜吸收补充O 2、排出CO 2。

二、膜及膜组件 1. 膜的分类浓海水淡水海水膜海水淡化从材料来源上可分为：天然（natural）膜和合成（synthetic）膜。

合成膜又分为：无机（inorganic）膜和有机高分子（organic polymer）膜。

根据膜的结构可分为：多孔（porous）膜（微孔膜，孔径1nm以上）和致密（dense）膜（均质膜、无孔膜、非多孔膜，孔径1nm以下）。

生化分离技术思考题答案解析1-6章

生化分离技术思考题答案解析生化分离第一章1. 简述生化分离技术在生物技术中的地位和主要作用。

2.生化分离技术的主要种类及特点。

种类：细胞破碎(cell disruption) 、沉淀分离(precipitation) 膜过滤(membrane filtration) 层析分离(chromatography)、电泳分离(electrophoresis)、离心分离（centrifugation）特点：成分复杂、含量甚微、易变性，破坏、具经验性、均一性的相对性3．何谓生化分离技术的集成化概念？请举例加以说明。

1) 利用已有的和新近开发的生化分离技术，将下游过程中的有关单元进行有效组合(集成) 2) 或把两种以上的分离技术合成为一种更有效的分离技术，达到提高产品收率、降低过程能耗和增加生产效益的目标。

如膜过滤与亲和配基、离子交换基团相结合，形成了亲和膜过滤技术、亲和膜色谱、离交膜色谱；亲和配基和聚合物沉淀作用相结合，形成亲和沉淀技术等等。

（P5）4.说明生化分离的主要步骤并指出胞内产物和胞外产物的分离纯化流程不同之处。

1选材，来源丰富，含量相对较高，杂质尽可能少2.提取：将目的物从材料中以溶解状态释放出来，方法与存在部位及状态有关。

3.分离纯化：核心操作，须据目的物的理化性质，生物学性质及具体条件定。

4.浓缩、结晶、干燥。

5、保存。

整个过程应有快速灵敏准确的分析方法来衡量效果（收率、纯度）。

胞内产物需要破壁的过程：需要将目的物从胞内转移到外界溶液中，需要细胞提取物破碎、匀浆、离心，如果是液体的话，获得提取液，如果是想获得固体目的物，就对沉淀进行洗涤再获得提取物。

生化分离第二章1、简要说明常用细胞破碎的主要方法、原理、特点、适用范围及细胞破碎今后的发展方向。

答：常用的细胞破碎方法有：组织捣碎、珠磨法、高速匀浆法、挤压法、超声破碎法、酶溶法、化学渗透法、干燥法等。

1 组织捣碎，其原理是利用机械运动产生剪切力的作用破细胞，利用高速旋转的叶片所产生的剪切力将组织细胞破碎。

(完整版)生物分离工程复习题一(第1-9章)

《生物分离工程》复习题一（第1~3章）一、选择题1、下列物质不属于凝聚剂的有（）.A、明矾B、石灰C、聚丙烯类D、硫酸亚铁2、发酵液的预处理方法不包括（）A. 加热 B絮凝 C。

离心 D. 调pH3、其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（）A。

离心分离 B过滤 C. 沉降 D。

超滤4、那种细胞破碎方法适用工业生产（）A. 高压匀浆 B超声波破碎 C。

渗透压冲击法 D。

酶解法5、为加快过滤效果通常使用( ）A.电解质 B高分子聚合物 C.惰性助滤剂 D。

活性助滤剂6、不能用于固液分离的手段为（）A。

离心 B过滤 C.超滤 D。

双水相萃取7、下列哪项不属于发酵液的预处理： ( ）A。

加热 B.调pH C.絮凝和凝聚 D。

层析8、能够除去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（）A．过滤 B．萃取 C．离子交换 D．蒸馏9、从四环素发酵液中去除铁离子，可用（ )A．草酸酸化 B．加黄血盐 C．加硫酸锌 D．氨水碱化10、盐析法沉淀蛋白质的原理是（ )A.降低蛋白质溶液的介电常数 B。

中和电荷，破坏水膜C.与蛋白质结合成不溶性蛋白 D。

调节蛋白质溶液pH到等电点11、使蛋白质盐析可加入试剂（ )A:氯化钠；B：硫酸；C:硝酸汞；D：硫酸铵12、盐析法纯化酶类是根据( ）进行纯化。

A.根据酶分子电荷性质的纯化方法B.调节酶溶解度的方法C.根据酶分子大小、形状不同的纯化方法D.根据酶分子专一性结合的纯化方法13、盐析操作中，硫酸铵在什么样的情况下不能使用（）A。

酸性条件 B碱性条件 C.中性条件 D。

和溶液酸碱度无关14、有机溶剂沉淀法中可使用的有机溶剂为（ )A.乙酸乙酯 B正丁醇 C.苯 D.丙酮15、有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（）A.介电常数大 B介电常数小 C.中和电荷 D.与蛋白质相互反应16、蛋白质溶液进行有机溶剂沉淀，蛋白质的浓度在（）范围内适合。

A。

0。

5%～2％ B1%～3％ C。

2％～4％ D。

生物分离工程部分习题和答案新编

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、纯化和成品化的过程。

（ppt 第一章、课本page 1）2、生物加工过程：一般将生物产品的生产过程叫生物加工过程，包括优良生物物种的选育、基因工程、细胞工程、生物反应工程及目标产物的分离纯化过程。

（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 生物分离工程在生物技术中的地位？答：生物技术的主要目标产物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，而且分离工程的质量往往决定整个生物加工过程的成败，因此，生物分离纯化过程在生物技术中极为重要。

3 分离效率评价的主要标准有哪些各有什么意义（ppt）答：根据分离目的的不同，评价分离效率主要有3个标准：以浓缩为目的：目标产物浓缩程度（浓缩率m）以纯度为目的：目标产物最终纯度（分离因子a）以收率为目的：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。

生物分离工程复习题(第1-9填空简答)

《生物分离工程》复习题一（第1~3章）二、填空题1、Cohn方程logS=β-KsI中，Ks越大，β值越小，盐析效果越好。

2、固液分离的主要方法有离心和过滤。

3、对发酵液进行预处理方法主要有加热法、调节PH值、凝聚和絮凝、使用惰性助助滤剂、加入反应剂。

4、根据过滤机理的不同，过滤操作可分为澄清过滤和滤饼过滤两种类型5、盐析的操作方法有加入固体盐、加入饱和溶液法、透析平衡法。

6、核酸的沉淀方法主要有有机溶剂沉淀法、等电点沉淀发、钙盐沉淀法、溶剂沉淀法。

7、蛋白质胶体溶液的稳定性主要靠蛋白质分子间静电排斥作用、蛋白质周围的水化层等因素稳定。

8、为使过滤进行的顺利通常要加入惰性助滤剂。

9、典型的工业过滤设备有半框压滤机和真空转鼓过滤机。

10、常用的蛋白质沉析方法有盐析、等电点和有机溶剂。

二、填空1、常用离心设备可分为离心沉降和离心过滤两大类；2、在一个转子中，将粒子沉降下来的效率可以用 K系数来描述。

3、超离心法是根据物质的沉降系数、质量和形状不同，应用强大的离心力，将混合物中各组分分离、浓缩、提纯的方法。

4、密度梯度离心中，制备密度梯度的常用方法有手工法、梯度混合仪法、离心形成法。

5、阳离子交换树脂按照活性基团分类，可分为强酸型、弱酸型和中等强度；其典型的活性基团分别有磺酸基团、羧基和磷酸基。

7、蛋白质分离常用的层析方法有凝胶层析、多糖基离子交换、亲和层析和疏水层析。

8、离子交换分离操作中，常用的梯度洗脱方法有 PH梯度和离子强度梯度。

10、多糖基离子交换剂包括葡集团离子交换剂和离子交换纤维素两大类。

11、离子交换树脂由载体、活性基团和可交换离子组成。

12、DEAE Sepharose是阴离子交换树脂，其活性基团是二乙基氨基乙基。

13、CM Sepharose是阳离子交换树脂，其活性基团是羧甲基。

14、离子交换操作一般分为动态和静态两种。

15、利用薄层定量测定时，一般控制待测组分的Rf在 0.2-0.5 之间。

新型分离技术习题解答——第6章

第六章特种精馏技术（习题解答）6-3 恒压下的等温线与等泡点（等露点）温度线是否相同？为什么？答：相同。

所谓泡点，就是代表刚开始汽化（形象地说就是形成第一个气泡），实际上饱和液体线就是泡点线；所谓露点，就是代表刚刚开始冷凝（形象地说就是形成第一个液滴），实际上饱和气体线就是露点线；具体如图：6-4 乙醇-水共沸物的分离，可用乙二醇替代苯作为萃取剂，获得无水乙醇，请问异丙醇-水萃取物的分离，是否也可用乙二醇作为萃取剂？请解释。

答：可以，因为乙二醇符合萃取剂选择的基本选择，首先其选择性高，加入小量萃取剂就可以使原组分间的相对挥发度显著增大；其次，其溶解度大，能和任何浓度的原溶液互溶；最后，其沸点比混合物的其他组分高得多。

另外，有实验表明乙二醇加碱或加盐后的复合溶剂比纯溶剂更利于增大异丙醇-水的相对挥发度，在考察的复合溶剂中，以乙二醇+氢氧化钾(0.15g·mL-1乙二醇)和乙二醇+醋酸钾(0.15g·mL-1乙二醇)效果最佳。

用以上两种选出的复合溶剂作为异丙醇-水分离的萃取剂，在填料塔内进行萃取精馏分离实验，通过进料位置和回流比等工艺条件的优化，分别得到了99.58%(wt)和98.68%(wt)的异丙醇,进一步表明乙醇+碱和乙二醇+盐是异丙醋-水分离的优良复合溶剂，由于碱类对设备材质要求比盐类低，因此，加碱复合溶剂可作为萃取精馏复合溶剂选择的重要方向。

6-5 比较膜蒸馏与渗透蒸馏的差异，为什么说膜蒸馏与渗透蒸馏过程可用于溶液的浓缩，浓缩倍数与何种因素有关？答：膜蒸馏是以微孔疏水膜将两种不同温度的水溶液分开，使易挥发组分的蒸气分子通过膜孔从高温侧向低温侧传递并冷凝；渗透蒸馏也是利用膜来防止液体透过膜的，但两者的不同之处是前者是由膜两侧温度差造成两侧蒸气压差的，而后者是由于膜两侧液相浓度差所形成的渗透压差引起的。

膜蒸馏与渗透蒸馏过程可用于溶液的浓缩是因为它们可以依靠膜两侧的渗透压差和蒸气压差将料液侧的水蒸汽传递到膜的另一侧，即可以对料液侧的水溶液进行脱水处理，该方法特别适用于对新鲜牛奶、水果汁等热敏性物质的脱水浓缩，其浓缩倍数跟渗透压差、蒸气压差、浓度极化、温度极化等因素有关。

新型分离技术习题解答——第5章

第五章透析、电渗析和膜电解（习题解答）5-1电渗析过程可根据分离目的不同，分别用于脱盐与浓缩，或同时脱盐和浓缩过程，试问影响过程的主要参数有哪些？如何合理选择这些参数？答：主要参数有：水流线速度、水流压降、极限电流与操作电流密度、电流效率、出口浓度、脱盐率、膜对电压、膜对电阻和水泵功率。

5-2采用电渗析脱除灌溉用地表水中的盐分，今处理10m 3/h 地表水，使其浓度从1.2g/l 降至200mg/l ；所用电渗析器长900mm 、宽470mm 、膜间距为0.75mm ，共有100个腔室，每室平均电阻为0.04欧。

假定电流效率为92％，试计算该操作条件下所需功。

解：49.8I A = 199.2E V = ∴33349.8199.21010 1.02/100.97m UI W kW h m Q --⨯=⨯=⨯=⨯5-3某乳清溶液含1％NaCl ，处理量为20m 3，利用电渗析脱除90％的盐含量。

电渗析器有效膜面积为400mm ×900mm ，共100个腔室。

若操作电流为100A ，电流效率取0.9，求所需脱盐时间。

解：已知NaCl 浓度为1%，将其转化为摩尔浓度：31170.9/c mol m = ∵考虑到溶液较稀，所以将其密度近似的等于水的密度31000/kg m 利用公式()12v q c c F nI η=-进行计算： ()43120.91001006.0610/0.9170.996500v nIq m s c c Fη-⨯⨯===⨯-⨯⨯∴所需脱盐时间()420 6.061036009.2t h -=⨯⨯=5-4某工厂每天需处理30m 3的氨基酸溶液，其中含盐量为1℅，拟采用60室的电渗析装置，在等电点下脱盐，若操作电流为100A ，电流效率90℅，试问需经多长时间可将含盐量降低至0.1℅。

解：已知氨基酸的含盐量为1%，将其转化为摩尔浓度31170.9/c mol m = 同样考虑到溶液较稀，所以将其密度近似的等于水的密度31000/kg m 利用公式()12v q c c F nI η=-进行计算： ()()4312601000.93.6410/0.1%1170.9965001%v nIq m s c c Fη-⨯⨯===⨯--⨯⨯∴所需脱盐时间)430 3.6410360022.9t h -=⨯⨯=5-5电渗析生产淡水，若将含盐量为4.6mmol/l 的原水处理成淡水，产量为7m 3/h ，要求经电渗析处理后淡水含盐量为0.95mmol/l 。

新型分离技术习题解答——第2章

第二章分离过程的基础理论（习题解答）2-1 已知聚酰胺酰肼的重复单元为：CNHNHCH OOC HNO试求聚酰胺酰肼的氢键溶解度参数h δ、色散溶解度参数d δ和总溶解度参数sp δ。

解：氢键溶解度参数1/23/219.348(/)h J cm δ===色散溶解度参数,1/23/2,21270.69900.33450.16418.920(/)265.549.824.9d id g iF J cm Vδ⨯++===⨯++∑∑总溶解度参数1/23/232.870(/)h J cm δ===2-2 已知盐和水的反渗透通量可分别表示为)(21S S S S C C K N -= )(π∆-∆=P K N W W式中,2121,,,W W S S C C C C 分别为膜两侧盐和水的摩尔浓度。

若定义分离因子分别为膜两侧各自溶液中盐和水的摩尔浓度比，2211/W S W S C C C C =α，且假定盐的渗透率很低,21S S C C >>，则膜下游侧可简化为122,W W SWS W C N N C C ≈=ρ, 试求出反渗透过程的分离因子。

解：已知：2211/W S W S C C C C =α 122,W W S WS W C N N C C ≈=ρ 12()()S S S S W W N K C C N K P π=-=∆-∆∴12121112121112()/()S S S W S W S W W W W S W S W S S S C C C C C N C K p C C C C C N C K C C πα∆-∆====- ∵21S S C C >>，1W W C ≈ρ ∴WS W S W K p K C K p K ρππα)()(1∆-∆=∆-∆=2-3 已知聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛的重复单元分别为：试计算20％聚乙烯醇和80％聚乙烯醇缩丁醛的混合溶解度参数δd 、δh, 各基团的Vg,i 、Fd,i 、Fh,i 可从有关附录查得。

武汉大学《化学工程基础》第7章新分离方法

半透膜允许溶剂通过，不允许溶质通过
半透膜 P1 渗透压 Π P2
cs1
NaCl,H2O
cs2
H2O
溶解-扩散机理：
水 Nw=kw(△P-∏) 盐 Ns=ks(Cs1-Cs2) 2 Nw,Ns 流率（mol/m h） Kw,Ks 常数 Cs1,Cs2 膜两侧盐的浓度(mol/L) ∏ 渗透压(Mpa)
非对称性膜
由一层0.1~10μm极薄的致密均匀
的皮层和另一层20μm~1mm厚的海绵状支撑层组成。
复合膜由微孔膜加一层致密膜组成。
离子交换膜
阳膜二种。
由离子交换树脂制成由阴膜和
非对称膜的结构
对称膜
a.均质膜 b.柱形孔膜 c.海绵状孔膜
不对称膜
d.多孔膜 e.叠合膜 f.复合膜
非对称膜
在过程中起表面过滤作用，被截留的颗粒沉积在膜表面上，只要进料液流与膜表面呈平行流动，就能很容易把膜表面的颗粒除去。
萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，
不仅萃取效率高而且能耗较少，节约成本。
CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学
反应,且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，
故安全性好；
CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产
过程中循环使用，从而降低成本；
CO2是一种不活泼的气体,萃取过程不发生化学反应, 且属于不燃性气体,无味、无臭、无毒，故安全性好； CO2价格便宜，纯度高，容易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；
压力差浓度差电位差
渗透蒸发
挥发性液体混合物分离
气体、气体与蒸汽分离
压力差浓度关
浓度差
膜内易溶解组分或易挥发组分
易透过气体

新型分离技术习题解答——第9章

第九章液膜分离及促进传递（习题解答）9-1 什么叫促进传递过程，其作用机理如何？答：促进传递是利用膜中的载体与待分离组分间的可逆化学或络合反应，来促进膜内的传质分离过程，因为这些络合反应快速而具有很高的选择性，可显著提高待分离组分通过膜的传递速率及选择性，提高膜的分离性能。

9-2为什么处理含酚废水用油包水型液膜；利用相同原理可以处理哪些工业废水？答：所谓油包水型，就是内相和外相是油溶液，膜为水质，整个体系称O/W/O 型。

处理含酚废水是指要除去水中所含的酚，废水中的酚通过油膜进入萃取介质内部，反应产物不能通过油溶液，被固定在油内部，使废水中的酚含量降低，所以采用O/W/O 型。

利用相同原理可以处理那些含有本身能溶于油质，但产物不溶于油质的工业废水。

9-3 为什么脱除废水中金属离子采用有载体的液膜？答：有载体输送的液膜是指在液膜中引入载体，由于载体与被分离溶质间的可逆化学反应与扩散过程耦合，促进传质的进行，使分离过程具有很大的选择性与渗透速率。

而无载体输送的液膜则只是用来分离物理、化学性质相似的碳氢化合物，从水溶液中分离无机盐以及从废水中除去酸性及碱性化合物，要脱除废水中的金属离子，必须采用有载体的液膜。

9-4 将液膜分离与液液萃取作一比较。

答：液液萃取一般指通过混合物中介质相对于萃取剂的溶解度不同而进行分离，一般萃取剂只和其中一种介质互溶，如：水可以使甲醇汽油分离成汽油、甲醇水溶液两相。

液膜分离的萃取剂和混合物不直接接触，中间有一层液膜，易溶物质通过液膜进入萃取剂。

如：用中油液膜萃取含酚废水中的酚。

9-5 用间歇式乳化液膜法处理含酚废水，液膜相与内相试剂之比为100:50，待处理料液与内相试剂的体积比为3:1，求油内比R oi 与乳水比R ew 。

解：100250oi R ===膜相体积内相溶剂体积因为乳化液体积=膜相体积+内相溶剂体积，31=乳化剂体积内相溶剂体积 13131oi R ==⨯=乳化剂体积料液体积9-6以乳化液膜处理含酚废水，废水量为4t 。

新型分离技术习题解答——第3章

新型分离技术习题解答——第3章第一篇：新型分离技术习题解答——第3章第三章反渗透、纳滤、超滤和微滤（习题解答）3-1试分别求出含NaCl 3.5％的海水和含NaCl 0.1％的苦咸水25℃时的理想渗透压。

若用反渗透法处理这两种水，并要求水的回收率为50％，渗透压各为多少? 哪种水需要的操作压力高?+-解:（1）：理想溶液渗透压可用van’t Hoff定律计算。

海水中的NaCl可认为完全解离为Na和Cl，即形成渗透压的离子浓度为NaCl 浓度的两倍，故含3.5%NaCl的海水在298K时的理想渗透压为：π=RT∑ci=RT ⎛CiCj⎫35+⎪=8.314⨯298⨯⨯2=2.97MPa58.45⎝MM⎭含0.1%NaCl的苦咸水在298K时的理想渗透压为：1⨯2=0.0848MPa 58.45（2）：水回收率为50%时，被（理想）反渗透浓缩后的海水中，NaCl浓度增为3.5%/0.5=7.0%70π=RT∑ci=8.314⨯298⨯⨯2=5.93MPa58.45（3）：水回收率为50%时，被（理想）反渗透浓缩后的苦咸水中，NaCl浓度增为0.1%/0.5=0.2%2π=RT∑ci=8.314⨯298⨯⨯2=0.17MPa58.45π=RT∑ci=8.314⨯298⨯由此可知，因海水中NaCl的浓度远比苦咸水中高，其所需的操作压力也远比苦咸水来得高。

其次，苦咸水的回收率达到50%，则反渗透压力将增高一倍。

3-2 含盐量为10000 mg（NaCl）/L的苦咸水, 采用有效面积为10cm2的醋酸纤维素膜，在压力6.0MPa下进行反渗透试验。

在水温25℃时，水流量Qp为0.01cm2／s时，透过液溶质浓度为400mg/L，试计算水力渗透系数Lp，溶质透过系数ω以及脱盐率。

（溶质渗透压系数Φi与溶质的种类及浓度有关，本题取Φi=2。

）解：苦咸水的渗透压：π=φiCRT=2⨯水力渗透系数：10000⨯0.082⨯298=8.35atm58.5⨯1000JVQP=∆P-∆πA(∆P-∆π)0.01==1.94⨯10-8L/cm2s.atm1000⨯10(60-8.35)Lp=溶质渗透系数：QfCFJSω==∆CSA∆CS=0.01⨯400=4.16⨯10-8L/cm2s.atm1000⨯10(10000-400)脱盐率：R0=CB-CfCB=10000-400=96%10000－－3-3 透系数LP等于2×108L／cm2·s·MPa，溶质的透过系数P为4×108L／cm2·s的反渗透膜，在操作压力为4.0MPa、水温为25℃条件下进行实验。

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。

新型分离技术习题解答——第1章

第一章绪论（习题解答）1-1 厨房、卧室、庭院内有哪些现象可用分离方法来改善？答：厨房、卧室、庭院内的尘埃、油烟、VOCs（VOC是挥发性有机化合物volatile organic compounds的英文缩写，例如装修产生的甲醛），还有空气中的NO x、SO2、CO等有害物质，都可用分离方法来去除，以改善生活环境。

1-2 请设计某些基于分离概念的家用电器设备，以提高人们的日常生活质量。

答：例如可以设计基于“过滤”的水进化器，基于“膜分离”的油烟机、空调（除尘）、生活污水处理器等等，以提高人们的日常生活质量。

1-3 汽车尾气中含有大量的CO，有人正在探索开发一种催化分离膜，在尾气排放时及时将CO转化为CO2而除去，你认为这属于哪一类分离方法，有可能实现吗？请说明理由。

答：这属于反应分离，有可能实现。

因为CO可以在铂、铑和钯等贵金属催化剂或稀土催化剂等的作用下发生氧化反应转化为CO2，所以可以设计一种膜（表面附上催化剂），它可以让CO2直接通过，而CO则只有在膜上催化剂作用下转化为CO2后才能通过，这样就可以去除尾气中的CO。

1-4 学校教室内空气质量比户外好吗？主要有哪些物质导致的？请选择并设计一种较合理的分离技术有效地将这些污染物质去除。

答：学校教师内的空气质量一般比户外要差，因为教室内CO2浓度较高，有粉笔灰等有害易吸入颗粒物，也可能存在因装修而产生的甲醛等有害有机化合物。

要去除这些污染物质，我们可以利用膜分离技术，即设计一种膜，使粉笔灰、甲醛等有害物质不能通过而达到去除效果。

1-5 请指出自来水、饮用水、纯净水、活性水的制备方法，各自采用了哪些分离技术？1-6 不少科学家认为载人航天事业发展推动科技的进步，你赞同这个观点吗？宇航员在空间站内生活与工作需要哪些新型分离技术为基础？答：是否认同观点，因人而异，只要说明理由即可。

宇航员在太空中生活与工作涉及到包括CO2的收集与浓缩、水电接产生氧、生活污水的再生回用等多方面，在这些过程中需要膜分离、渗透、超滤等新型分离技术为基础。

分离技术试题及答案

分离技术试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 以下哪种技术不属于分离技术？A. 蒸馏B. 萃取C. 沉淀D. 蒸发答案：C2. 分离技术中，用于分离固液混合物的常用方法是？A. 过滤B. 离心C. 蒸馏D. 萃取答案：A3. 在萃取过程中，用于分离两种不同极性物质的溶剂是？A. 极性溶剂B. 非极性溶剂C. 混合溶剂D. 任何溶剂答案：A4. 蒸馏技术中，沸点较低的物质先被分离出来，这属于？A. 简单蒸馏B. 分馏C. 真空蒸馏D. 恒沸蒸馏答案：A5. 离心分离技术中，颗粒沉降速度与哪些因素有关？A. 颗粒大小B. 颗粒形状C. 颗粒密度D. 所有以上因素答案：D二、填空题（每题2分，共10分）1. 蒸馏技术中，通过改变______来实现不同沸点物质的分离。

答案：压力2. 萃取技术中，溶剂的选择原则是溶剂与被分离物质的______要低。

答案：溶解度3. 过滤技术中，过滤介质的选择应根据被过滤物质的______来决定。

答案：粒径4. 离心分离技术中，颗粒的沉降速度与离心力的平方成正比，与颗粒的______成反比。

答案：密度5. 沉淀分离技术中，通过改变溶液的______来促进沉淀的形成。

答案：pH值三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述蒸馏技术的基本原理。

答案：蒸馏技术是利用不同物质沸点的差异，通过加热使沸点低的物质先汽化，再通过冷凝器冷却使其液化，从而实现分离。

2. 萃取技术如何实现物质的分离？答案：萃取技术是通过添加一种与原溶剂不相溶的溶剂，利用被分离物质在两种溶剂中的溶解度差异，使物质从一种溶剂转移到另一种溶剂中，从而实现分离。

3. 过滤技术在哪些情况下使用？答案：过滤技术通常用于固液分离，当需要将固体颗粒从液体中分离出来时使用。

4. 离心分离技术的原理是什么？答案：离心分离技术是利用离心力的作用，使颗粒在离心力场中沉降，根据颗粒的密度和大小不同，实现颗粒的分离。

四、计算题（每题10分，共20分）1. 假设在蒸馏过程中，A物质的沸点为100℃，B物质的沸点为120℃，蒸馏时加热温度为110℃，试计算A物质和B物质的分离效率。

新型分离技术习题解答——第7章