高等分离工程考试重点

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1、1 何为平衡分离和速率分离，试写出 2 种。 答：平衡分离过程，借助于热能，溶剂和吸附剂等媒介，使均相混合物变成两相，包括气液 传质过程（蒸馏，吸收），液液传质过程（萃取），气固传质过程（吸附），液固传质过程（离 子交换，勤取） 速率分离过程：在浓度差，压力差，电位差等推动力下，利用各组分的扩散速率差异进行分 离，包括膜分离（超滤，反渗透等），场分离，（电泳，热扩散）。2在你所从事的研究方向，要用到那些分离方法？选择性透过膜：B -A12O3是近十几年来发展起来的一种新型固体电解质材料，它的特点是 在电场作用下，钠离子可以在其中自由地迁移，其他离子则不能或较难通过。本实验设想以 B -A12O

2、3管为隔膜，研究B -A12O3隔膜法电解熔融NaOH制备高纯Na的新工艺 3要分离均相液体混合物，可采取那些分离方法？要分离均相气体混合物，可采取那些分离 方法？要分离非均相混合物，可采取那些分离方法？ 答：分离均相液体混合物：精馏，萃取，膜分离，层析，吸附。分离均相气体混合物：吸收，吸附，膜分离 分离非均相混合物：过滤，沉降4 超临界流体的特点？ 答：密度接近液体，而粘度和扩散系数又与气体相似。具有与液体溶剂相当的萃取能力，又 具有传质扩散速率快的特点。最常用的超临界流体是二氧化碳，由于二氧化碳所形成的惰性环境又可以避免产品被氧化。 而且无毒，无污染，分离后被提取物中无溶剂残留，特别适合动

3、植物中天然有效组分的提取 和精制。膜分离定义？ 膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，在两侧加以某种推动力，原料两侧组分选择性透 过膜，从而达到分离或提纯的目的。不同的膜分离过程中所用的膜具有一定结构，材质和选 择特性。被膜隔开的两相可以是液体，也可以是气态。推动力可以是压力梯度，浓度梯度， 电位梯度或温度梯度，所以不同的膜分离过程的分离体系和使用范围也不同。 按被分离物质的状态分：液体分离膜和气体分离膜 液体分离膜：微滤，超滤，渗析，电渗析，纳滤，反渗透，渗透汽化，膜蒸馏，膜萃取。 气体分离膜;气体分离，蒸汽渗透，膜吸收。何为亲和超滤 亲和超滤是一种利用亲和吸附介质吸附目标生物大分子，而利用

4、膜分离过程截留分离这一介 质和其他物质的生物大分子分离技术。亲和超滤优点和原理 亲和超滤和膜分离技术的有机结合，兼具有和吸附分离选择性好，纯化倍数高和超滤能大规 模连续化操作，易于放大等优点，是取两者之长，补两者之短而发展起来的一种新分离技术。 其原理是：利用一种亲和载体在流动体系中专一的吸附目标生物大分子，而通过超滤除去未 被吸附的杂质。在通过洗脱使目标大分子脱离亲和载体，再次通过超滤分离亲和载体，得到 纯化的产物。膜的定义：膜从广义上可以定义为两相之间的一个不连续区间，并以特定的形式限制和传递化学物质。 具备两个特性， 1、膜不管薄到什么程度，至少必须具有两个界面；2、膜应具有选择透过性。

5、 膜分离的渗透量J膜分离过程中，单位时间内单位膜面积上的物质透过量。渗透通量=渗透系数X推动力，式 中的渗透系数为单位时间内单位膜面积上在单位推动力作用下的物质透过量。单位通常有m3/(m2.s),kg/(m2.s)膜通量(或称透过速率)是膜分离过程的一个重要工艺运行参数，是指单位时间内通过单位膜面积上的流体量，一般以m3/(m2*s)或L/(m2*h)表示(或以m/s表示)。膜通量由外加推动力和膜的 阻力共同决定，其中膜本身的性质起决定性作用。膜通量(J)的计算公式为：J= V/(TXA)式 中:J-膜通量(L/m2 h)； V-取样体积(L)； T-取样时间(h)； A-膜有效面积(m2)

6、;膜分离的截留率R 膜对溶质的截留能力以截留率R (rejection)来表示，其定义为R = 1 一 Cp / Cb式中Cp和Cb分别表示在某一瞬间，透过液(Permeate)和截留液的浓度。如 R=1,则Cp = 0,表示溶质全部被截留；如R=0,则Cp= Cb,表示溶质能自由透过膜。 膜的微观结构可分为：对称膜(微孔膜、均质膜)、非对称膜、复合膜按膜孔径大小递增分类，各种膜过程；反渗透膜(0. 0001 0. 005 口 m),纳滤膜(0. 001 0. 005 Um)，超滤膜(0. 001 0. 1 口 m)，微滤膜(0. 11um)、电渗析膜、渗透气化膜、液体膜、气体分离膜、电极膜

7、超临界萃取特点？1 压力的微小变化，可引起流体密度的巨大变化2 扩散系数和气体相似，密度和液体相近3 密度随压力的变化而连续变化，压力升高，密度增加4 介电常数随压力的增大而增加，这些性质使得超临界流体具有比气体更大的溶解能力，比 液体有更快的传递速率。模拟移动床吸附 在液固(气固)接触的吸附和层析过程中，由于难以使固相与流体之间实现真实逆流运动， 直接运用逆流操作方式是很困难的。目前的逆流连续吸附技术多采用所谓模拟移动床操作方 式，即整个吸附柱分成多段小柱，利用旋转阀之类的液流分配装置，模拟实现分段小柱和流 动相之间的逆流移动变压吸附利用固体吸附剂(分子筛，硅胶，活性氧化铝，活性炭等)对不同

8、的气体组分具有一定的吸 附选择性实行加压吸附，减压脱附的操作办法，从而进行气体混合物的分离。变压吸附一般 是常温操作，循环周期短，易于实现自动化。变压吸附在工业生产上的应用迅速增长，在气 体分离方面被认为优于模拟移动床。扩张床吸附扩张床在吸附操作时其床层处于蓬松的亚流化状态，但同时又保留了较低的返混，因而可以 处理含较多微颗粒的脏料液，如发酵液等并达到了良好的分离效果；在脱附时则反向流动以 固定床方式进行。扩张床吸附将固液分离、吸附分离和浓缩集成为一个操作过程，简化了分 离工艺提高了产品回收率，是一项应用前景广阔的生化分离新技术。亲和错流过滤； 亲和错流过滤(亲和超滤)是一种利用亲和吸附介质吸

9、附目标生物大分子，再利用膜分离过 程吸附分离这一介质和其它物质的生物大分子分离技术。亲和错流过滤的基本原理为利用一种亲和载体在流动的体系中专一的吸附目标生物大分子， 再通过过滤来除去未被吸附的杂质，再通过洗脱使目标大分子脱离亲和载体，再次通过超滤 分离亲和载体，得到纯化的产物。它是亲和吸附和膜分离技术的有机结合，兼具亲和吸附分 离选择性好、纯化倍数高和超滤大规模连续优化操作、易于放大等优点，兼取两者之长，补 两者之短而发展起来的一种新分离技术。1 、气体膜分离技术:利用气体中各组分在压力(推动力)作用下透过膜的传递速率不同，从 而达到分离的目的。2、超临界萃取、最常用的超临界流体及其优点超临界

10、流体萃取（SFE）是利用流体在临界点附近所具有的特殊溶解性能而进行的一种 化工分离过程。最常用的超临界流体是二氧化碳，由于二氧化碳所形成的惰性环境又可以避 免产品被氧化。而且无毒，无污染，分离后被提取物中无溶剂残留，特别适合动植物中天然 有效组分的提取和精制。3、超滤 超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定 孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部 分的纯化。超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔 径在201000A。之间4、速率分离过程 在浓度差，压力差，电位差等推动力下，利用各组分的扩散

11、速率差异进 行分离，包括膜分离（超滤，反渗透等），场分离，（电泳，热扩散）。5、共沸精馏 在被分离的物系中加入共沸剂（或者称共沸组分），该共沸剂必须能和物系中 一个或几个组分形成具有最低沸点的恒沸物，以至于使需要分离的集中物质间的沸点差（或 相对挥发度）增大。在精馏时，共沸组分能以恒沸物的形式从精馏塔顶蒸出，工业上把这种 操作称为恒沸精馏6 萃取精馏 在被分离的混合物中加入萃取剂，萃取剂的存在能使被分离混合物的组分间的 相对挥发度增大。精馏时，其在各板上基本保持恒定的浓度，而且从精馏塔的塔釜排出，这 样的操作称为萃取精馏 二、简答题（40 分）1、分离气体混合物，可采用哪些分离方法？吸收，吸附

12、，膜分离2、若用固定床吸附含固体料液易堵塞，可采用那种新的吸附技术？为什么？ 扩张床吸附，扩张床在吸附操作时其床层处于蓬松的亚流化状态，但同时又保留了较低的返混，因而可以处理含较多微颗粒的原料液3、共沸精馏与萃取精馏相同及不同之处？（1）萃取精馏的萃取剂，不必要与分离系统中的某组分形成共沸物，而要求它的蒸气压远 小于分离混合物的蒸气压，因此萃取剂的选用范围比较大。 （2）萃取精馏的操作条 件与恒沸精馏相比，可以在较大的范围内变动。（3）萃取精馏因萃取剂不从塔顶蒸出， 因此，蒸气的消耗比恒沸精馏为少。 （4）萃取精馏适用于从塔顶蒸出较多的产品和 从塔釜排出较少的产品的情况；而恒沸精馏适用于从塔顶

13、蒸出较少的产品和从塔釜排 出较多的产品的情况。因为在上述情况下萃取组分或共沸组分的加入量相对的较少， 能量消耗也随之较少。4、某药物中间体含盐及微小颗粒，如要脱除杂质，可采用何种分离方法？简述过程。原料液超滤树脂脱盐-浓缩结晶药物中间体三、以你最熟悉的一个传质分离过程为基础，阐述它依据的基本原理，应用范围，优缺点 以及由它引出（衍生出）的新技术、新方法等。（10分）选择性透过膜：B-A12O3是近十几年来发展起来的一种新型固体电解质材料，它的特点是 在电场作用下，钠离子可以在其中自由地迁移，其他离子则不能或较难通过。本实验 设想以B -A12O3管为隔膜，研究B -A12O3隔膜法电解熔融NaOH制备高纯Na的新工 艺四、对于含二氧化碳和硫化氢气体各一半的混合物，若要脱除二氧化碳，可用怎样的分离 方法？（10 分）气体膜分离技术五、试说明分离含盐的表面活性剂，采用怎样的集成分离技术？画出简易流程图。 （ 1 0分）乙醇除盐后，再电渗析