精细化工产品 的分离与设备模拟考试题目 (2)

精细化工产品的分离与设备模拟考试题目
一、名词解释
1. 分离科学
研究从混合物中分离、纯化或富集某些组分以获得相对纯物质的过程的规律、仪器制造
2. 分离因子
两种物质被分离的程度技术及其应用的一门学科。

3. 协同萃取效应
混合萃取剂同时萃取某一物质时，其分配比显著大于相同浓度下各单一萃取剂分配比之和
4. 相对保留值
组分2与组分1调整保留值之比
5. 分配系数
在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度比，称为分配系数
6. 复合膜
复合膜由于可对起分离作用的表皮层和支撑层分别进行材料和结构的优化，可获得性能优良的分离膜。

7. 泡沫吸附分离
以泡沫作分离介质，并利用各种类型对象物质与泡沫表面的吸附相互作用，实现表面活性物质或能与表面活性剂结合的物质从溶液主体的分离。

8. 高效毛细管电泳色谱
在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象，称之为电泳。

由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同可实现分离
9.调整保留值
10. 峰底宽
在色谱峰两侧拐点处所作切线与峰底相交两点间的距离
11. 分离度
定量描述相邻两组分在色谱柱内分离情况的指标。

12.超分子分离二、问答题
1. 说明罗氏极性参数的含义，溶剂选择性三角形的作用和选择溶剂的一般步骤。

答：对于一种溶剂，可得到3种模型化合物在该溶剂中的相对溶解能He,Hd和Hn。

它们的和即为此种溶剂的总极性p：即：p＝He ＋Hd ＋Hn；尽管溶剂种类很多，但可以归于有限的几个选择性组。

在同一选择性组中的各种溶剂，都具有非常接近的3个选择性参数（Xe，Xd和Xn值），因此在分离过程中都有类似的性能，若要通过选择溶剂改善分离，就要选择不同组的溶剂；第一步：选择与溶质极性相等的溶剂，第二步：调整溶剂的选择性。

2.简要叙述反胶团萃取的原理和影响因素。

答：蛋白质亲水基团会倾向于被胶团包裹，居于“水池”中心，水壳层则保护了蛋白质，使生物活性不会改变；①表面活性剂的种类和浓度。

②水相PH。

③离子强度。

3.叙述超临界流体萃取的原理和影响因素
答：利用超临界流体的溶解能力与其密度密切相关，通过改变压力或温度使超临界流体的密度大幅改变。

在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地依次把极性大小、沸点高低和相对分子质量大小不同的成分萃取出来；①压力。

②温度。

③超临界流体物质与被萃取物质的极性。

④提携剂。

⑤超临界流体的流量。

⑥原料颗粒的粒度。

⑦提取时间。

4.简要说明高效毛细管电泳和电渗析分离的原理和特点。

答：高效毛细管电泳的原理：是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离分析的液相分离方法。

在电场作用下，电解质溶液中带电粒子向两极作定向移动的一种电迁移现象。

特点：柱效高，分离速度快，溶剂和试样消耗极少，没有高压泵，仪器成本低，选择性强；电渗析法的原理：当阴阳电极上加上电压时，料液池中阳离子通过阳离子交换膜迁移到阴极池中；阴离子通过阴离子交换膜迁移到阳极池中；料液中的沉淀颗粒、胶体、非离子性物质不能通过（阴或阳）离子交换膜，留在料液中。

特点：可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用、可以用于蔗糖等非电解质的提纯，以除去其中的电解质、在原理上，电渗析器是一个带有隔膜的电解池，可以利用电极上的氧
化还原效率高。

5.简要说明分子蒸馏与普通蒸馏相比，在原理和特点上的区别。

答：常规蒸馏分离基于不同物质沸点差异；分子蒸馏基于不同物质分子运动的平均自由程的差异。

分子蒸馏与其它蒸馏方法相比其突出优点在于：a. 操作温度低b. 物料受热时间短c. 工业化生产能力。

6.色谱法有哪些主要类型，如何划分？简述其原理，应用范围和优缺点。

答：(1)气相色谱：流动相为气体；按分离柱不同可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱(2)液相色谱：流动相为液体；按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。

离子色谱：液相色谱的一种，以特制的离子交换树脂为固定相，不同pH值的水溶液为流动相。

(3)其他色谱方法薄层色谱和纸色谱胶凝色谱法：超临界色谱、高效毛细管电泳。

7.简要说明微滤、超滤、纳滤和反渗透膜分离技术的不同点和相同点。

答:共同特点：（1）无相变发生，能耗低；（2）一般无需从外界加入其他物质，节约资源，保护环境；（3）可以实现分离与浓缩、分离与反应同时进行，从而大大提高效率；（4）常温常压下进行，特别适用于热敏性物质的分离、浓缩；（5）不仅适用于从病毒、细菌到微粒广泛范围的有机物或无机物的分离，而且还适用于特殊溶液体系的分离如共沸物的分离；（6）膜组件简单，可实现连续操作，易控制、易放大。

不足：膜强度较差，使用寿命不长，易于污染。

不同点;微滤膜：能截留大于0.1-1 微米之间的颗粒。

微滤膜允许大分子和溶解性固体等通过，但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。

微滤膜的运行压力一般为0.7-7bar。

超滤膜：能截留能截留大于0.01微米的物质。

超滤膜允许小分子物质和溶解性固体等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。

超滤膜的运行压力一般1-7bar。

纳滤膜：能截留纳米级（0.001微米）的物质。

纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留有机物的分子量约为200-800MW左右，截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，纳滤膜的运行压力一般3.5-30bar。

反渗透膜：能截留大于0.0001微米的物质，是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。

反渗透膜的运行压力一般介于苦咸水的12bar 到海水的70bar
8.反渗透膜分离和渗析分离的原理和应用领域。

答：浓厚溶液处施压大于该渗透压的压力,则浓厚溶液会向稀薄溶液一侧渗透,此现象称为反渗透现象。

应用：海水淡化和工业废水的处理，浓缩果汁、医药。

渗析原理：利用具有一定孔径大小、高分子溶质不能透过的亲水膜，将含有高分子溶质和其他小分子溶质的溶液与纯水或缓冲液分隔，以膜两侧的浓度差为传质推动力，从溶液中分离出小分子物质的过程。

应用：人工肾血液透析、血液净化等等。

9. 什么叫色谱峰宽？它有哪些表达式？
三．计算题
1.将摩尔比为7的两种气体物质放入室温（25℃）下的一个瓶中，使其自
动混合，求体系的摩尔混合熵变。

若要将这两种物质分离，所需要做的摩尔最小功。

2.
2. 在某色谱条件下，组分A在16min洗脱出来，组分B在25min洗脱出来，若死时间为3min，试计算：（1）B对A的相对保留值；（2）组分A、B在柱内的容量因子。

3.物质A和B在450cm长的色谱柱上，保留时间分别为18min和16..32min，峰底宽分别为1.15min和1.25min，试计算两物质的分离度。

4.
四．分析题
1.塔板理论和速率理论构成了色谱分离中的两种重要理论，试分析这两种理论的基本要点和各自的局限性。

答;.塔板理论的特点: (1)当色谱柱长度一定时，塔板数n 越大(塔板高度H 越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。

(2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。

(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。

(4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。

速率理论的要点:(1)组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。

(2)通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。

(3)速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。

阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。

(4) 各种因素相互制约，如载气流速
增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。

2. 海水里面有哪些成分，试分析可用于海水淡化的膜分离技术，并分析其特点和除去的成分。

SO，答;海水的主要成分：阳离子Na+，K+，Ca2+，Mg2+和Sr2+五种，阴离子有Cl¯，-2
4 -r B，-
HCO，F¯五种。

脱盐率高。

透水率大；机械强度好，耐压密；化学稳定性好3
五、论述题
1. 常用于水处理的膜分离技术有哪些？调研一下国内纯净水生产的主要分离技术是什么，这些技术除掉了原水中的哪些物质，试分别叙述之。

2. 分离科学是一门与实际应用紧密结合的科学，根据所学课程，试举出一两例有工业应用前景的分离技术或方法。

3. 请根据所学知识总结这门课程的主要内容，你从中学到了哪些有用的知识。