分离工程计算题
分离工程计算题
1、溶菌酶在2.8mol/L 和3.0mol/L 硫酸溶液中的溶解度分别为1.2g/L 和0.26g/L ，试计算溶菌酶在3.5mol/L 硫酸铵溶液中的溶解度？解：由Cohn 经验方程21lg ,2Ci S KsI I Zi β=-=∑，得 ()()2211/22.821 2.828.4/I mol L=⨯⨯+⨯-=12lg1.2s=lg 0.26=KsI KsI βββ=-=-，有K 1.1070，有9.3781()()2221/23.021 3.029/I mol L =⨯⨯+⨯-= 当在3.5mol/L 硫酸铵溶液中的溶解度为： ()()2231/23.521 3.5210.5/I mol L =⨯⨯+⨯-=，33lg 5.56810/S KsI g L β-=-=⨯2、溶剂萃取分离A 和B 两种抗生素，初始水相中A 和B 的质量浓度相等，A 和B 的分配系数与其浓度无关，分别为10和0.1.利用混合、澄清式萃取操作，设每级萃取均达到分配平衡，并且萃取前后各相体积保持不变。
（1）若采用一级萃取，萃取水相中90%的A ，所需相比（有机相与水相的体积比）为多少？此时有机相中A 的纯度（即A 占抗生素总质量的百分比）是多少？（2）若采用多级错流接触萃取，每级萃取用新鲜的有机相，相比均为0.5，计算使A 在有机相中的收率达到99%以上所需的最小萃取级数，并计算有机相中A 的实际最大收率和平均纯度？（3）若采用三级逆流萃取，计算使A 在有机相中的收绿城达到与第（2）问相同所需的相比。
解：（1）由1/1=0.99A A A A E E E ϕ-=+=，所以又/,=9=10;/=0.9A A S F A A S F E K V V E K V V =且，所以同理：=/=0.10.9=0.09B B S F E K V V ⨯ 所以1/10.083B B B E E ϕ-=+≈又因初始水相质量浓度A=B ，故A 的纯度为：0.9/(0.90.083)91.6%+≈（2）/100.55A A S F E K V V ==⨯= ，=/=0.10.5=0.05B B S F E K V V ⨯由()n n n 116-111,1-==1-0.99(1)66n n A n E E ϕϕ+--=≥+得 则6100,3n n ≥≥，即可，故最小萃取级数为3当n 大于等于3时，有机相中A 的最大实际收率为：33111/699.5%A ϕ-=-≈此时B 的收率为33111/1.0513.6%B ϕ-=-≈故平均纯度为0.995/(0.9950.136)0.88+≈ （3）131199.5%,/1n A A S F n E E E K V V E ϕ++--===-，所以,故此时相比为0.55()()1/2211222S F m m N R m F m F -=++，0(1)R V V mF =+ 3、 某凝胶过滤介质的排阻极限为200000，填充柱体积为100ml ，用其测得的A 和B 两种蛋白质的洗脱体积分别为58ml 和64ml ，相对分子质量2×10 6的蓝色葡聚糖的洗脱体积为40ml 。
分离工程习题集
第二章习题一、填空题1.衡量分离的程度用（）表示，处于相平衡状态的分离程度是（）。
固有分离因子是根据（）来计算的。
它与实际分离因子的差别用（）来表示。
2.分离过程分为( )和( )两大类。
传质分离过程分为（）和（）两大类。
下列属于机械分离过程是（），速率分离过程是（），平稳分离过程是（）。
（吸收、萃取、膜分离、渗透、过滤、离心分离、蒸馏）3.汽液相平衡是处理（）过程的基础。
相平衡的条件是（）。
Lewis 提出了等价于化学位的物理量（），它是（）压力。
4.气液相平衡常数定义为（）。
理想气体的相平衡常数与（）无关。
5.精馏塔计算中每块板由于（）改变而引起的温度变化，可用（）确定。
在多组分精馏中塔顶温度是由（）方程求定的，其表达式为( )。
在多组分精馏中塔釜温度是由（）方程求定的，其表达式为( )。
6.低压下二元非理想溶液的对挥发度α12等于( )。
7.泡点温度计算时若∑Kixi>1，温度应调（）。
泡点压力计算时若∑Kixi>1，压力应调（）。
8.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。
若组成为Zi的物系,∑Kixi>1,且∑KiZi>1时，其相态为（）。
若组成为Zi的物系,Kixi＜1时其相态为（）。
若组成为Zi的物系,∑Zi/Ki＜1时，其相态为（）。
9.绝热闪蒸过程，饱和液相经节流后会有（）产生，节流后的温度（）。
二、选择题1.溶液的蒸气压大小（）a.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2.对两个不同纯物质来说，在同一温度压力条件下汽液相平衡K值越大，说明该物质沸点（）a.越低b.越高c.不一定高，也不一定低3.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4.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5. 当物系处于泡、露点之间时，体系处于（ ）系统温度大于露点时，体系处于（ ）系统温度小于泡点时，体系处于（ ）。
分离工程期末习题
一、填空题（每空2分，共30分）1．相对挥发度依次降低顺序排列的混合物ABCDEFG分离，要求馏出液中D组分的浓度≤2.5mol%，釜液中C组分的浓度≤5.0mol%，则轻关键组分是，重关键组分是。
假定为清晰分割，则馏出液中的组分为 ,釜液中的组分为。
2．利用状态方程法计算汽液相平衡常数K i的公式为；活度系数法计算汽液相平衡常数的通式是，当汽相为理想气体，液相为非理想溶液时，活度系数法计算汽液相平衡常数的通式简化为。
3．萃取精馏中溶剂的作用可以概括为两点：和，当原有两组分的沸点接近，非理想性不大时，加入溶剂主要目的是。
4．多组分多级分离严格计算平衡级的理论模型，简称为方程，分别是、、和方程。
二、选择题（每题1分，共10分）1．按所依据的物理化学原理不同，传质分离过程可分为两类，即速率分离过程和（ C ）两大类。
A．机械分离；B．膜分离；C．平衡分离。
2．在多组分精馏中，最小回流比下由于非关键组分的存在使塔中出现（ C ）个恒浓区。
A．3； B．2； C．1； D．4。
3.在化工生产中常常会遇到欲分离组分之间的相对挥发度接近于1或形成共沸物的系统，如向这种溶液中加入一种新组分，该新组分和被分离系统中的一个或几个组分形成最低共沸物从塔顶蒸出，这种特殊精馏称为（ D ）。
A.热泵精馏；B．萃取精馏； C．普通精馏；D．共沸精馏。
4．多组分吸收和精馏同属于传质过程，多组分吸收过程中，对操作起关键作用的关键组分有（ C ）个。
A．2； B．3； C．1； D．0。
5．萃取塔内两相之间的相际传质面积愈大，传质效率（ B ）。
A．愈大； B．愈小； C．不变； D．先增大后减小。
6．在给定温度下进行闪蒸计算时，先需核实闪蒸问题是否成立，可采用泡点方第 1 页共3 页第 2 页 共 3 页程和露点方程计算在闪蒸压力下进料混合物的泡点温度和露点温度，如果闪 蒸温度（ ）泡露点温度，则闪蒸问题成立。
A ．大于； B ．介于； C ．小于； D ．不等于。
生物分离工程试题及答案
生物分离工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 生物分离工程中常用的离心分离技术不包括以下哪一项？A. 差速离心B. 密度梯度离心C. 过滤离心D. 沉降离心答案：C2. 在生物分离过程中，以下哪种方法不适用于细胞破碎？A. 高压均质机B. 超声波C. 酶解法D. 渗透压调节答案：D3. 以下哪种物质不适合作为色谱分离的固定相？A. 硅胶B. 离子交换树脂C. 活性炭D. 聚丙烯酰胺凝胶答案：C4. 在蛋白质的盐析过程中，通常使用的盐类是？A. 高浓度的氯化钠B. 高浓度的硫酸铵C. 低浓度的氯化钠D. 低浓度的硫酸铵答案：B5. 以下哪种方法不是蛋白质纯化中常用的层析技术？A. 凝胶渗透层析B. 离子交换层析C. 亲和层析D. 电泳答案：D6. 以下哪种设备不适用于大规模生物分子的分离？A. 超滤膜B. 离心机C. 色谱柱D. 微孔滤膜答案：D7. 在蛋白质的提取过程中，通常使用的缓冲液pH值范围是？A. 4-5B. 6-8C. 8-10D. 10-12答案：B8. 以下哪种物质不是生物分离过程中常用的稳定剂？A. 甘油B. 蔗糖C. 氯化钠D. 柠檬酸钠答案：C9. 在生物分离工程中，以下哪种方法不适用于蛋白质的定量分析？A. 紫外-可见光谱法B. 比色法C. 高效液相色谱法D. 电泳答案：D10. 以下哪种设备在生物分离过程中不常用于浓缩和纯化？A. 蒸发器B. 冷冻干燥机C. 超滤膜D. 蒸馏塔答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 生物分离工程中常用的过滤技术包括以下哪些？A. 微滤B. 超滤C. 纳滤D. 反渗透答案：A、B、C2. 以下哪些因素会影响蛋白质的沉淀？A. 温度B. pH值C. 离子强度D. 蛋白质浓度答案：A、B、C、D3. 在生物分离工程中，以下哪些是影响色谱分离效果的因素？A. 固定相的性质B. 流动相的流速C. 温度D. 样品的浓度答案：A、B、C4. 以下哪些是生物分离过程中常用的浓缩技术？A. 蒸发B. 冷冻干燥C. 超滤D. 离心答案：A、B、C5. 以下哪些是生物分离工程中常用的检测方法？A. 紫外-可见光谱法B. 比色法C. 高效液相色谱法D. 电泳答案：A、B、C、D三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述生物分离工程中常用的沉淀技术有哪些？答：生物分离工程中常用的沉淀技术包括盐析法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法和变性沉淀法。
分离工程 叶庆国 - 副本
< 1 T < TB 进料为过冷液体， = 1 T TD 进料处于露点， 1
Zi ki
> 1 T < TD 可能为汽液两相区， <1
< 1 T > TD 进料为过热蒸汽 计算时，所指定的温度应在泡露点温度之间，这样才会出现汽液两相，否则只会是单相不必进行等温闪蒸 的计算。只有 (Z i ki ) > 1 和 ki Z i < 1 时，混合物始处于汽液两相区（0< <1），需要进行等温闪蒸的 计算。
(1) 什么叫露点，精馏塔顶温度如何处理？
露点温度（压力）是在恒压（温）下冷却气体混合物，当气体混合物开始冷凝出现第一个液滴时的温度
（压力），简称露点。精馏塔塔顶温度即为对应塔顶汽相组成的露点。
(2) 怎样判断混合物在 T，P 下的相态，若为两相区其组成怎样计算？
对进料作如下检验。
kiZi
= 1 T TB 进料处于泡点， 0 > 1 T > TB 可能为汽液两相区， >0
xi , yi 并根据 P2 , T2 查出 H iV , H iL ，求出 HV , H L ，
v1*
H1 HV
HL HL
b、作 T2 v* 等焓平衡线，交点即为 t2 ，v，由此求出
V , L, xi , yi ② 手算或计算机计算
思路： P1,T1 H1 设T2 k 2 N R迭代 v xi , yi HV ,HL H 2 H 2 H1 0 y 结束
算法迭代变量的排列原则，最好是使内层循环中迭代变量的收敛值将是下次内层循环运算的最佳初值，因
此的宽沸程闪蒸，由于 v 对 T 的取值不敏感，所以 v 作为内层迭代变量较为合理。
(4) 简述绝热闪蒸计算的计算方法。
《分离工程》试题库及参考答案
《分离⼯程》试题库及参考答案分离⼯程试题库⽬录第⼀部分填空题 (1)第⼆部分选择题 (6)第三部分名词解释 (13)第四部分问答题 (15)第五部分计算题 (19)参考答案 (55)第⼀部分填空题1.分离作⽤是由于加⼊（）⽽引起的，因为分离过程是（）的逆过程。
2.衡量分离的程度⽤（）表⽰，处于相平衡状态的分离程度是（）。
3.分离过程是（）的逆过程，因此需加⼊（）来达到分离⽬的。
4.⼯业上常⽤（）表⽰特定物系的分离程度，汽液相物系的最⼤分离程度⼜称为（）。
5.固有分离因⼦是根据（）来计算的。
它与实际分离因⼦的差别⽤（）来表⽰。
6.汽液相平衡是处理（）过程的基础。
相平衡的条件是（）。
7.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。
8.萃取精馏塔在萃取剂加⼊⼝以上需设（）。
9.最低恒沸物，压⼒降低是恒沸组成中汽化潜热（）的组分增加。
10.吸收因⼦为（），其值可反应吸收过程的（）。
11.对⼀个具有四块板的吸收塔，总吸收量的80%是在（）合成的。
12.吸收剂的再⽣常采⽤的是（），（），（）。
13.精馏塔计算中每块板由于（）改变⽽引起的温度变化，可⽤（）确定。
14.⽤于吸收过程的相平衡关系可表⽰为（）。
15.多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（）型计算和（）型计算。
16.在塔顶和塔釜同时出现的组分为（）。
17.吸收过程在塔釜的限度为（），它决定了吸收液的（）。
18.吸收过程在塔顶的限度为（），它决定了吸收剂中（）。
19.吸收的相平衡表达式为（），在（）操作下有利于吸收，吸收操作的限度是（）。
20.若为最⾼沸点恒沸物，则组分的⽆限稀释活度系数与饱和蒸汽压的关系式为（）。
21.解吸收因⼦定义为（），由于吸收过程的相平衡关系为（）。
22.吸收过程主要在（）完成的。
23.吸收有（）关键组分，这是因为（）的缘故。
24.图解梯级法计算多组分吸收过程的理论板数，假定条件为（），因此可得出（）的结论。
分离工程计算题
分离工程习题四、计算题：1、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其泡点温度。
乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃）解：设温度为10℃， 用泡点方程∑=1x K i i 进行试差，不满足泡点方程, 设温度为7.2℃，重新试差，满足泡点方程，泡点温度为7.2℃,结果见表。
2、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其露点温度。
乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃）解：设温度为24℃， 用泡点方程∑=1K /y i i 进行试差，不满足露点方程, 设温度为23℃，重新试差，满足露点方程，露点温度为23℃,结果见表。
3、一轻烃混合物进行精馏塔的计算，求得最小回流比Rm=1.45，最小理论板数Nm=8.6，现取操作回流比 为R=1.25Rm ，全塔平均板效率为n=0.60，求所需的实际塔板数。
解：R=1.25Rm=1.25×1.45=1.8125R R R m -+=-+=118125145181251013.... 由图查得，N Nm-=053.实际板数为=19.43/0.6 =32.4=33块4、某多组分精馏塔的原料组成、产品组成（组分1为轻关键组分）及各组分的相对挥发度如表所示，已知提馏段第n 板上升的气相组成，提馏段操作线方程为x n+1,i =0.8y n,i +0.2x w,i ，精馏段操作线方程为x y x n i n i D i ,,,..=--12021。
试求离开第n+2板的液相组成。
分离工程计算题详解
分离工程习题四、计算题：1、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其泡点温度。
乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃）解：设温度为10℃， 用泡点方程∑=1x K i i 进行试差，不满足泡点方程, 设温度为7.2℃，重新试差，满足泡点方程，泡点温度为7.2℃,结果见表。
组份 组成 设温度为10℃设温度为7.2℃圆整 i Ki i x K i Ki i x K乙烷 0.05 6.8000 0.340 6.4266 0.321 0.323 丙烷0.301.8000 0.540 1.6134 0.484 0.487 正丁烷 0.65 0.3714 0.241 0.29140.189 0.190 ∑1.001.1210.9941.0002、已知某混合物含0.05乙烷，0.30丙烷和0.65正丁烷（摩尔分率），操作压力下各组分的平衡常数可按下式进行计算，试求其露点温度。
乙烷: K=0.13333t+5.46667 丙烷: K=0.06667t+1.13333 正丁烷: K=0.02857t+0.08571 （t 的单位为℃）解：设温度为24℃， 用泡点方程∑=1K /y i i 进行试差，不满足露点方程, 设温度为23℃，重新试差，满足露点方程，露点温度为23℃,结果见表。
组份 组成 设温度为24℃设温度为23℃圆整 i Ki i K /yi Ki i K /y乙烷 0.05 8.6666 0.006 8.5333 0.006 0.006 丙烷0.302.7334 0.110 2.6667 0.112 0.113 正丁烷 0.65 0.7714 0.843 0.74280.875 0.881 ∑1.000.9590.9931.0003、一轻烃混合物进行精馏塔的计算，求得最小回流比Rm=1.45，最小理论板数Nm=8.6，现取操作回流比 为R=1.25Rm ，全塔平均板效率为n=0.60，求所需的实际塔板数。
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1、溶菌酶在2.8mol/L 和3.0mol/L 硫酸溶液中的溶解度分别为1.2g/L 和0.26g/L ，试计算溶菌酶在3.5mol/L 硫酸铵溶液中的溶解度？
解：由Cohn 经验方程21lg ,2
Ci S KsI I Zi β=-=∑，得 ()()2211/22.821 2.828.4/I mol L
=⨯⨯+⨯-=12lg1.2s=lg 0.26=KsI KsI βββ=-=-，有K 1.1070
，有9.3781()
()2221/23.021 3.029/I mol L =⨯⨯+⨯-= 当在3.5mol/L 硫酸铵溶液中的溶解度为： ()()2231/23.521 3.5210.5/I mol L =⨯⨯+⨯-=，33lg 5.56810/S KsI g L β-=-=⨯
2、溶剂萃取分离A 和B 两种抗生素，初始水相中A 和B 的质量浓度相等，A 和B 的分配系数与其浓度无关，分别为10和0.1.利用混合、澄清式萃取操作，设每级萃取均达到分配平衡，并且萃取前后各相体积保持不变。
（1）若采用一级萃取，萃取水相中90%的A ，所需相比（有机相与水相的体积比）为多少？此时有机相中A 的纯度（即A 占抗生素总质量的百分比）是多少？（2）若采用多级错流接触萃取，每级萃取用新鲜的有机相，相比均为0.5，计算使A 在有机相中的收率达到99%以上所需的最小萃取级数，并计算有机相中A 的实际最大收率和平均纯度？（3）若采用三级逆流萃取，计算使A 在有机相中的收绿城达到与第（2）问相同所需的相比。
解：（1）由1/1=0.99A A A A E E E ϕ-=+=，所以
又/,=9=10;/=0.9A A S F A A S F E K V V E K V V =且，所以
同理：=/=0.10.9=0.09B B S F E K V V ⨯ 所以1/10.083B B B E E ϕ-=+≈
又因初始水相质量浓度A=B ，故A 的纯度为：0.9/(0.90.083)91.6%+≈
（2）/100.55A A S F E K V V ==⨯= ，=/=0.10.5=0.05B B S F E K V V ⨯
由()n n n 116-111,1-==1-0.99(1)66n n A n E E ϕϕ+--=
≥+得 则6100,3n n ≥≥，即可，故最小萃取级数为3
当n 大于等于3时，有机相中A 的最大实际收率为：3
3111/699.5%A ϕ-=-≈
此时B 的收率为33111/1.0513.6%B ϕ-=-≈
故平均纯度为0.995/(0.9950.136)0.88+≈ （3）131199.5%,/1
n A A S F n E E E K V V E ϕ++--===-，所以,故此时相比为0.55
()()
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211222S F m m N R m F m F -=++，0(1)R V V mF =+ 3、 某凝胶过滤介质的排阻极限为200000，填充柱体积为100ml ，用其测得的A 和B 两种蛋白质的洗脱体积分别为58ml 和64ml ，相对分子质量2×10 6的蓝色葡聚糖的洗脱体积为40ml 。
（1）试计算A 和B 的分配系数；（2）若在流速下用A 和B 两种蛋白质溶液测得该凝胶过滤色谱柱的理论板当量高度为0.3mm ，且洗脱曲线呈Gauss 分布，在此流速下要使微量的AB 混合溶液的分离度达到1.3，此GFC 柱的最小填充高度应为多少？
解：（1）由公式00()R t V V m V V =+-，又由题意得0100,40Vt mL V mL ==，故 A ：58R V mL =，由5840(10040)0.3A A m m =+-⇒=
B ：64R V mL =，同理6440(10040)0.4B B m m =+-⇒=
（2）由洗脱曲线呈Gauss 分布，则有：212()/12S R R R W W θθ=-+
又因为平均洗脱时间0/R R Q HMF V V ==，得10/58/40 1.45R R Q V V ===
20/64/40 1.6R R Q V V ===
又因为底线处切线峰宽W ==
计算得：14/ 5.8/
R W V V ==
，24/ 6.4/R W V V ==
将上诉代入分离度公式有： 1.32795S R N =
=⇒≈ 又因为L HETP H =，则0.32795838.5L HETP H mm =⨯=⨯=。