《分离工程》思考题及习题(整理)(1)
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。
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。
生物分离工程总结 课后思考题
二、盐析的原理是什么？影响因素有哪些？ 水溶液中蛋白质溶解度一般在生理离子强度范围内（0.15-0.2mol/kg） 最大，低于或高于此范围溶解度降低，蛋白质在高离子强度的溶液中溶 解度降低发生沉淀的现象称为盐析。 蛋白质的盐析行为随蛋白质的相对分子质量和立体结构而已，不同蛋白 质β值不同，KS值随蛋白质相对分子质量的增大或分子不对称性的增强 而增大，盐析沉淀结构不对称的高相对分子质量蛋白质所需的盐浓度较 低，对特定蛋白质影响蛋白质盐析的主要因素有无机盐的种类，浓度， 温度和pH值 盐的种类影响KS值，离子半径小而带电荷较多的阴离子盐析效果好 温度和pH值影响β，在高离子强度溶液中，温度上升，有利于某些蛋白 质失水，因此温度升高，蛋白质溶解度下降 pH值接近蛋白质等电点有利于提高盐析效果 四、常用的有机溶剂沉淀剂有哪些？ 丙酮和乙醇 第四章 一、分配定律（分配系数概念）及其应用条件是什么？ 在恒温恒压条件下，溶质在互不混溶的两相中达到平衡系数时，其在两 相中的浓度之比为一常数，该常数称为分配系数，即 上式应用条件：（1）稀溶液；（2）溶质对溶剂之间的互溶度没有影 响；（3）溶质之间不发生缔合或解离 二、弱电解质在溶剂萃取两相中的分配平衡有何特点，pH值如何影响 弱酸、弱碱的萃取 弱电解质在水相中发生不完全解离，仅仅是游离酸或游离碱在两相产生 分配平衡，而酸根或碱基不能进入有机相，所以萃取达到平衡状态时， 一方面弱电解质在水相中达到解离平衡，另一方面，未解离的游离电解 质在两相中达到分配平衡。对酸来说，越酸萃取效果越好，对碱来说越 碱效果越好 三、化学萃取及其应用领域 化学萃取是利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性复合分 子实现水溶性溶质向有机相的分配，主要用于一些氨基酸和极性较大的 抗生素的萃取
萃取过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
分离工程思考题(1)
（—）⏹1 生物工程下游技术的主要内容、根本任务和主要目标？⏹2 生物产品与普通化工产品分离过程有何不同？⏹3 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素？⏹4 初步纯化与高度纯化分离效果有何不同？⏹5 分离纯化的得率与纯化倍数如何计算？⏹6 现化生物分离技术研究方向有哪些特点？（二）1.为什么要进行发酵液预处理？处理的目标及内容分别是什么？①.发酵液多为黏度大的悬浮液；②.目标产物在发酵液中的浓度常较低；③.成分复杂，固体粒子可压缩性大，悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大。
因此，不易通过过滤或离心进行细胞分离。
对发酵液进行适当的预处理，以便于固液分离，使后续的分离纯化工序顺利进行。
发酵液的预处理过程包括：①发酵液杂质的去除，包括除去杂蛋白、无机盐离子以及色素、热原、毒性物质等有机物质；②改善发酵液的处理性能，主要通过降低发酵液的黏调节适宜的PH值和温度、絮凝和凝聚。
2.发酵液金属离子的去除方法分别有哪些？（1）钙离子的去除⏹加入草酸，生成草酸钙，沉淀去除。
⏹草酸与镁离子结合生成草酸镁，去除Mg2+⏹草酸酸化发酵液，改变其胶体状态，有助于目标产物转入液相。
⏹在用量大时，可用其可溶性盐。
⏹反应生成的草酸钙还能促使蛋白质凝固，提高滤液质量。
（2）镁离子的去除⏹可加入三聚磷酸钠，形成络合物。
⏹还可用磷酸盐处理，大大降低钙和镁离子。
（3）铁离子的去除⏹一般用黄血盐去除，形成普鲁士蓝沉淀。
3.杂蛋白去除的方法和机理分别是什么？去除方法主要有：盐析法、等电点沉淀法、加热法、有机溶剂沉淀法、吸附法等盐析：在蛋白质溶液中加入一定量的中性盐（如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等）使蛋白质溶解度降低并沉淀析出的现象称为盐析（salting out）。
这是由于这些盐类离子与水的亲和性大，又是强电解质，可与蛋白质争夺水分子，破坏蛋白质颗粒表面的水膜。
另外，大量中和蛋白质颗粒上的电荷，使蛋白质成为既不含水膜又不带电荷的颗粒而聚集沉淀。
制药分离工程思考题和练习题答案
１-2 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义。
生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。
广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。
化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得(称全合成);或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称半合成)。
中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主,但自古以来也有一部分中药来自人工合成（如无机合成中药汞、铅、铁,有机合成中药冰片等)和加工制成(如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等,近年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等)。
1－5 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。
1-１0 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的8种分离技术。
1-１１结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种?最不容易放大的又是哪一种?1-12 吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。
①浸润、渗透阶段，即溶剂渗透到细胞中②解析、溶解阶段，解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力③扩散、置换阶段,包括分子扩散和对流扩散２-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些，对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。
①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量②与溶质之间有足够大的沸点差,以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小④价廉易得，无毒，腐蚀性小生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类（果胶、粘液质、菊糖、淀粉),以及酶和少量挥发油都能被水浸出,选择性相对差，容易引起有效成分水解。
《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。
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。
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《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。
现
有此氨基酸G发酵液，请用所学过的各种生化分离方法，设计一条最佳生产工艺路线，最终得到此氨基酸G的晶体。
并详细写明各步骤的操作条件。
2、已知某一酶E是能专一性地催化底物M，主要存在于大肠杆菌内，其分子量一般为8万左右，等电点PI
＝8.2，稳定pH范围为7.0—9.0。
现有一批含此酶的大肠杆菌发酵液，请用所学过的各种生化分离方法，设计一条最佳生产工艺路线，最终得到一层析纯酶E冻干粉。
并详细写明各步骤的操作条件。