現(xiàn)代分離技術(shù)復(fù)習(xí)思考題及答案

1、第一章膜分離1. 什么是分離技術(shù)和分離工程？分離技術(shù)系指利用物理、 化學(xué)或物理化學(xué)等基本原理與方法將某種混合物分成兩個(gè)或多個(gè)組成彼 此不同的產(chǎn)物的一種手段。在工業(yè)規(guī)模上， 通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)與裝備， 耗費(fèi)一定的能量或分離劑來實(shí)現(xiàn)混合物分離的過程 稱為分離工程。2. 分離過程是如何分類的？ 機(jī)械分離、傳質(zhì)分離 （ 平衡分離、速率控制分離 ） 、反應(yīng)分離第二章膜分離1.按照膜的分離機(jī)理及推動(dòng)力不同，可將膜分為哪幾類？ 根據(jù)分離膜的分離原理和推動(dòng)力的不同，可將其分為微孔膜、超過濾膜、反滲透膜、納濾膜、滲 析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。2.按照膜的形態(tài)不同，如何分類？ 按膜的形態(tài)分為平板膜、管式膜和中空纖

2、維膜、卷式膜。3. 按照膜的結(jié)構(gòu)不同，如何分類？ 按膜的結(jié)構(gòu)分為對稱膜、非對稱膜和復(fù)合膜。4. 按照膜的孔徑大小不同，如何分類？ 按膜的孔徑大小分多孔膜和致密膜。5. 目前實(shí)用的高分子膜膜材料有哪些？ 目前，實(shí)用的有機(jī)高分子膜材料有：纖維素酯類、聚砜類、聚酰胺類及其他材料。6. MF（微孔過濾膜） ,UF（超過濾膜） ,NF （納濾膜） ,RO（反滲透膜）的推動(dòng)力是什么？ 壓力差。7. 醋酸纖維素膜有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 醋酸纖維素是當(dāng)今最重要的膜材料之一。 醋酸纖維素性能穩(wěn)定，但在高溫和酸、堿存在下 易發(fā)生水解。纖維素醋類材料易受微生物侵蝕， pH 值適應(yīng)范圍較窄，不耐高溫和某些有機(jī) 溶劑或無機(jī)溶劑

3、。8. 醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)如何？表皮層，孔徑（ 8 10） 10 10m。過渡層，孔徑 20010 10m。多孔層，孔徑（ 1000 4000） 10 10m9. 固體膜的保存應(yīng)注意哪些問題？ 分離膜的保存對其性能極為重要。 主要應(yīng)防止微生物、 水解、 冷凍對膜的破壞和膜的收縮變 形。微生物的破壞主要發(fā)生在醋酸纖維素膜； 而水解和冷凍破壞則對任何膜都可能發(fā)生。 溫 度、 pH值不適當(dāng)和水中游離氧的存在均會(huì)造成膜的水解。冷凍會(huì)使膜膨脹而破壞膜的結(jié)構(gòu)。 膜的收縮主要發(fā)生在濕態(tài)保存時(shí)的失水。收縮變形使膜孔徑大幅度下降，孔徑分布不均勻， 嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成膜的破裂。 當(dāng)膜與高濃度溶液接觸時(shí)， 由于膜中水分

4、急劇地向溶液中擴(kuò)散而 失水，也會(huì)造成膜的變形收縮。10. 工業(yè)上應(yīng)用的膜組件有哪幾種？ 工業(yè)上應(yīng)用的膜組件主要有中空纖維式、管式、螺旋卷式、板框式等四種型式。11. 在上述膜組件中裝填密度最高的是那種？料液流速最快的是那種？ 中空纖維式，管式。12. 什么叫濃差極化？如何消除濃差極化現(xiàn)象？在膜分離操作中， 所有溶質(zhì)均被透過液傳送到膜表面上， 不能透過膜的溶質(zhì)受到膜的截留作 用，在膜表面附近濃度升高。 這種在膜表面附近濃度高于主體濃度的現(xiàn)象稱為濃度極化或濃 差極化。它是一個(gè)可逆過程。只有在膜運(yùn)行過程中產(chǎn)生，停止運(yùn)行，濃差極化逐漸消失。 它與操作條件相關(guān)， 可通過降低膜兩側(cè)壓差， 減小料液中溶質(zhì)濃

5、度， 改善膜面流體力學(xué)條件， 來減輕濃差極化程度，提高膜的透過流量。13. MF,UF,NF,RO 有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？14. 反滲透裝置有哪些主要部件？保安過濾器有什么作用？ 主要部件有：壓力容器（膜殼） 、高壓泵、保安過濾器、自動(dòng)控制與儀器儀表、輔助設(shè)備 保安過濾器是反滲透裝置的最后一級過濾器， 要求進(jìn)水濁度小于 2mg/L 以下，出水濁度低于 0.3-0.12mg/L 。15. 微濾和超濾的操作模式有哪兩種？ 內(nèi)壓式和外壓式。死端過濾和錯(cuò)流過濾。16. 什么叫級和段？段- 前一組膜組件的濃水流經(jīng)下一組膜組件處理，流經(jīng)幾組膜組件即稱為幾段。級- 是指進(jìn)水（料液）經(jīng)過一次高壓泵加壓后通過膜

6、裝置的過程17. 制備反滲透的膜材料有哪些？ 制備反滲透膜的材料主要有醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚 醚酮、聚芳醚酮、聚四氟乙烯等。18. 離子交換膜按照可交換離子的性能是如何分類的？ 離子交換膜按其可交換離子的性能可分為陽離子交換膜、陰離子交換膜和雙極離子交換膜。 這三種膜的可交換離子分別對應(yīng)為陽離子、陰離子和陰陽離子。19. 電滲析的核心部件是什么？ 電滲析的核心是離子交換膜。20. 離子膜電解和雙極膜電解氯化鈉的產(chǎn)物是否相同？21. 以滲透水為目的滲透蒸發(fā)較好膜材料有哪些？聚乙烯醇（ PVA）和醋酸纖維素（ CA）22. 以滲透醇類為目的滲透蒸發(fā)較好膜材料是

7、什么？ 憎水性的聚二甲基硅氧烷（ PDM）S23. 分離氫氣的氣體膜材料有哪些？ 其材料主要有醋酸纖維素、聚砜、聚酰亞胺等。24. 分離富集氧氣的膜材料有哪些？聚二甲基硅氧烷（ PDM）S 及其改性產(chǎn)品和含三甲基硅烷基的高分子材料。25. 液膜分離法有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 優(yōu)點(diǎn)：傳質(zhì)推動(dòng)力大，速率高，且試劑消耗量少，選擇性好，分離效果顯著。 缺點(diǎn)：強(qiáng)度低，破損率高，難以穩(wěn)定操作，而且過程與設(shè)備復(fù)雜。26. 液膜有哪些成分組成？ 膜溶劑：有機(jī)溶劑或水 , 構(gòu)成膜的基體 表面活性劑：控制液膜的穩(wěn)定性 添加劑 / 流動(dòng)載體：提高膜的選擇性 , 實(shí)現(xiàn)分離傳質(zhì)的關(guān)鍵因素27. 畫出下列過程的工藝流程圖示意圖A

8、離子膜電解氯化鈉 ;B 雙極膜電解氯化鈉C 電滲析法利用海水制備飲用水D 反滲透法由自來水制備純凈水28. 以液膜分離法處理含有苯酚的廢水為例，說明液膜分離法的步驟。包括液膜制備、液膜滲透、澄清分離和破乳四部分第三章 新型萃取分離技術(shù)1. 溶劑萃取法有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？ 溶劑萃取法優(yōu)點(diǎn)： 操作可連續(xù)化，速度快，生產(chǎn)周期短； 對熱敏物質(zhì)破壞少； 采用多級萃取時(shí)，溶質(zhì)濃縮倍數(shù)大、純化度高。 缺點(diǎn)：由于有機(jī)溶劑使用量大，對設(shè)備和安全要求高，需要各項(xiàng)防火防爆等措施。2. 什么叫分配定律、分配比、萃取因素、分離因素、濃縮倍數(shù)？達(dá)到平衡分配定律： 在一定溫度、 一定壓力下，某一溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑間分配時(shí)，

9、 后，在兩相中的活度之比為一常數(shù)。分配比：萃取因素 分離因素：濃縮倍數(shù)：3. 單級萃取萃取因素E如何計(jì)算？萃取率如何計(jì)算？E 為：在同一萃取體系內(nèi)兩種溶質(zhì)在同樣條件下分配系數(shù)的比值。式中 VF料液體積； Vs萃取劑的體積； C1溶質(zhì)在萃取液的總濃度； C2 溶質(zhì) 在萃余相的總濃度； D分配比； m濃縮倍數(shù)4. 多級錯(cuò)流萃取萃取率如何計(jì)算？5. 多級逆流萃取萃取率如何計(jì)算？6. 什么是表面活性劑的親水親油平衡值（HLB）？每一種表面活性劑都有親水和疏水基團(tuán)，兩種基團(tuán)的強(qiáng)度的相對關(guān)系稱為HLB值。完全不親水（ HLB=0）、完全親水（ HLB=20）O/W型（水包油型 ）乳狀液的乳化劑其 HLB值

10、常在 818之間 ； W/O型（油包水型 ）乳狀液的乳 化劑其 HLB值常在 36 之間。7. 影響乳狀液類型的因素有哪些？ 相體積的影響、乳化劑分子空間構(gòu)型的影響、界面張力的影響、容器壁性質(zhì)的影響8. 什么是鹽析作用，產(chǎn)生鹽析作用的原因是什么？ 在萃取過程中在水溶液中加入無機(jī)鹽，萃取效率增加，這種現(xiàn)象叫鹽析作用。 由于鹽析劑與水分子結(jié)合，降低了被萃取物在水中的溶解度，使其易轉(zhuǎn)入有機(jī)相； 鹽析劑降低有機(jī)溶劑在水中的溶解 鹽析劑增大萃余相比重，有助于分相。9. 什么是雙水相萃??？ 雙水相萃取技術(shù)， 又稱水溶液兩相分配技術(shù)， 它利用不同的高分子溶液相互混合可產(chǎn)生兩相 或多相系統(tǒng)， 靜置平衡后， 分

11、成互不相溶的兩個(gè)水相， 利用物質(zhì)在互不相溶的兩水相間分配 系數(shù)的差異來進(jìn)行萃取的方法，稱為雙水相萃取法。10. 影響雙水相萃取的因素有哪些？成相高聚物的分子量、 成相聚合物濃度、 分配物質(zhì)的分子量、 鹽類的影響、 溫度及其它因素。11. 常用的雙水相系統(tǒng)有什么優(yōu)缺點(diǎn)？PEG-Dex系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：鹽的濃度低，易分相，不易失活。缺點(diǎn)：粘度大，價(jià)格高 PEG-鹽系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：粘度小，價(jià)格低。缺點(diǎn)：鹽的濃度高，界面吸附多，易失活。12. 什么是反膠束？反膠束（ reversed micelle ），也稱反膠團(tuán)，是表面活性劑分散在連續(xù)的有機(jī)相中自發(fā)形成 的納米尺度的一種聚集體。13. 在反膠束萃取中，目前工業(yè)

12、上應(yīng)用最多的反膠束體系是什么？ AOT（陰離子型） ，其化學(xué)名為丁二酸乙基己基酯 - 磺酸鈉。14. 反膠束選擇性的分離蛋白質(zhì)包括那幾個(gè)過程？ 萃取過程和反萃取過程兩個(gè)。15. 反膠束萃取的影響因素有哪些？ 表面活性劑的種類、水相 pH 值、溫度、離子強(qiáng)度、親和反膠束萃取16. 什么叫超臨界流體萃取法 （SFE） ？ 超臨界流體萃取技術(shù)（ SFE），又稱壓力流體萃取、超臨界氣體萃取、臨界溶劑萃取等，是利 用處于臨界壓力和臨界溫度以上的溶劑流體所具有增加物質(zhì)溶解能力來進(jìn)行分離純化的技 術(shù)。17.SFE 萃取有哪些優(yōu)點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn)： 萃取劑在常溫常壓下為氣體，易分離。 在較低的溫度和不太高的壓力下操作。

13、 超臨界流體的溶解能力可以通過調(diào)節(jié)溫度、壓力、 夾帶劑在很大范圍內(nèi)變化； 而且還可以采用壓力梯度和溫度梯度。 不使用有毒溶劑，無污染。萃取速度快。 缺點(diǎn)：選擇性不夠高。18. 什么叫超臨界流體、超臨界流體有哪些哪些特性？ 超臨界流體是指超過臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的流體。特性：在臨界點(diǎn)附近，在臨界溫度稍高的區(qū)域內(nèi)， 壓力稍有變化， 就會(huì)引起密度很大的變化，流 體的密度隨壓力增高而迅速增加，并接近液體密度； 在臨界溫度與臨界壓力以上，無論壓力多高，流體都不能液化；在超臨界狀態(tài)下， 流體對很多液體、 固體物質(zhì)的溶解能力都有較大增強(qiáng)， 并接近于液體的 溶解能力。氣體特征：粘度小，接近于普通氣體；擴(kuò)散系

14、數(shù)比液體大 100 倍, 比氣體小得多，溫度 和粘度對擴(kuò)散系數(shù)的影響較大，表明，在超臨界流體中比液體中的傳質(zhì)要好。 液體行為：密度大，接近于普通液體，溶解度較大。19. 利用 CO2作為萃取劑萃取有哪些優(yōu)點(diǎn)？(1) 二氧化碳超臨界溫度 (Tc=31.06 ) 是所有溶劑中最接近室溫的， 可以在 35 40的條件 下進(jìn)行提取 , 防止熱敏性物質(zhì)的變質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)的逸散。(2) 在 CO2氣體籠罩下進(jìn)行萃取 ,萃取過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ; 又由于完全隔絕了空氣中的氧 因此 , 萃取物不會(huì)因氧化或化學(xué)變化而變質(zhì)。(3) 由于 CO2無味、無臭、無毒、不可燃、價(jià)格便宜、純度高、容易獲得, 使用相對安全

15、。(4) CO2 是較容易提純與分離的氣體 ,因此萃取物幾乎無溶劑殘留 , 也避免了溶劑對人體的毒 害和對環(huán)境的污染。(5) CO2 擴(kuò)散系數(shù)大而粘度小 ,大大節(jié)省了萃取時(shí)間 , 萃取效率高。20. 超臨界萃取的影響因素有哪些？(1) 壓力：高壓時(shí) , 超臨界流體的溶解能力強(qiáng) , 可最大限度地溶解大部分組分；低壓時(shí)，在臨 界點(diǎn)附近 , 僅能提取易溶解的組分 , 或除去有害成分 ; 壓力增加，絕大多數(shù)化合物溶解度都急 劇上升。(2) 溫度：對流體密度的影響，隨溫度升高，CO2流體密度降低，導(dǎo)致其溶劑化效應(yīng)下降，對物質(zhì)的溶解度也下降； 對物質(zhì)蒸氣壓的影響，隨溫度升高， 物質(zhì)的蒸氣壓增大， 使物質(zhì)在

16、 CO2流體中的溶解度增大。(3) 助溶劑 (夾帶劑)：加入極性助溶劑對提高極性成分的溶解度有幫助， 對非極性溶質(zhì)作用 不大；相反，非極性助溶劑對極性和非極性溶質(zhì)都有增加溶解度的效能。(4) 物料性質(zhì)21. 畫出超臨界萃取的三種典型的流程圖。22. 超臨界萃取的三種典型的流程有哪些用途？ 等溫法與等壓法：主要用于萃取相中的溶質(zhì)為需要精制的產(chǎn)物； 吸附法：主要適用于那些萃取質(zhì)為需除去的有害成分， 而萃取槽內(nèi)留下的萃余物為提純產(chǎn)物。23. 什么叫固相萃取？以固體吸附劑作固定相， 將目標(biāo)物或干擾物吸附到固定相中， 使目標(biāo)物與基體或干擾組分分 離的一種樣品前處理技術(shù)。24. 固相萃取的分離模式有哪些？

17、 正相固相萃取、反相固相萃取、吸附固相萃取和離子交換固相萃取25. 固相萃取的基本操作步驟有哪些？ 活化、載樣、洗滌、洗滌26. 什么叫做亞臨界水，亞臨界水有什么性質(zhì)？ 適度壓力下的液態(tài)熱水。也稱超熱水或高溫水。 隨著溫度的升高，介電常數(shù)減小，極性減弱。第四章 吸附，色層分離和離子交換1. 物理吸附和化學(xué)吸附有什么區(qū)別？ 物理吸附： 吸附作用力為分子間引力、無選擇性、無需高活化能、吸附層可以是單層，也 可以是多層、吸附和解吸附速度通常較快?；瘜W(xué)吸附：吸附作用力為化學(xué)鍵合力，需要高活化能、只能以單分子層吸附，選擇性強(qiáng)、吸 附和解吸附速度較慢。2. 活性炭的種類可以分為幾種？ 粉末活性炭、顆?；钚?/p>

18、炭、錦綸活性炭。3. 色譜分離法按固定相的裝載方式不同是如何分類的？ 柱層析；紙層析；薄層層析 。4. 在吸附柱層析中，常用的吸附劑有哪些？氧化鋁、硅膠、羥基磷灰石 Ca5(PO4)3(OH) 2 ( HA) 、聚酰胺、大孔吸附樹 脂5. 在吸附柱層析中，流動(dòng)相的選擇原則是什么？ 強(qiáng)極性的組分應(yīng)選用極性強(qiáng)的流動(dòng)相洗脫；弱極性的組分應(yīng)選用弱極性的流動(dòng)相洗脫。6. 吸附柱層析中吸附劑的選擇是什么？ 為了解析的方便，吸附劑的選擇原則是： 對于極性大的被分離物質(zhì)，應(yīng)選擇極性小的吸附 劑；對于極性小的被分離物質(zhì)，應(yīng)選擇極性大的吸附劑。7. 分配柱層析中的常用固定相是什么？ 水，此外有時(shí)也用稀硫酸、甲醇等

19、強(qiáng)極性溶劑。8. 柱層析的操作步驟有哪些？ 裝柱、平衡、加樣、洗脫9. 在濕法裝柱過程中應(yīng)注意哪些問題？在裝柱過程中不能帶入氣泡， 裝好的層析柱不能夠產(chǎn)生節(jié)。 在裝柱過程中吸附劑始終浸 沒在液面之下10. 苯乙烯樹脂、酚醛樹脂、甲基丙烯酸樹脂的骨架是如何制備的？ 以苯乙烯為單體，二乙烯苯為交聯(lián)劑聚合而成； 以苯酚為單體，甲醛為交聯(lián)劑聚合而成；以甲基苯烯酸為單體，二乙烯苯為交聯(lián)劑聚合而成。11. 離子交換樹脂按物理結(jié)構(gòu)如何分類的？凝膠型樹脂和大孔型樹脂有什么區(qū)別？ 凝膠型和大孔型 凝膠型樹脂又稱微孔樹脂 ( 暫時(shí)孔穴 ) ：網(wǎng)孔 2-4nm，比表面一般為 2120 m2/g 。大孔徑樹脂（大網(wǎng)樹

20、脂） : 網(wǎng)孔 20-120nm, 比表面一般為 0.1 m2/g 。有較好的機(jī)械性能。12. 離子交換樹脂按活潑性基團(tuán)的性質(zhì)是如何分類的？13.001 7,201 7 各代表什么？7%；7%。001 7 表示強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，交聯(lián)度為201 7 表示強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，交聯(lián)度為14. 請?jiān)O(shè)計(jì)出以硅膠為吸附劑分離紅曲色素中的黃色素，桔紅色素，紅色素的方法和步驟？（1）裝柱 硅膠 60 80目，裝柱前將硅膠懸浮于正己烷中 ,濕法裝柱 ,柱規(guī)格 1.5 10 cm, 層析柱裝好后，在柱的上端鋪一層 2mm厚的無水硫酸鈉 .（2）平衡 用 2-3 倍柱體積的正己烷：乙酸乙酯（

21、20:1 ）洗滌層析柱。（3）加樣 應(yīng)在平衡液與吸附劑表面在同一位置時(shí)緩慢加樣。（4）洗脫樣品液與吸附劑上層表面在同一位置時(shí)開始洗脫，洗脫時(shí)流速 3-4mL/min黃色素用正己烷：乙酸乙酯（ 20:1 ）洗脫 ; 桔紅色素用乙酸乙酯洗脫 ; 紅色素用乙酸乙酯 : 甲 醇（10:2） 洗脫。15. 離子交換分離法和離子交換層析法有什么區(qū)別？般的離子交換分離法分離可交換與不可交換的離子。離子交換層析法適用于都可交換但交換能力不同的離子。16. 分配柱層析所使用的固定相是什么？分配柱層析適應(yīng)于分離哪些物質(zhì)？反相分配柱層 析適應(yīng)于分離哪些物質(zhì)？ 固定相水。適應(yīng)于水溶性。適應(yīng)于脂溶性物質(zhì)或親油性物質(zhì)。第

22、五章 薄層層析1. 與紙層析相比，薄層層析有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 快速、分離效率高、靈敏度高、顯色方便、應(yīng)用面廣。2. 在薄層層析中常用的吸附劑有哪些？ 氧化鋁、硅膠、纖維素、聚酰胺。3. 為什么從文獻(xiàn)上查得的 Rf 值只能供參考，不能作為定性分析的依據(jù)？為了鑒定試樣中的 各組分，應(yīng)該如何辦？因?yàn)橛绊?Rf 值的因素較多，重現(xiàn)性較差。 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)樣品作對照實(shí)驗(yàn)。4. 用中性氧化鋁軟板， 以環(huán)己烷： 丙酮為展開劑分離氨基蒽醌； 用硅膠 G硬板， 80 C活化， 以正丁醇 - 氨水 -水為展開劑分離蒽醌磺酸，這兩種方法是吸附層析還是分配層析？是正相 層析還是反向?qū)游觯坑弥行匝趸X軟板：吸附層析 用硅膠 G硬板：分配層析 正相層