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、管式膜和中空纖維膜、卷式膜。3. 按照膜

2、的結(jié)構(gòu)不同，如何分類？按膜的結(jié)構(gòu)分為對(duì)稱膜、非對(duì)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。8. 醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)如何？表皮層，孔徑（810

3、）×1010m。過渡層，孔徑200×1010m。多孔層，孔徑（10004000）×1010m9. 固體膜的保存應(yīng)注意哪些問題？分離膜的保存對(duì)其性能極為重要。主要應(yīng)防止微生物、水解、冷凍對(duì)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(duì)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

4、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,

5、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(jí)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(jí)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(jí)-是指進(jìn)水（料液）經(jīng)過一次高壓泵加壓后通過膜裝置的過程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

6、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(duì)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？ 不同。 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)較好膜材料是什么？憎水性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）23. 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

7、等。24. 分離富集氧氣的膜材料有哪些？聚二甲基硅氧烷（PDMS）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

8、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(duì)熱敏物質(zhì)破壞少；采用多級(jí)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(duì)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)？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)，達(dá)到平衡后，在兩相中的活度之比為一常數(shù)。分配比： 萃取因素E為：分離因素：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。濃縮倍數(shù)：3. 單級(jí)萃取萃取因素

9、E如何計(jì)算？萃取率如何計(jì)算？ 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(jí)錯(cuò)流萃取萃取率如何計(jì)算？5. 多級(jí)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(duì)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

10、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

11、、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)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

12、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。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

13、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；氣體特征： 粘度小，接近于普通氣體；擴(kuò)散系數(shù)比液體大100倍,比氣體小得多，溫度和粘度對(duì)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。在超臨界狀態(tài)下，流體對(duì)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。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

14、在3540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(duì)安全。(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(duì)人體的毒害和對(duì)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

15、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(duì)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(duì)物質(zhì)的溶解度也下降；對(duì)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(duì)提高極性成分的溶解度有幫助，對(duì)非極性溶質(zhì)作用不大；相反，非極性助溶劑對(duì)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

16、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？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

17、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?；钚蕴俊㈠\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(duì)于

18、極性大的被分離物質(zhì)，應(yīng)選擇極性小的吸附劑；對(duì)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

19、？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？001×7 表示強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，交聯(lián)度為7%；201×7 表示強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，交聯(lián)度為7%。14.請(qǐng)?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6080目，裝柱前將硅膠懸浮于正己烷中,濕法裝柱,柱規(guī)

20、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（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？一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

21、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)橛绊慠f值的因素較多，重現(xiàn)性較差。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)樣品作對(duì)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?？用中性氧化鋁軟板：吸附層析用硅膠G硬板：分配層析正相層析（適