現(xiàn)代分離技術(shù)復(fù)習(xí)思考題及問題詳解

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或多個組成彼 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、

2、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. 目前實用的高分子膜膜材料有哪些？ 目前，實用的有機(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）的推動力是什么？ 壓力差。7. 醋酸纖維素膜有哪些優(yōu)缺點？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.

3、 醋酸纖維素膜的結(jié)構(gòu)如何？表皮層，孔徑（ 810）1010m 。過渡層，孔徑 200 1010m 。多孔層，孔徑（ 10004000 ）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造成膜的水解。冷凍會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)重時還會造成膜的破裂。 當(dāng)膜與高濃度溶液接觸時， 由于膜中水分急劇地向溶液中

4、擴(kuò)散而 失水，也會造成膜的變形收縮。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

5、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 有哪些共同點和不同點？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裝置的過程17.

6、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？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

7、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？優(yōu)點：傳質(zhì)推動力大，速率高，且試劑消耗量少，選擇性好，分離效果顯著。缺點：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 / 流動載體：提高膜的選擇性 , 實現(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

8、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？ 溶劑萃取法優(yōu)點： 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，溶質(zhì)濃縮倍數(shù)大、純化度高。缺點：由于有機(jī)溶劑使用量大，對設(shè)備和安全要求高，需要各項防火防爆等措施。達(dá)到平衡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， 后，在兩相中的活度之比為一

9、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. 單級萃取萃取因素 E 如何計算？萃取率如何計算？式中 VF 料液體積；Vs萃取劑的體積；溶質(zhì)在萃余相的總濃度；D分配比； m濃縮倍數(shù)4. 多級錯流萃取萃取率如何計算？C1溶質(zhì)在萃取液的總濃度；C25. 多級逆流萃取萃取率如何計算？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 值常在 81

10、8 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， 分成互不相

11、溶的兩個水相， 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？PEG-Dex 系統(tǒng) 優(yōu)點：鹽的濃度低，易分相，不易失活。缺點：粘度大，價格高PEG- 鹽系統(tǒng)優(yōu)點：粘度小，價格低。缺點：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

12、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)包括那幾個過程？萃取過程和反萃取過程兩個。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？優(yōu)點： 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

13、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：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： 在臨界點附近，在臨界溫度稍高的區(qū)域內(nèi)， 壓力稍有變化， 就會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 氣體特征：溶解能力。 粘度小，接近于普通氣體；擴(kuò)散系數(shù)比液體大10

14、0 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？(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、價格便宜、純度高、容易獲得,使用相對安全。(4) CO2 是較容易

15、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 ,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，在臨界 點附近 ,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 CO2 流體中的溶解度增大。(

16、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?。恳怨腆w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

17、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?；钚蕴俊㈠\綸活性炭。3. 色譜分離法按固

18、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)的流動相洗脫；弱極性的組分應(yīng)選用弱極性的流動相洗脫。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

19、？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

20、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. 請設(shè)計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)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

21、應(yīng)在平衡液與吸附劑表面在同一位置時緩慢加樣。（4 ）洗脫樣品液與吸附劑上層表面在同一位置時開始洗脫，洗脫時流速 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？ 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？因為影響 Rf 值的因素較多，重現(xiàn)性較差。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)樣品作對照實驗。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