第一篇：化工分離與傳質(zhì) 作業(yè)

環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生

《化工傳質(zhì)與分離》

試題（開(kāi)卷）

研究生姓名：

學(xué)號(hào)：

1.簡(jiǎn)述膜分離技術(shù)的特點(diǎn)、常用膜分離技術(shù)的基本原理及其在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用（至少五種，側(cè)重于應(yīng)用）。（10分）答：

膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下:

1.膜分離過(guò)程屬于速率分離過(guò)程，一般不發(fā)生相變，因此與有相變的平衡分離方法相比能耗低；

2.多數(shù)膜分離過(guò)程在常溫下進(jìn)行，特別適用于熱敏性物質(zhì)的分離； 3.膜分離過(guò)程一般不耗或少耗化學(xué)試劑，對(duì)產(chǎn)品無(wú)二次污染，且成本低操作方便、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)費(fèi)用低；

4.分離效率高，膜性能可調(diào)節(jié)，應(yīng)用范圍廣，適合于無(wú)機(jī)物、有機(jī)物及生物物質(zhì)的制備；

5.工藝適用性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離，易與其他過(guò)程相結(jié)合（聯(lián)合過(guò)程），易于放大，處理規(guī)?？烧{(diào)； 膜分離的缺點(diǎn)如下：

1.在膜的運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生濃差極化和膜污染，使其分離性能劣化； 2.使用壽命有限；

3.固膜分離存在選擇性低，因而在高純度分離的應(yīng)用中受到限制。常用的膜分離技術(shù)(1)微濾(MF)微濾技術(shù)是目前所有膜技術(shù)應(yīng)用最廣泛的一種膜分離技術(shù)。微濾主要用于過(guò)濾0.1～10pm大小的顆粒、細(xì)菌、膠體。其過(guò)濾原理和普通過(guò)濾相似，屬于篩網(wǎng)過(guò)濾。微濾過(guò)濾具有操作壓力低(<0.2 MPa)，對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)。微濾作為較經(jīng)濟(jì)的微過(guò)濾方式在飲用水處理方面應(yīng)用廣泛，可代替常規(guī)的澄清過(guò)濾和二沉池，在水質(zhì)波動(dòng)較大時(shí)仍可連續(xù)處理，占地面積??；用于各種廢水的預(yù)處理，以降低濁度、懸浮物，滿足后處理進(jìn)水要求。(2)超濾(UF)超濾膜也屬于壓力驅(qū)動(dòng)膜，其分離原理一般認(rèn)為是篩分過(guò)程。其孔徑范圍為0.05～1 nm。超濾主要用于去除固體顆粒物、懸浮物、從溶液中分離大分子物質(zhì)和膠體。用超濾膜處理電泳涂漆廢水已在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)、電器工業(yè)部門(mén)禱到了廣泛應(yīng)用，通過(guò)超濾膜的分離特性將有大量金屬離子雜質(zhì)的電泳漆從廢水中回收出來(lái)重新利用。(3)納濾(NF)納濾介于反滲透和超濾之間，是20世紀(jì)80年代出現(xiàn)典型的反滲透復(fù)合膜之后研制開(kāi)發(fā)的又一種新型分子級(jí)的膜分離技術(shù)。納濾也屬于壓力驅(qū)動(dòng)型過(guò)程，其操作壓力通常為0.5MPa～1.0MPa；納濾膜的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有離子選擇性，它對(duì)二價(jià)離子的去除濾高(95%以上)，一價(jià)離子的去除率低(40%～80%)”。因此納濾廣泛應(yīng)用于河水及地下水中含三鹵甲烷中間體THM、低分子有機(jī)物、農(nóng)藥、異味、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質(zhì)的去除，廢水的脫色，廢水中不同有機(jī)物的分級(jí)濃縮。(4)反滲透(RO)

反滲透膜幾乎對(duì)所有的溶質(zhì)都具有很高的脫除率，反滲透出水水質(zhì)很高，在水處理中通常用于除鹽處理。反滲透在環(huán)保領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用是飲用水質(zhì)的改善、城市污水、工業(yè)廢水和垃圾滲濾液的處理。(5)液膜(LM)液膜就是懸浮在液體中的一層很薄的乳液顆粒，其分離機(jī)理通常認(rèn)為是選擇性滲透、化學(xué)反應(yīng)、萃取和吸附。液膜和同膜相比具有傳質(zhì)速度快、選擇性高、分離效率高的特點(diǎn)。液膜分離特別適合于溶液中特定離子和有機(jī)物的分離。液膜分離已應(yīng)用于醫(yī)藥化工、濕法冶金和廢水處理等研究領(lǐng)域。采用表面活性劑的液膜處理某工廠含酚廢水除酚率大于99%。液膜法處理含有氨、苯胺和其它苯胺類(lèi)化合物的廢水，廢水中氨、苯胺類(lèi)物質(zhì)的去除率達(dá)到98%以上。(6)集成膜技術(shù)(IMT)集成膜技術(shù)就是將膜技術(shù)與其它傳統(tǒng)工藝的優(yōu)化組合，將膜技術(shù)和傳統(tǒng)工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合可進(jìn)一步拓展膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，充分發(fā)揮膜技術(shù)的節(jié)能、高效等優(yōu)越性，有效的降低生產(chǎn)成本。如采用浸沒(méi)式活性污泥的反應(yīng)器處理生活污水造紙黑液中回收木質(zhì)素磺酸鈉要用絮凝、UF和RO等方法集成；采用生物發(fā)酵制取無(wú)水乙醇要用膜反應(yīng)器，蒸餾和滲透汽化等方法集成去除廢水中有毒物質(zhì)需采用膜萃取及反萃取將毒物濃縮，再放入膜反應(yīng)器中凈化等方法集成。采用集成膜技術(shù)可以使各種廢物變廢為寶，有效的減輕環(huán)境污染，延長(zhǎng)組件的使用壽命。2.簡(jiǎn)述影響萃取劑萃取性能的基本因素以及萃取劑選擇的基本標(biāo)準(zhǔn)。（10分）答：萃取是利用溶質(zhì)在互不相溶的兩相之間分配系數(shù)的不同而使溶質(zhì)得到純化或濃縮的方法。

影響萃取劑性能的基本因素如下：

1.萃取基團(tuán)性O(shè)H生成沉淀的離子易于被以O(shè)為萃取基團(tuán)的萃取劑萃?。荒芘cNH3生成絡(luò)合物的離子易于能的影響

類(lèi)比原則：能與被以N為萃取基團(tuán)的萃取劑萃??；能生成硫化物沉淀的離子易于被以S為萃取基團(tuán)的萃取劑萃取。軟硬酸堿原則：軟親軟、硬親硬。

2.空間位阻的影響：一般隨空間位阻的增加，萃取劑的萃取效率下降。3.溶解度的影響：萃取劑必須在水相及有機(jī)相中有很好的平衡。

萃取劑的選擇標(biāo)準(zhǔn)：

4.萃取劑分子中至少有一個(gè)萃取功能基，通過(guò)功能基與被萃取物結(jié)合形成萃合物；

5.萃取劑分子中至必須有相當(dāng)長(zhǎng)的烴鏈或芳環(huán)，其目的是使萃取劑及萃合物易于溶于有機(jī)相，而難于溶于水相；

6.絡(luò)合劑應(yīng)該具有相應(yīng)的官能團(tuán)，與待分離溶質(zhì)的絡(luò)合鍵能要足夠大，以便形成絡(luò)合物，實(shí)現(xiàn)相轉(zhuǎn)移，該鍵能還要相對(duì)較低，使絡(luò)合物容易完成反萃取時(shí)的逆向反應(yīng)，使絡(luò)合劑得到再生；

7.在發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)和回收溶劑時(shí)，溶劑的萃水量應(yīng)盡量小或者容易實(shí)現(xiàn)溶劑水中的去除；

8.絡(luò)合萃取過(guò)程中應(yīng)無(wú)其他副反應(yīng)，絡(luò)合劑應(yīng)該具有一定的熱穩(wěn)定性，不易分解或降解，以免發(fā)生不可逆的損失；

9.合反應(yīng)在正逆反應(yīng)方向上均應(yīng)在一定條件下具有足夠快的速率 3.簡(jiǎn)述離子交換過(guò)程中影響離子交換速率的因素。（10分）答：影響離子交換速率的因素如下：

1.樹(shù)脂的粒度：小顆粒樹(shù)脂總是相應(yīng)于大的交換速率，顆粒均勻的樹(shù)脂比不均勻的樹(shù)脂交換速率快；

2.樹(shù)脂的交聯(lián)度：樹(shù)脂交聯(lián)度越大，樹(shù)脂的溶脹性越差，從而影響離子在樹(shù)脂顆粒內(nèi)部擴(kuò)散的速率；

3.溫度：提高溫度既提高了擴(kuò)散速率，又提高了交換反應(yīng)速率，從而加快了整個(gè)交換反應(yīng)速率；

4.溶液濃度：在溶液濃度小于0.01mol/L時(shí)，總的交換速率可由膜擴(kuò)散決定，濃度增加，膜擴(kuò)散速率上升；當(dāng)濃度大于0.01mol/L時(shí)，樹(shù)脂內(nèi)擴(kuò)散變成控制步驟，繼續(xù)提高溶液濃度意義不大；

5.攪拌速度：加大攪拌速率可以減小膜厚度從而提高擴(kuò)散速率，但攪拌達(dá)到一定值時(shí)，交換速率不再上升；

6.離子交換的性質(zhì)：主要是離子的價(jià)態(tài)和水化離子的大小，離子價(jià)態(tài)越高，吸引力越大，擴(kuò)散速率越快，水化離子越大，則越難擴(kuò)散。

4.簡(jiǎn)要說(shuō)明質(zhì)譜技術(shù)的特點(diǎn)以及不同質(zhì)譜電離方式（EI、CI、ESI、APCI）的優(yōu)缺點(diǎn)。（10分）

答：質(zhì)譜分析法是利用帶電粒子在磁場(chǎng)或電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按照離子的質(zhì)荷比大小對(duì)離子進(jìn)行分離和測(cè)定從而對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析的一種方法。

質(zhì)譜技術(shù)的特點(diǎn)：質(zhì)譜不屬波普范圍；質(zhì)譜圖與電磁波的波長(zhǎng)和分子內(nèi)某種物理量的改變無(wú)關(guān)；質(zhì)譜是分子離子及碎片離子的質(zhì)量與其相對(duì)強(qiáng)度的譜，譜圖與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)；質(zhì)譜法進(jìn)樣量少，靈敏度高，分析速度快；質(zhì)譜是唯一可以給出分子量，確定分子式的方法。不同質(zhì)譜電離方式優(yōu)缺點(diǎn)如下： 1)電子電離(EI)電子電離優(yōu)點(diǎn)如下：

① 非選擇性電離，只要樣品能氣化都能夠離子化； ② 離子化效率高，靈敏度高；EI譜提供豐富的結(jié)構(gòu)信息，是化合物的“指紋譜”；

③ 有龐大的標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)供檢索，譜庫(kù)中的譜圖是在70eV條件下獲得的，圖譜重復(fù)性好，被稱(chēng)作“經(jīng)典”的EI譜。電子電離缺點(diǎn)如下：

① 樣品必須能氣化，不適于難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定的樣品；

② 有的化合物在EI方式下分子離子不穩(wěn)定易碎裂，得不到分子量信息，圖譜復(fù)雜，解釋有一定困難；

③ EI方式只檢測(cè)正離子，不檢測(cè)負(fù)離子。2）化學(xué)電離(CI)化學(xué)電離優(yōu)點(diǎn)如下：

① CI是獲得分子量信息的重要手段；

② 可通過(guò)控制反應(yīng)，根據(jù)離子親和力和電負(fù)性選擇不同的反應(yīng)試劑，用于不同化合物的選擇性檢測(cè)?；瘜W(xué)電離缺點(diǎn)如下：

① 和EI一樣要求樣品必須能氣化，適用于熱穩(wěn)定性好、蒸氣壓高的樣品，不適用于難揮發(fā)、熱不穩(wěn)定的樣品；

② CI圖譜重復(fù)性不如EI圖譜，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)，只有少量專(zhuān)用庫(kù)或自建譜庫(kù)；反應(yīng)試劑容易形成較高的本底，會(huì)影響檢測(cè)限；

③ CI的操作比EI源相對(duì)難一些，反應(yīng)試劑的壓力需要摸索。3）電噴霧電離(ESI)

電霧電離優(yōu)點(diǎn)如下：

① 質(zhì)量數(shù)可達(dá)70000Da；

② 靈敏度高達(dá)femtomole級(jí)；軟電離，可觀察生物分子非共價(jià)反應(yīng)； ③ 易于和LC串聯(lián)，直接分析流速為1ml/min的LC洗脫液； ④ 沒(méi)有基質(zhì)干擾；

⑤ 適于四級(jí)桿質(zhì)量分析器、離子阱質(zhì)量分析器做結(jié)構(gòu)分析；

⑥ 帶多電荷，允許質(zhì)量范圍窄的設(shè)備檢測(cè)高質(zhì)量數(shù)的離子，通過(guò)計(jì)算平均值給出更精確的質(zhì)量數(shù)；

⑦ 特別適于測(cè)多肽的修飾；

⑧ 樣品前處理簡(jiǎn)單可直接分析RP-HPLC脫鹽處理的溶液。電霧電離缺點(diǎn)如下：

① 耐鹽能力低；對(duì)某些化合物特別敏感，污染難清洗； ② 樣品需先氣化，混合物不適用；

③ 帶多電荷，在分析混合物時(shí)，產(chǎn)生混亂； ④ 定量時(shí)需內(nèi)校準(zhǔn)； 4）大氣壓化學(xué)電離(APCI)大氣壓化學(xué)電離優(yōu)點(diǎn)如下：

① 利用所得到的[M+1]+及[M-1]-進(jìn)行分子確認(rèn)； ② 源參數(shù)調(diào)整簡(jiǎn)單，容易使用；

③ 耐受性好，噴霧器及針的位置不關(guān)鍵；LC流速可達(dá)2.0ml/min； ④ 好的靈敏度； 大氣壓化學(xué)電離缺點(diǎn)如下：

① 有限的結(jié)構(gòu)信息； ② 易發(fā)生熱裂解； ③ 低質(zhì)量時(shí)化學(xué)噪聲大；

④ 不適合做分子量大于1000的化合物；

5.吸附的原理與特點(diǎn)，試舉一例說(shuō)明吸附技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用。（10分）答：固體物質(zhì)表面對(duì)氣體或液體分子的吸著現(xiàn)象稱(chēng)為吸附，其中固體物質(zhì)稱(chēng)為吸附劑，被吸附的物質(zhì)稱(chēng)為吸附質(zhì)。

根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑表面分子間結(jié)合力性質(zhì)的不同將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。

物理吸附也稱(chēng)為范德華吸附，是吸附劑分子與吸附質(zhì)分子間引力作用的結(jié)果，其結(jié)合力較弱，容易脫附。其特點(diǎn)是單分子層或多分子層吸附，一般是多分子層，過(guò)程可逆，吸附速率達(dá)，脫附容易，易達(dá)到平衡。

化學(xué)吸附是由吸附質(zhì)與吸附劑分子間化學(xué)鍵的作用所引起的，其結(jié)合力比物理吸附大得多，放出的熱量也大得多，與化學(xué)反應(yīng)的數(shù)量級(jí)相當(dāng)。其特點(diǎn)是具有顯著的選擇性，總是單分子層吸附，過(guò)程往往不可逆，吸附速率一般較小，低溫下不易達(dá)到平衡。

吸附技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用示例：活性炭吸附在廢水處理中的應(yīng)用。例子：活性炭處理農(nóng)藥廢水

農(nóng)藥生產(chǎn)過(guò)程中步驟多，原材料、合成工藝、產(chǎn)品化學(xué)結(jié)構(gòu)之間差異大，生產(chǎn)過(guò)程中有大量的廢水排出，農(nóng)藥廢水有機(jī)物濃度高、毒性大、可生化性差，而且廢水成份復(fù)雜?；钚蕴靠捎行У貙?duì)農(nóng)藥廢水進(jìn)行吸附處理。研究表明，活性炭可用于有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的處理，對(duì)異狄氏劑、毒殺芬、艾氏劑、狄氏劑、DDT的吸附量分別為100mg/g、42 mg/g、30 mg/g、15 mg/g和11mg/g；殺菌劑鄰苯基苯酚的生產(chǎn)廢水，當(dāng)濃度為100 mg/L時(shí)，活性炭的用量為2.5g/L，可達(dá)99.6％的去除率；活性炭還可以吸附除草劑廢水中含有的2，4-二氯酚及少量的3，4-二氯酚、2，5-二氯酚和2,6-二氯酚。

6.簡(jiǎn)要說(shuō)明不同類(lèi)型質(zhì)譜分析器的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)。（15分）

答：質(zhì)量分析器的功能是將離子源產(chǎn)生的離子，按其質(zhì)荷比m/z 進(jìn)行分離、檢測(cè)，得到化合物特征質(zhì)量信息。1）離子阱分析器

離子阱分析器工作原理如下：

由兩個(gè)端蓋電極和位于它們之間的類(lèi)似四極桿的環(huán)電極構(gòu)成。端蓋電極施加直流電壓或接地，環(huán)電極施加射頻電壓（rf），通過(guò)施加適當(dāng)電壓就可以形成一個(gè)勢(shì)能阱（離子阱）。根據(jù)rf電壓的大小，離子阱就可捕捉某一質(zhì)量范圍的離子。離子阱可以儲(chǔ)存離子，待離子累積到一定數(shù)目后，升高環(huán)電極上的rf電壓，離子按質(zhì)量從高到低的次序依次離開(kāi)離子阱，被電子倍增監(jiān)測(cè)器檢測(cè)。目前離子阱分析器已發(fā)展到可以分析質(zhì)荷比高達(dá)數(shù)千的離子。離子阱分析器優(yōu)點(diǎn)如下：

① 離子阱在全掃描模式下仍然具有較高靈敏度；

② 單個(gè)離子阱通過(guò)期間序列的設(shè)定就可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)質(zhì)譜（msn）的功能； ③ 價(jià)格相對(duì)低廉，體積較?。?離子阱分析器缺點(diǎn)如下：

① 有空間電荷效應(yīng)； ② 低質(zhì)量截止等問(wèn)題； ③ 動(dòng)態(tài)范圍窄，不利于定量； 2）飛行時(shí)間分析器

飛行時(shí)間分析器工作原理

具有相同動(dòng)能，不同質(zhì)量的離子，因其飛行速度不同而分離。假如固定離子飛行間隔，則不同質(zhì)量離子的飛行時(shí)間不同，質(zhì)量小的離子飛行時(shí)間短而首先到達(dá)檢測(cè)器。各種離子的飛行時(shí)間與質(zhì)荷比的平方根成正比。離子以離散包的形式引進(jìn)質(zhì)譜儀，這樣可以同一飛行的出發(fā)點(diǎn)，依次丈量飛行時(shí)間。離子包通過(guò)一個(gè)脈沖或者一個(gè)柵系統(tǒng)連續(xù)產(chǎn)生，但只在一特定的時(shí)間引進(jìn)飛行管。飛行時(shí)間分析器優(yōu)點(diǎn)如下：

① 新發(fā)展的飛行時(shí)間分析用具有大的質(zhì)量分析范圍； ② 較高的質(zhì)量分辨率； ③ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；

④ 靈敏度高，尤其適合蛋白等生物大分子分析。飛行時(shí)間分析器缺點(diǎn)如下：

分辨率和動(dòng)態(tài)線性范圍不夠理想。3）四極桿分析器 四極桿分析器工作原理：

因其由四根平行的棒狀電極組成而得名。離子束在與棒狀電極平行的軸上聚焦，一個(gè)直流固定電壓（dc）和一個(gè)射頻電壓（rf）作用在棒狀電極上，兩對(duì)電極之間的電位相反。對(duì)于給定的直流和射頻電壓，特定質(zhì)荷比的離子在軸向穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，其他質(zhì)荷比的離子則與電極碰撞湮滅。將dc和rf以固定的斜率變化，可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜掃描功能。四極桿分析器對(duì)選擇離子分析具有較高的靈敏度。四極桿分析器優(yōu)點(diǎn)如下：

① 四極桿質(zhì)量分析器能夠通過(guò)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量掃描或質(zhì)量選擇； ② 質(zhì)量分析器的尺寸能夠做到很??； ③ 掃描速度快；

④ 無(wú)論是操作還是機(jī)械構(gòu)造，均相對(duì)簡(jiǎn)單。四極桿分析器缺點(diǎn)如下： ① 分辨率不高； ② 桿體易被污染； ③ 維護(hù)和裝調(diào)難度較大。4）扇形磁分析器

扇形磁分析器工作原理

離子源中天生的離子通過(guò)扇形磁場(chǎng)和狹縫聚焦形成離子束。離子離開(kāi)離子源后，進(jìn)進(jìn)垂直于其前進(jìn)方向的磁場(chǎng)。不同質(zhì)荷比的離子在磁場(chǎng)的作用下，前進(jìn)方向產(chǎn)生不同的偏轉(zhuǎn)，從而使離子束發(fā)散。由于不同質(zhì)荷比的離子在扇形磁場(chǎng)中有其特有的運(yùn)動(dòng)曲率半徑，通過(guò)改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，檢測(cè)依次通過(guò)狹縫出口的離子，從而實(shí)現(xiàn)離子的空間分離，形成質(zhì)譜。扇形磁分析器優(yōu)點(diǎn)如下：

① 重現(xiàn)性好、分辨率與質(zhì)量大小無(wú)關(guān)；

② 能夠較快地進(jìn)行掃描（每秒 10 個(gè)質(zhì)荷比單位）； 扇形磁分析器缺點(diǎn)如下：

目前出現(xiàn)的小型化質(zhì)量分析器中，扇形磁場(chǎng)所占的比重不大，因?yàn)槿绻汛艌?chǎng)體積和重量降低將極大地影響磁場(chǎng)的強(qiáng)度，從而大大削弱其分析性能。5）離子回旋共振質(zhì)量分析器 離子回旋共振質(zhì)量分析器工作原理

在某種程度上，離子回旋共振（ICR）質(zhì)量分析器與NMR有些相似。在一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)中，離子做圓周運(yùn)動(dòng)，離子運(yùn)行軌道受共振變換電場(chǎng)限制。當(dāng)變換電場(chǎng)頻率和回旋頻率相同時(shí)，離子穩(wěn)定加速，運(yùn)動(dòng)軌道半徑越來(lái)越大，動(dòng)能也越來(lái)越大。當(dāng)電場(chǎng)消失時(shí)，沿軌道飛行的離子在電極上產(chǎn)生交變電流。對(duì)信號(hào)頻率進(jìn)行分析可得出離子質(zhì)量。將時(shí)間與相應(yīng)的頻率譜利用計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)傅里葉變換形成質(zhì)譜。

離子回旋共振質(zhì)量分析器優(yōu)點(diǎn)如下：

ICR具有非常高的質(zhì)量分辨率，能夠檢測(cè)大質(zhì)量離子、進(jìn)行離子的無(wú)損分析和多次測(cè)量，具有很高的靈敏度和級(jí)聯(lián)質(zhì)譜的能力，是一種在現(xiàn)代質(zhì)譜學(xué)領(lǐng)域中具有重要用途的質(zhì)量分析器。

離子回旋共振質(zhì)量分析器缺點(diǎn)：對(duì)環(huán)境要求高。6）混合型質(zhì)量分析器

a)Q-TOF是由四極桿質(zhì)譜和飛行時(shí)間質(zhì)譜組成的串聯(lián)型質(zhì)譜儀，因此無(wú)論是在MS或MS/MS模式下均具有較高的分辨率和質(zhì)量精確度。可以進(jìn)行多種模式的質(zhì)量檢測(cè)，主要包括MS Scan、TOF MS和TOFMS/MS，這些模式同樣可以用于負(fù)離子的檢測(cè)，但是花費(fèi)較高。

b)Q-IT，即由四極桿和離子阱組成的混合型質(zhì)譜。對(duì)Scan模式靈敏度高，但中性丟失實(shí)驗(yàn)較難實(shí)現(xiàn)。

C)Triple quadrupole，三重串聯(lián)四級(jí)桿。對(duì)MRM定量靈敏度較高，但對(duì)Scan模式靈敏度較低。

7.簡(jiǎn)述色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的特點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)前的環(huán)境問(wèn)題論述色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用。（15分）答：色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的特點(diǎn)

1）氣相色譜作為進(jìn)樣系統(tǒng)，將待測(cè)樣品進(jìn)行分離后直接導(dǎo)入了質(zhì)譜進(jìn)行檢測(cè)，即滿足了質(zhì)譜分析對(duì)樣品單一性的要求，還省去了樣品制備、轉(zhuǎn)移的繁瑣過(guò)程，不僅避免了樣品受污染，對(duì)于質(zhì)譜進(jìn)樣量還能有效控制，也減少了質(zhì)譜儀器的污染，極大的提高了對(duì)混合物的分離、定性、定量分析效率。

2）質(zhì)譜作為檢測(cè)器，檢測(cè)的是離子質(zhì)量，獲得化合物的質(zhì)譜圖，解決了氣息色譜定性的局限性，即使一種通用性檢測(cè)器，優(yōu)勢(shì)選擇性的檢測(cè)器。因?yàn)橘|(zhì)譜法的多種電離方式可使各種樣品分子得到有效的電離，所有離子經(jīng)質(zhì)量分析器分離后均可以被檢測(cè)，有廣泛適用性。而且質(zhì)譜的多種掃描港式和質(zhì)量分析技術(shù)，可以有選擇的只檢測(cè)所需要的目標(biāo)化合物的特征離子，而不檢測(cè)不需要的質(zhì)量離子，如此專(zhuān)一的選擇性，不僅能排除基質(zhì)和雜質(zhì)峰的干擾，還極大地提高了檢測(cè)靈敏度。在食品安全的有害物質(zhì)殘留分析中，由于GC/MS方法在選擇性和靈敏度上的優(yōu)勢(shì)，而被作為最終確證方法。

3）聯(lián)用的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在可獲得更多信息。單獨(dú)使用氣相色譜只獲得保留時(shí)間，強(qiáng)度兩維信息，單獨(dú)使用質(zhì)譜也只獲得質(zhì)荷比和強(qiáng)度兩維信息，而氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用可得到質(zhì)量，保留時(shí)間、強(qiáng)度三維信息。增加一維信息意味著增強(qiáng)了解決問(wèn)題的能力?；衔锏馁|(zhì)譜特征加上氣象色譜保留時(shí)間雙重定性信息，和單一定性分析方法比較，顯然專(zhuān)屬性更強(qiáng)。質(zhì)譜特征相似的同分異構(gòu)體，靠質(zhì)譜圖難以區(qū)分，而有色譜保留時(shí)間就不難鑒別了。

4）氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了分析技術(shù)的計(jì)算機(jī)化，計(jì)算機(jī)化不僅改善并提高了儀器的性能，還極大的提高了工作效率，從控制儀器運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集和處理，定性、定量分析，譜庫(kù)檢索以及打印報(bào)告輸出，計(jì)算機(jī)的介入使儀器可以全自動(dòng)晝夜運(yùn)行，從而縮短了各種新方法開(kāi)發(fā)的時(shí)間和樣品運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高通量、高效率分析的目標(biāo)。

實(shí)際上，聯(lián)用技術(shù)還帶來(lái)許多無(wú)形的利益，包括減低成本?，F(xiàn)代GC/MS的分離度和分析速度、靈敏度、專(zhuān)屬性和通用性，至今仍是其他聯(lián)用技術(shù)難以達(dá)到的，因此只要待測(cè)成分適用于GC分離，GC/MS就成為聯(lián)用技術(shù)中首選的分析方法。

環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用

在環(huán)境方面，GC-MS正在成為跟蹤持久性有機(jī)物污染所選定的工具。GC-MS設(shè)備的費(fèi)用已經(jīng)顯著地降低，并且，同時(shí)其可靠性也已經(jīng)提高。這樣就使該儀器更適合用于環(huán)境監(jiān)測(cè)研究。對(duì)于一些化合物，如某些殺蟲(chóng)劑和除草劑GC-MS的敏感度不夠，但對(duì)大多數(shù)環(huán)境樣品的有機(jī)物分析，其中包括許多主要類(lèi)型的殺蟲(chóng)劑，它是非常敏感和有效的。特別近年來(lái)，環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（EDCs）在我國(guó)造成的環(huán)境污染及健康危害已引起全社會(huì)的廣泛關(guān)注。GC-MS由于使用成本較低，操作簡(jiǎn)便，并且在分析時(shí)有比較完善的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)支持，易于化合物的鑒定，目前也廣泛應(yīng)用于EDCs的分析測(cè)定。

8.簡(jiǎn)述常用的環(huán)境樣品前處理方法（固相萃取、微波萃取、加壓溶劑萃取、凝膠滲透）的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)。(20分)答：常用的環(huán)境樣品前處理方法：(1)固相萃取 固相萃取工作原理

固相萃?。⊿PE）的基本原理是樣品在兩相之間的分配，即在固相（吸附劑）和液相（溶劑）之間的分配。它是利用固體吸附劑將液體樣品中的目標(biāo)化合物吸附，與樣品的基體和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫，達(dá)到分離和和富集的目的。先使液體樣品通過(guò)一裝有吸附劑（固相）小柱，保留其中某些組分，再選用適當(dāng)?shù)娜軇_洗雜質(zhì)，然后用少量溶劑迅速洗脫，從而達(dá)到快速分離凈化與濃縮的目的。

固相萃取的優(yōu)點(diǎn)如下：

1)高的回收率（70-100%）和高的富集倍數(shù)； 2)使用的高純有毒有機(jī)溶劑量少；

3)無(wú)相分離操作，易于收集分析物組分，能處理小體積試樣； 4)操作簡(jiǎn)單、快速、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 固相萃取的缺點(diǎn)如下：

1)使用進(jìn)口固相萃取小柱成本較高； 2)需要專(zhuān)業(yè)人員協(xié)助進(jìn)行方法開(kāi)發(fā)；（2）微波輔助萃取 微波輔助萃取的工作原理

在目標(biāo)化合物的提取過(guò)程中(或提取的前處理)加入微波場(chǎng)，根據(jù)不同物質(zhì)吸收微波能力的差異使得基體物質(zhì)的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質(zhì)從基體或體系中分離，進(jìn)入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對(duì)差的萃取劑中，利用微波場(chǎng)的特點(diǎn)來(lái)強(qiáng)化有效成分浸出，達(dá)到提取的目的。

微波輔助萃取技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1)萃取速度快：MAE大大降低了萃取時(shí)間，提高了萃取速度，通常只需數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘，而且萃取效率高。

2)選擇性加熱：微波加熱具有選擇性，可通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)娜軇﹣?lái)提高萃取效率，以期達(dá)到最佳的萃取效果。

3)加熱迅速：微波能穿透到物料內(nèi)部，使物料表里同時(shí)產(chǎn)生熱能，其加熱均勻性好，且加熱迅速。

4)高效節(jié)能：由于微波獨(dú)特的加熱機(jī)理，除少量傳輸損耗外，幾乎沒(méi)有其它損耗，故熱效率高。

5)易于控制：控制微波功率即可實(shí)現(xiàn)立即加熱和終止，操作方便。6)安全環(huán)保：溶劑用量少，所以對(duì)環(huán)境造成的污染較小，整個(gè)萃取過(guò)程無(wú)有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱和粉塵污染

微波輔助萃取技術(shù)的缺點(diǎn) 1)微波萃取僅適用于熱穩(wěn)定性物質(zhì)的提取，對(duì)于熱敏性物質(zhì)，微波加熱可能使其變性或失活。

2)微波萃取要求目標(biāo)化合物具有良好的吸水性，否則萃取物難以吸收足夠的微波能而將難以從基體中釋放出來(lái)。

（3）加壓溶劑萃取

加壓溶劑萃取的原理：加速溶劑萃取是在提高溫度（50-200℃）和壓力（1000-3000psi或10.3-20.6MPa）下用溶劑萃取固體或半固體樣品的新穎樣品前處理方法。

加速溶劑萃取的優(yōu)點(diǎn)如下：

與索氏提取、超聲、微波、超臨界和經(jīng)典的分液漏斗振搖等公認(rèn)的成熟方法相比，加速溶劑萃取的突出優(yōu)點(diǎn)如下：

1)有機(jī)溶劑用量少，10g樣品一般僅需15ml溶劑； 2)快速，完成一次萃取全過(guò)程的時(shí)間一般僅需15min； 3)基體影響小，對(duì)不同基體可用相同的萃取條件；

4)萃取效率高，選擇性好，已進(jìn)入美國(guó)EPA標(biāo)準(zhǔn)方法，標(biāo)準(zhǔn)方法編號(hào)3545；現(xiàn)已成熟的用溶劑萃取的方法都可用加速溶劑萃取法做； 5)使用方便、安全性好； 6)自動(dòng)化程度高。加速溶劑萃取的缺點(diǎn)如下：

1)需要進(jìn)一步凈化分離操作；

2)雜質(zhì)容易與目標(biāo)物質(zhì)一起被萃取出來(lái)； 3)儀器設(shè)備十分昂貴。（4）凝膠滲透色譜 凝膠滲透色譜的工作原理

凝膠滲透色譜是基于體積排阻的分離機(jī)理，根據(jù)分子的體積大小和形狀不同而達(dá)到分離的目的。色譜柱內(nèi)填充著起到分離作用的凝膠，是一種多孔性的高分子聚合體，表面布滿孔隙，能被流動(dòng)相浸潤(rùn)，吸附性很小。聚合物分子在柱內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中，不同大小的分子不同程度地滲透到柱內(nèi)有大小孔徑分布的載體的空洞中去。當(dāng)被分析的試樣隨著淋洗溶劑引入色譜柱后，溶質(zhì)分子即向凝膠內(nèi)部孔洞擴(kuò)散。較小的分子除了能進(jìn)入大的孔外，還能進(jìn)入較小的孔；較大分子則只能進(jìn)入較大的孔；而比最大的孔還要大的分子就只能留在填料顆粒之間的空隙中。因此，隨著溶劑的淋洗，大小不同的分子就得到分離，較大的分子先被淋洗出來(lái)，較小的分子較晚被淋洗出來(lái)。凝膠滲透色譜的優(yōu)點(diǎn)如下：

1)快速、簡(jiǎn)便、重復(fù)性好； 2)進(jìn)樣量少，可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化；

3)凝膠滲透色譜分離樣品的過(guò)程是一個(gè)物理過(guò)程；

4)能夠很好地分離蛋白質(zhì)、色素、脂肪等大分子物質(zhì)和農(nóng)藥等小分子物質(zhì)； 凝膠滲透色譜的缺點(diǎn)如下：

1)樣品不能得到完全分離； 2)溶劑用量大；

第二篇：傳質(zhì)分離工程 名詞解釋考試題庫(kù)

1.分離過(guò)程：將一股式多股原料分成組成不同的兩種或多種產(chǎn)品的過(guò)程。2.機(jī)械分離過(guò)程：原料本身兩相以上，所組成的混合物，簡(jiǎn)單地將其各相加以分離的過(guò)程。

3.傳質(zhì)分離過(guò)程：傳質(zhì)分離過(guò)程用于均相混合物的分離，其特點(diǎn)是有質(zhì)量傳遞現(xiàn)象發(fā)生。按所依據(jù)的物理化學(xué)原理不同，工業(yè)上常用的分離過(guò)程又分為平衡分離過(guò)程和速率分離過(guò)程兩類(lèi)。

4.相平衡：混合物或溶液形成若干相，這些相保持著物理平衡而共存的狀態(tài)。從熱力學(xué)上看，整個(gè)物系的自由焓處于最小狀態(tài)，從動(dòng)力學(xué)看，相間無(wú)物質(zhì)的靜的傳遞。

5.相對(duì)揮發(fā)度：兩組分平衡常數(shù)的比值叫這兩個(gè)組分的相對(duì)揮發(fā)度。6.泡點(diǎn)溫度：當(dāng)把一個(gè)液相加熱時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生氣泡時(shí)的溫度。7.露點(diǎn)溫度：當(dāng)把一個(gè)氣體冷卻時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生氣泡時(shí)的溫度。8.氣化率：氣化過(guò)程的氣化量與進(jìn)料量的比值。9.冷凝率：冷凝過(guò)程的冷凝量與進(jìn)料量的比。

10.設(shè)計(jì)變量數(shù)：設(shè)計(jì)過(guò)程需要指定的變量數(shù)，等于獨(dú)立變量總數(shù)與約束數(shù)的差。11.獨(dú)立變量數(shù)：描述一個(gè)過(guò)程所需的獨(dú)立變量的總數(shù)。12.約束數(shù)：變量之間可以建立的方程的數(shù)目及已知的條件數(shù)目。13.回流比：回流的液的相量與塔頂產(chǎn)品量的比值。

14.精餾過(guò)程：將揮發(fā)度不同的組分所組成的混合物，在精餾塔中同時(shí)多次地部分氣化和部分冷凝，使其分離成幾乎純態(tài)組成的過(guò)程。15.全塔效率：理論板數(shù)與實(shí)際板數(shù)的比值。

16.精餾的最小回流比：精餾時(shí)有一個(gè)回流比下，完成給定的分離任務(wù)所需的理論板數(shù)無(wú)窮多，回流比小于這個(gè)回流比，無(wú)論多少塊板都不能完成給定的分離任務(wù)，這個(gè)回流比就是最小的回流比。實(shí)際回流比大于最小回流比。17.理論板：離開(kāi)板的氣液兩相處于平衡的板叫做理論板。

18.萃取劑的選擇性：加溶劑時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度與未加溶劑時(shí)的相對(duì)揮發(fā)度的比值。19.萃取精餾：向相對(duì)揮發(fā)度接近于1或等于1的體系，加入第三組分P，P體系中任何組分形成恒沸物，從塔底出來(lái)的精餾過(guò)程。

20.共沸精餾：向相對(duì)揮發(fā)度接近于1或等于1的體系，加入第三組分P，P體系中某個(gè)或某幾個(gè)組分形成恒沸物，從塔頂出來(lái)的精餾過(guò)程。

21.吸收過(guò)程：按混合物中各組份溶液度的差異分離混合物的過(guò)程叫吸收過(guò)程。22.吸收因子：操作線的斜率（L/V）與平衡線的斜率（KI）的比值。23.絕對(duì)吸收率：被吸收的組分的量占進(jìn)料中的量的分率。24.熱力學(xué)效率：可逆功與實(shí)際功的比值。25.膜的定義：廣義上定義為兩相之間不連續(xù)的區(qū)間。

26.半透膜：能夠讓溶液中的一種或幾種組分通過(guò)而其他組分不能通過(guò)的這種選擇性膜叫半透膜。

27.滲透：當(dāng)用半透膜隔開(kāi)沒(méi)濃度的溶液時(shí)，純?nèi)軇┩ㄟ^(guò)膜向低高濃度溶液流動(dòng)的現(xiàn)象叫滲透。

28.反滲透：當(dāng)用半透膜隔開(kāi)不同濃度的溶液時(shí)，純?nèi)軇┩ㄟ^(guò)膜向低濃度溶液流動(dòng)的現(xiàn)象叫反滲透。

29.吸附過(guò)程：當(dāng)用多幾性的固體處理流體時(shí)，流體的分子和原子附著在固體表面上的現(xiàn)象叫吸附過(guò)程。

30.表觀吸附量：當(dāng)用M千克的多孔性的固體處理體積是V的液體時(shí)，溶液原始濃度為，吸附達(dá)到平衡時(shí)的濃度為，則表觀吸附量（每千克吸附吸附的吸附質(zhì)的量）為：C0吸附達(dá)到平衡時(shí)的濃度為C*,則表觀吸附量(每千克吸附吸附的吸質(zhì)的量)為:

第三篇：2014化工分離題庫(kù)

衢州學(xué)院化工分離復(fù)習(xí)題庫(kù)

一、填空：

1、分離作用是由于加入（分離劑）而引起的，因?yàn)榉蛛x過(guò)程是（混合過(guò)程）的逆過(guò)程。

2、固有分離因子是根據(jù)（氣液相平衡）來(lái)計(jì)算的。它與實(shí)際分離因子的差別用（板效率）來(lái)表示。

3、汽液相平衡是處理（氣液傳質(zhì)分離）過(guò)程的基礎(chǔ)。相平衡的條件是（所有相中的溫度壓力相等、每一組分的逸度也相等）。

4、為表示塔傳質(zhì)效率的大小，可用（級(jí)效率）表示。

5、對(duì)多組分物系的分離，應(yīng)將（分離要求高）或（最困難）的組分最后分離。

6、設(shè)計(jì)變量分為（固定設(shè)計(jì)變量）與（可調(diào)設(shè)計(jì)變量）。

7、.吸收過(guò)程計(jì)算各板的溫度采用（熱量衡算）來(lái)計(jì)算，而其流率分布則用（簡(jiǎn)捷計(jì)算）來(lái)計(jì)算。

8、關(guān)鍵組分的相揮發(fā)度越大，精餾過(guò)程所需的最少理論板數(shù)（越少）。

9、進(jìn)料中易揮發(fā)含量越大，精餾過(guò)程所需的最少理論板數(shù)（不變）。10.萃取精餾塔中，萃取劑是從塔（底）出來(lái)。

11.在板式塔的吸收中，原料中的平衡常數(shù)小的組分主要在塔內(nèi)（底）板被吸收。12.完成一個(gè)給定的分離要求所需功最小的過(guò)程是（可逆）。

13、從節(jié)能的角度分析難分離的組分應(yīng)放在（最后）分離。

15、分離工程操作中，分離劑可以是（能量分離劑）和（物質(zhì)分離劑）。

16、對(duì)于二元溶液的范拉爾方程，當(dāng)x1?0 時(shí)，ln?1?=(A12)，?2=(1)。

17、對(duì)于能生成二元最低恒沸物的物系來(lái)說(shuō)，x、y關(guān)系在恒沸點(diǎn)左側(cè)為（y?x），在恒沸點(diǎn)右側(cè)為（y?x）。

18、在一個(gè)塔中精餾某二元最低恒沸物時(shí)，塔頂?shù)玫降漠a(chǎn)物是（恒沸物），塔底得到的產(chǎn)物是（純組分）。

19、萃取精餾塔中，當(dāng)原料以（氣相或q=0）熱狀況加入時(shí)，精餾段與提餾段中的溶劑濃度大致相等，萃取劑將從塔（底或釜）出來(lái)。

20、單組分氣體在固體上吸附時(shí)適用于五種類(lèi)型吸附等溫線中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ種類(lèi)型的吸附理論是(BET多分子層吸附理論)，只適用于其中的第Ⅰ種類(lèi)型的吸附理論是（朗格謬爾單分子層吸附理論）。

21、在板式塔的吸收中，原料中的平衡常數(shù)小的組分主要在塔內(nèi)（底）板被吸收，吸收中平衡數(shù)大的組分主要在塔內(nèi)（頂）板被吸收。

22、分離工程分為(機(jī)械分離法)和(傳質(zhì)分離法)兩大類(lèi)。

23、對(duì)于能生成二元恒沸物的物系來(lái)說(shuō)，在恒沸點(diǎn)處氣液相兩相組成（相等）。在恒沸點(diǎn)兩側(cè)組分的揮發(fā)能力（不同或相反）。

24、用郭氏法分析，串級(jí)單元的可調(diào)設(shè)計(jì)變量為（1）。

25、根據(jù)萃取精餾原理，通常希望所選擇的萃取劑與塔頂組分形成具有（正）偏差的非理想溶液，與塔底組分形成理想溶液或具有（負(fù)）偏差的非理想溶液。

26、萃取精餾塔中，當(dāng)原料以液相加入時(shí)，則提餾段中的溶劑濃度將會(huì)因料液的加入而變得比精餾段（低），此時(shí)為了保證整個(gè)塔內(nèi)萃取劑的濃度，常將部分溶劑隨（料液）一起加入。

27、在多組分精餾過(guò)程中，由芬斯克公式計(jì)算的最少理論板數(shù)決定于兩組分的分離要求和（揮發(fā)度或相對(duì)揮發(fā)度a），與進(jìn)料組成（無(wú)關(guān)）。

28, 熱力學(xué)效率定義為（系統(tǒng)）消耗的最小功與（過(guò)程）所消耗的凈功之比。

29, 絕熱閃蒸過(guò)程，節(jié)流后的溫度（降低）。

30, 若組成為Zi的物系,∑Kixi>1,且∑KiZi>1時(shí)，其相態(tài)為（汽液兩相）31, 若組成為Zi的物系,Kixi>1時(shí)其相態(tài)為（過(guò)冷液相）32, 若組成為Zi的物系,∑KiZi>1時(shí)，其相態(tài)為（過(guò)熱氣相）33, 傳質(zhì)分離過(guò)程分為（平衡分離過(guò)程）和（速率控制過(guò)程）兩大類(lèi)。34, 分離劑可以是（能量）和（物質(zhì)）。

35, 非清晰分割法假設(shè)各組分在塔內(nèi)的分布與在（全回流）時(shí)分布一致。35, 采用液相進(jìn)料的萃取精餾時(shí)，要使萃取劑的濃度在全塔內(nèi)為一恒定值，所以在（進(jìn)料時(shí)補(bǔ)加一定的萃取劑）。

36, 當(dāng)原溶液為非理想型較強(qiáng)的物系，則加入萃取劑起（稀釋?zhuān)┳饔谩?7, 要提高萃取劑的選擇性，可（增大）萃取劑的濃度。

38, 對(duì)多組分吸收，當(dāng)吸收氣體中關(guān)鍵組分為重組分時(shí)，可采用（吸收蒸出塔）的流程。

39,在塔頂和塔釜同時(shí)出現(xiàn)的組分為（分配組分）。

40，在多組分精餾計(jì)算中為了給嚴(yán)格計(jì)算提供初值，通常用（清晰分割）或（非清晰分割）方法進(jìn)行物料預(yù)分布。

41常用吸附劑有（硅膠），（活性氧化鋁），（活性炭）。

42對(duì)多組分物系的分離，應(yīng)將（分離要求高）或（最困難）的組分最后分離。43熱力學(xué)效率定義為（系統(tǒng)）消耗的最小功與（過(guò)程）所消耗的凈功之比。44分離最小功是分離過(guò)程必須消耗能量的下限它是在分離過(guò)程（可逆）時(shí)所消耗的功。

45在相同的組成下，分離成純組分時(shí)所需的功（大于）分離成兩個(gè)非純組分時(shí)所需的功。

二、選擇題

1.下列哪一個(gè)是速率分離過(guò)程（c）a.蒸餾 b.吸收 c.膜分離 d.離心分離

2、下列哪一個(gè)是機(jī)械分離過(guò)程（d）a.蒸餾 b.吸收 c.膜分離 d.離心分離

3、氣液兩相處于平衡時(shí)（c）

a.兩相間組份的濃度相等 b.只是兩相溫度相等 c.兩相間各組份的逸度相等 d.相間不發(fā)生傳質(zhì)

4、當(dāng)把一個(gè)氣相冷凝時(shí)，開(kāi)始產(chǎn)生液滴的點(diǎn)叫作（a）a.露點(diǎn)b.臨界點(diǎn)c.泡點(diǎn)d.熔點(diǎn)

5、閃蒸是單級(jí)蒸餾過(guò)程，所能達(dá)到的分離程度（b）

a.很高b.較低c.只是冷凝過(guò)程，無(wú)分離作用d.只是氣化過(guò)程，無(wú)分離作用

6、當(dāng)蒸餾塔的回流比小于最小的回流比時(shí)（c）

a.液相不能氣化b.不能完成給定的分離任務(wù)c.氣相不能冷凝d.無(wú)法操作

7、如果二元物系,γ1>1,γ2>1,則此二元物系所形成的溶液一定是（a）a.正偏差溶液b.理想溶液c.負(fù)偏差溶液d.不確定

8、下列哪一個(gè)不是均相恒沸物的特點(diǎn)（d）a.氣化溫度不變b.氣化時(shí)氣相組成不變 c.活度系數(shù)與飽和蒸汽壓成反比d.冷凝可以分層

9、下列哪一個(gè)不是吸收的有利條件（a）

a.提高溫度b.提高吸收劑用量c.提高壓力d.減少處理的氣體量

10、平衡常數(shù)較小的組分是（d）

a.難吸收的組分b.最較輕組份c.揮發(fā)能力大的組分d.吸收劑中的溶解度大

11、吸收塔的汽、液相最大負(fù)荷處應(yīng)在（a）a.塔的底部b.塔的中商c.塔的頂部

12、對(duì)一個(gè)恒沸精餾過(guò)程，從塔內(nèi)分出的最低溫度的恒沸物（b）a.一定是做為塔底產(chǎn)品得到b.一定是為塔頂產(chǎn)品得到 c.可能是塔項(xiàng)產(chǎn)品，也可能是塔底產(chǎn)品d.視具體情況而變 13.對(duì)兩個(gè)不同純物質(zhì)來(lái)說(shuō)，在同一溫度壓力條件下汽液相平衡K值越大，說(shuō)明該物質(zhì)費(fèi)點(diǎn)（a）

a.越低b.越高c.不一定高，也不一定低 14.系統(tǒng)溫度大于露點(diǎn)時(shí)，體系處于（b）a.飽和液相b.過(guò)熱氣相c.飽和氣相d.氣液兩相 15.等含節(jié)流之后（d）

a.溫度提高b.壓力提高c.有氣化現(xiàn)象發(fā)生,壓力提高 d.壓力降低，溫度也降低

16.A、B兩組份的相對(duì)揮發(fā)度αAB越?。╞）a.A、B兩組份越容易分離b.A、B兩組分越難分離

c.A、B兩組分的分離難易與越多，d.原料中含輕組分越多，所需的越少 17.當(dāng)蒸餾塔的在全回流操作時(shí)，下列哪一描述不正確（d）

a.所需理論板數(shù)最小b.不進(jìn)料c.不出產(chǎn)品d.熱力學(xué)效率高 b.恒摩爾流不太適合d.是蒸餾過(guò)程

18.吉利蘭關(guān)聯(lián)圖，關(guān)聯(lián)了四個(gè)物理量之間的關(guān)系，下列哪個(gè)不是其中之一（d）

a.最小理論板數(shù)b.最小回流比c.理論版d.壓力

19.如果二元物系，γ1<1,γ2<1,則此二元物系所形成的溶液一定是（c）a.正偏差溶液b.理想溶液c.負(fù)偏差溶液d.不確定

20.如果二元物系，γ1=1,γ2=1，,則此二元物系所形成的溶液一定是（b）a.正偏差溶液b.理想溶液c.負(fù)偏差溶液d.不確定 24.關(guān)于萃取精餾塔的下列描述中，那一個(gè)不正確（b）

a.氣液負(fù)荷不均，液相負(fù)荷大b.回流比提高產(chǎn)品純度提高 c.恒摩爾流不太適合d.是蒸餾過(guò)程

25.萃取塔的汽、液相最大的負(fù)荷處應(yīng)在（a）a.塔的底部b.塔的中部c.塔的項(xiàng)部

26.如果二元物系有最低壓力恒沸物存在，則此二元物系所形成的溶液一定是（c）

a.正偏差溶液b.理想溶液c.負(fù)偏差溶液d.不一定 27.下列哪一個(gè)不是影響吸收因子的物理量（d）a.溫度b.吸收劑用量c.壓力d.氣體濃度 28.易吸收組分主要在塔的什么位置被吸收（c）a.塔頂板b.進(jìn)料板c.塔底板 29.平均吸收因子法（c）

a.假設(shè)全塔的溫度相等b.假設(shè)全塔的壓力相等c.假設(shè)各板的吸收因子相等 30.如果二元物系有最高恒沸物存在，則此二元物系所形成的溶液一定是（c）

a.正偏差溶液b.理想溶液c.負(fù)偏差溶液d.不一定

三、問(wèn)答題：

1、精餾過(guò)程全回流操作特點(diǎn)？

①不進(jìn)料也不出料；②無(wú)精餾段與提餾段之分；③兩板之間任一截面上上升蒸汽組成與下降液相組成相等；④達(dá)到指定分離程度所需的理論板數(shù)最少。

2、反應(yīng)精餾的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）產(chǎn)物一旦生成立即移出反應(yīng)區(qū)；（2）反應(yīng)區(qū)反應(yīng)物濃度高，生產(chǎn)能力大；（3）反應(yīng)熱可由精餾過(guò)程利用；（4）節(jié)省設(shè)備投資費(fèi)用；（5）對(duì)于難分離物系通過(guò)反應(yīng)分離成較純產(chǎn)品。

3、工藝角度簡(jiǎn)述萃劑的選擇原則。

a.容易再生，即不起化學(xué)反應(yīng)、不形成恒沸物、P沸點(diǎn)高； b.適宜的物性，互 溶度大、穩(wěn)定性好；c.價(jià)格低廉，來(lái)源豐富。

4、吸附過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)。

a.選擇性高；b.吸附速度快，過(guò)程進(jìn)行的完全；c.常壓壓操作，操作費(fèi)用與投資費(fèi)用少。

5、請(qǐng)敘述板式塔中實(shí)際板和理論板的差異。

(1)、理論板假定離開(kāi)該板的汽、液兩相達(dá)到平衡。

(2)、理論板上相互接觸的汽液兩相完全混合，板上液相濃度均一，等于離開(kāi)該板溢流液的濃度。

(3)、實(shí)際板上汽液兩相存在不均勻流動(dòng)，停留時(shí)間有明顯差異。

(4)、實(shí)際板存在霧沫夾帶、漏液和液相夾帶泡沫現(xiàn)象。

6、恒沸劑回收的方法一般有以下幾 種：

① 冷卻分層;② 萃取;③不同壓力下精餾;④ 二次共沸精餾;⑤ 化學(xué)方法。

7、閃蒸過(guò)程主要分為哪兩種典型類(lèi)型？ 該兩種類(lèi)型有何異同？ 要點(diǎn)：閃蒸過(guò)程主要分為等溫閃蒸和絕熱閃蒸過(guò)程； 都是閃蒸過(guò)程

等溫閃蒸：進(jìn)料溫度=閃蒸溫度，Q≠0，進(jìn)料壓力>閃蒸壓力 絕熱閃蒸：進(jìn)料溫度>閃蒸溫度，Q=0，進(jìn)料壓力>閃蒸壓力 8.萃取精餾過(guò)程中，萃取劑的作用是什么？萃取精餾過(guò)程與恒沸精餾過(guò)程有何區(qū)別? 要點(diǎn)：萃取劑的作用：通過(guò)稀釋原溶液和分別與原溶液組分的相互作用力不同 使原溶液組分間的相對(duì)揮發(fā)度發(fā)生改變。

區(qū)別：恒沸精餾在改變相對(duì)揮發(fā)度的同時(shí)還要與原溶液組分生成恒沸物；

恒沸精餾的能耗一般比萃取精餾大；

恒沸精餾更適用于分離熱敏性物料；

恒沸精餾可連續(xù)操作，也可間歇操作，萃取精餾一般只能連續(xù)操作。

9.簡(jiǎn)述精餾過(guò)程最小回流時(shí)的特點(diǎn)。

最小回流比是餾的極限情況之一，此時(shí)，未完成給定的分離任務(wù)，所需要理論經(jīng)板數(shù)無(wú)窮多，如果回流比小于最小回流比，則無(wú)論多少理論板數(shù)也不能完成給定的分離任務(wù)。

10.從熱力學(xué)角度簡(jiǎn)述萃取劑的選擇原則。

萃取應(yīng)能使的體系的相對(duì)揮發(fā)度提高，即與塔組分形成正偏差，與塔組分形成負(fù)偏差或者理想溶液。

11、有一烴類(lèi)混合物送入精餾裝置進(jìn)行分離，進(jìn)料組成和相對(duì)揮發(fā)度a值如下，現(xiàn)有A、B兩種方案可供選擇，你認(rèn)為哪種方案合理？為什么？

異丁烷

正丁烷

戊烷

摩爾%

a值

1.24

1.00

0.34

由于正丁烷和異丁烷是體系中最難分的組份，應(yīng)放在最后分離；進(jìn)料中戊烷含量高，應(yīng)盡早分出。

所以方案B是合理的。

12、吸附劑的選擇原則。a.選擇性高； b.比表面積； c.有一定的機(jī)械強(qiáng)度；

d.有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。

四、計(jì)算題：

1、試求氨仿（1）— 乙醇（2）在共沸溫度為55℃時(shí)的共沸組成和總壓力。（下式中t的單位是℃；P的單位是mmHg）

已知：

2ln?1?x2(0.59?1.66x1)

ln?2?x12(1.42?1.66x2)0lgP1?6.90328?1152.051163.00

lgP2?6.46827?

227?t231.48?t

2、含有80%(mol)醋酸乙酯(A)和20%乙醇(E)的二元物系，液相活度系數(shù)用Van Laar方程計(jì)算，AAE=0.144，AEA=0.170。試計(jì)算在101.3kPa壓力下的泡點(diǎn)溫度。（設(shè)T=350K）

安托尼方程為：

.50

醋酸乙酯：lnPA?21.0444?2790S?T?57.15?

(PS：Pa ；T：K)

.98

乙醇：lnPE?23.8047?3803S?T?41.68?

3, 要求在常壓下分離環(huán)己烷a.（沸點(diǎn)80.8℃）和苯b.（沸點(diǎn)80.2℃），它們的恒沸組成為苯0.502（摩爾分?jǐn)?shù)），共沸點(diǎn)77.4℃，現(xiàn)以丙酮為恒沸劑進(jìn)行恒沸精餾，丙酮與環(huán)己烷形成恒沸物，共沸組成為0.60（環(huán)己烷摩爾分?jǐn)?shù)），若希望得到幾乎純凈的苯，試計(jì)算： ①所需恒沸劑量。

②塔頂、塔釜餾出物量各為多少。（以100kmol/h進(jìn)料計(jì)）

4,一輕烴混合物進(jìn)行精餾塔的計(jì)算，已經(jīng)求得最小回流比Rm=1.45,最小理論板數(shù)Nm=8.6,如果實(shí)際回流比為R=1.25Rm,全塔平均板效率為n＝0.60，求所需最小塔板板數(shù)。(用埃特及Eduljec公司計(jì)算:Y=0.75-0.75X0.5668)

5.某一分離組分B和C的連續(xù)精餾塔，其進(jìn)料流量為100kmol/h，塔頂采用全凝器冷凝。泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料組成和相對(duì)揮發(fā)度如下：

組分 A B C D 組成xF%（mol分?jǐn)?shù)）21 22 34 23 αij 3.44 2.30 1.00 0.87 要求餾出液中B組分回收率0.997，釜液中C組分回收率0.996，實(shí)際回流比為最小回流比的1.8倍。

（1）試用清晰分割法確定餾出液和釜液的流量和組成（摩爾分?jǐn)?shù)）；（2）用簡(jiǎn)捷法計(jì)算所需理論塔板數(shù)；（最小回流比為1.15）；（3）確定適宜的進(jìn)料板位置。

6.某原料氣組成如下：

組分

CH4

C2H6

C3H8 i-C4H10 n-C4H10 i-C5H12 n-C5H12

n-C6H14 y0(摩爾分率)0.765 0.045 0.035

0.025

0.045 0.015

0.025

0.045 先擬用不揮發(fā)的烴類(lèi)液體為吸收劑在板式塔吸收塔中進(jìn)行吸收，平均吸收溫度為38℃，壓力為1.013Mpa，如果要求將i-C4H10回收85%。試求：(1)(2)(3)(4)

為完成此吸收任務(wù)所需的最小液氣比。

操作液氣比為組小液氣比的1.1倍時(shí)，為完成此吸收任務(wù)所需理論板數(shù)。

各組分的吸收分率和離塔尾氣的組成。求塔底的吸收液量

第四篇：化工分離 心得

讀《現(xiàn)代分離技術(shù)》的心得

近年來(lái)，“分離工程”和“新型分離技術(shù)”已經(jīng)被各個(gè)高等院校作為化學(xué)工程與工藝、制藥工程、生物工程和食品工程等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)課。所以，在讀這本書(shū)之前，我——作為化工專(zhuān)業(yè)的一名學(xué)生，已經(jīng)學(xué)過(guò)《化工分離工程》的一些相關(guān)知識(shí)。通讀完這本書(shū)后，發(fā)現(xiàn)《現(xiàn)代分離技術(shù)》這本書(shū)將分離工程和新型分離技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行融合的同時(shí)，又添加了反映該學(xué)科最新進(jìn)展的內(nèi)容。我認(rèn)為，它與《化工分離工程》最不同的地方是：《化工分離工程》強(qiáng)調(diào)將工程與工藝相結(jié)合，側(cè)重介紹精餾單元，還討論了其他常見(jiàn)的分離技術(shù)和分離的節(jié)能問(wèn)題。而《現(xiàn)代分離技術(shù)》在闡述傳統(tǒng)多組分精餾的同時(shí)，著重介紹各種新型分離單元的基本原理、相關(guān)設(shè)備、應(yīng)用實(shí)例和進(jìn)展情況。特別是對(duì)應(yīng)用實(shí)例的介紹，激發(fā)我將相關(guān)的分離技術(shù)聯(lián)系到實(shí)際，幫助我更好地了解該技術(shù)。通讀完《現(xiàn)代分離技術(shù)》不僅有利于我對(duì)已學(xué)知識(shí)的回顧，還讓對(duì)新型分離技術(shù)有一些新的了解。但由于我自身的知識(shí)水平和認(rèn)識(shí)水平有限，對(duì)書(shū)中所講述的知識(shí)所學(xué)不多，且難免對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)仍存在困惑，現(xiàn)就一些主要的內(nèi)容來(lái)講述下我從《現(xiàn)代分離技術(shù)》這本書(shū)中的所得：

第一點(diǎn)，關(guān)于料液的預(yù)處理與固液分離——這一章是《化工分離工程》中所沒(méi)有的。預(yù)處理的主要目的是為了改善料液中非均相組分的分布特性及料液的流動(dòng)特性，以利于非均相物系的分離，同時(shí)還除去一些對(duì)下游分離操作有影響的雜質(zhì)，使后續(xù)的分離提純過(guò)程能順利進(jìn)行。其實(shí)在《化工分離工程》的課程上，也曾被貫徹過(guò)程預(yù)處理的概念，只是不曾注意。一提到預(yù)處理，想到的無(wú)非是過(guò)濾或沉降、離心分離等基本單元。而從本書(shū)中，我則學(xué)到了預(yù)處理的另外3種方式：加熱、凝聚和絮凝。加熱是發(fā)酵液預(yù)處理最簡(jiǎn)單、最常用的方法。它可以有效降低液體粘度，從而改善固-液分離條件，使固液分離變得容易。同時(shí)在適當(dāng)溫度和受熱時(shí)間下可使蛋白質(zhì)凝聚，形成較大顆粒的凝聚物，進(jìn)一步改善料液的特性。在生物工程中，加熱方式應(yīng)用較多；凝聚是指在特定電解質(zhì)作用下，破壞懸浮固形顆粒、菌體和蛋白質(zhì)等膠體粒子的分散狀態(tài)，使膠體粒子聚集的過(guò)程。解釋凝聚微觀機(jī)理的模型是擴(kuò)散雙電層模型；絮凝是指使用絮凝劑（通常是天然或合成的大分子聚電解質(zhì)），在懸浮粒子之間產(chǎn)生架橋作用而使膠粒形成粗大的絮凝團(tuán)的過(guò)程。完成料液預(yù)處理之后才是應(yīng)用過(guò)濾或沉降、離心分離等操作單元來(lái)實(shí)現(xiàn)固液分離的過(guò)程。此外讀完這一章，更提醒我要學(xué)會(huì)將學(xué)科知識(shí)進(jìn)行融合貫通，因?yàn)樾跄湍凼恰赌z體化學(xué)》中學(xué)過(guò)的知識(shí)。（每一個(gè)單元操作的進(jìn)料都要滿足相應(yīng)的工藝規(guī)格，因此，一般都有原料的預(yù)處理過(guò)程，其實(shí)質(zhì)上也可看成一步單元操作。）

第二點(diǎn)，關(guān)于新型萃取技術(shù)。《現(xiàn)代分離技術(shù)》主要介紹的新型萃取技術(shù)包括雙水相萃取和超臨界萃取。對(duì)于超臨界萃取，由于報(bào)道的文獻(xiàn)較多而且有接觸過(guò)，所以對(duì)該技術(shù)的了解較多。對(duì)于雙水相萃取則較陌生，所以認(rèn)真琢磨了一番。雙水相萃取是利用被萃取物質(zhì)在互不相溶的兩個(gè)水相中的分配系數(shù)不同，從而實(shí)現(xiàn)萃取的過(guò)程。不過(guò)由于自身知識(shí)水平和認(rèn)識(shí)水平有限，對(duì)于雙水相體系的形成和待分離物質(zhì)在雙水相中的分離理論仍是一知半解。還有關(guān)于雙水相萃取后的組分如何從水相中分離出來(lái)，我依然困惑不解盡管我已經(jīng)仔細(xì)閱讀過(guò)《現(xiàn)代分離技術(shù)》在這一章中的闡述。（蒸發(fā)濃縮再低溫結(jié)晶就是可行方法之一）

第三點(diǎn)，薄層色譜、柱色譜和紙色譜。色譜法是分離、提純和鑒定有機(jī)化合物的重要方法。它是一種物理的分離方法，其分離原理是利用分析試樣各組分在不相混溶并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩相（流動(dòng)相和固定相）中的溶解度的不同，或在固定相上的物理吸附程度的不同等而使各組分分離。色譜法主要幫助解決像天然色素、蛋白質(zhì)、氨基酸、生物代謝產(chǎn)物和激素等的分離和分析。通讀《現(xiàn)代分離技術(shù)》在這一章中的闡述，我認(rèn)為薄層色譜和紙色譜側(cè)重用于物質(zhì)分離后的分析，它們并不適合于實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離過(guò)程。而柱色譜則不僅可用于實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離后的分析還可以用于物質(zhì)的（工業(yè)規(guī)模的）分離過(guò)程。

最后一點(diǎn)是關(guān)于結(jié)晶和沉淀——在讀到結(jié)晶的章節(jié)時(shí)引發(fā)的思考。結(jié)晶和沉淀同樣是從液相或氣相中形成固相的過(guò)程，它們有怎樣的區(qū)別？讀完《現(xiàn)代分離技術(shù)》后，我得到以下結(jié)論：結(jié)晶過(guò)程中得到的晶體是具有整齊的幾何外形，固定熔點(diǎn)和各向異性的固態(tài)物質(zhì)，組成晶體的單位原子、分子或離子具有規(guī)律的排列（正確）。而沉淀得到的是無(wú)定形的固體粒子，其內(nèi)部的組成單位是無(wú)規(guī)則排列的（不同意你的觀點(diǎn)，沉淀有可能得到晶體！結(jié)晶是某物質(zhì)的濃度達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)從溶液中析出的過(guò)程。而沉淀是由于溶解度太小而析出的過(guò)程。它們?nèi)芤后w系的熱力學(xué)情況是不同的?。?。而且與沉淀相比，結(jié)晶中得到的晶體往往具有較高的純度（結(jié)晶可能含有結(jié)晶水，另外在結(jié)晶過(guò)程中會(huì)挾帶其它的物質(zhì)，并影響其純度。因此，該觀點(diǎn)不十分正確，結(jié)晶產(chǎn)物的純度受濃縮液純度的影響很大。）。讀完《現(xiàn)代分離技術(shù)》這本書(shū)后，盡管學(xué)了點(diǎn)東西，不過(guò)我最大的體會(huì)就是本人的知識(shí)水平亟待提高，還有很多知識(shí)需要花時(shí)間和心思去學(xué)習(xí)。（共勉?。?/p>

第五篇：化工分離工程

化工分離工程

第一章 緒論 1.1概述

1.1.1 分離過(guò)程的發(fā)展與分類(lèi)

隨著世界工業(yè)的技術(shù)革命與發(fā)展,特別是化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)盡管化工產(chǎn)品種類(lèi)繁多,但生產(chǎn)過(guò)程的設(shè)備往往都可以認(rèn)為是由反應(yīng)器、分離設(shè)備和通用的機(jī)、泵、換熱器等構(gòu)成。其中離不開(kāi)兩類(lèi)關(guān)鍵操作: 一是反應(yīng)器,產(chǎn)生新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,其為化工生產(chǎn)的核心;于是研究化學(xué)工業(yè)中具有共同性的過(guò)程和設(shè)備的規(guī)律,并將之運(yùn)用于生產(chǎn)的“化學(xué)工程”這一 學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。

分離過(guò)程可分為機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大類(lèi)。機(jī)械分離過(guò)程的對(duì)象都是兩相或兩相以上的非均相混合物,只要用簡(jiǎn)單的機(jī)械方法就可將兩相分離,而兩相間并無(wú)物質(zhì)傳遞現(xiàn)象發(fā)生傳質(zhì)分離過(guò)程的特點(diǎn)是相間傳質(zhì),可以在均相中進(jìn)行,也可以在非均相中進(jìn)行。傳統(tǒng)的單元操作中,蒸發(fā)、蒸餾、吸收、吸附、萃取、浸取、干燥、結(jié)晶等單元操作大多在兩相中進(jìn)行。依據(jù)處于熱力學(xué)平衡的兩相組成不相等的原理,以每一級(jí)都處于平衡態(tài)為手段,把其他影響參數(shù)均歸納于效率之中,使其更符合實(shí)際。它的另一種工程處理方法則是把現(xiàn)狀和達(dá)到平衡之間的濃度梯度或壓力梯度作為過(guò)程的推動(dòng)力,而把其他影響參數(shù)都?xì)w納于阻力之中,傳遞速率就成為推動(dòng)力與阻力的商了。上述兩種工程處理方法所描述的過(guò)程,都稱(chēng)作平衡級(jí)分離過(guò)程。分離行為在單級(jí)中進(jìn)行時(shí),往往著眼于氣相或液相中粒子、離子、分子以及分子微團(tuán)等在場(chǎng)的作用下遷移速度不同所造成的分離。熱擴(kuò)散、反滲透、超過(guò)濾、電滲析及電泳等分離過(guò)程都屬此類(lèi),稱(chēng)速率控制分離過(guò)程,都是很有發(fā)展?jié)摿Φ男路蛛x方法。綜上所述,分離過(guò)程得以進(jìn)行的基礎(chǔ)是在“場(chǎng)”的存在下,利用分離組分間物理或化學(xué)性質(zhì)的差異,并采用工程手段使之達(dá)到分離。顯然,構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、高效節(jié)能的分離設(shè)備將是分離過(guò)程得以實(shí)施乃至完成的保證。

1.1.2 分離過(guò)程的地位

廣泛的應(yīng)用、科技的發(fā)展、環(huán)境的需要都說(shuō)明分離過(guò)程在國(guó)計(jì)民生中所占的地位和作用,并展示了分離過(guò)程的廣闊前景:現(xiàn)代社會(huì)離不開(kāi)分離技術(shù),分離技術(shù)發(fā)展于現(xiàn)社會(huì)。

1.2 分離分子

組分 i和J的通用分高因一fαl11為二組分在嚴(yán)品l中的摩爾分率的比値除以在產(chǎn)品2中的比值。顯然，r的單位可以用組分的質(zhì)量分率、摩爾流量或質(zhì)量流量,其所得的分離因子值不變。1.3過(guò)程開(kāi)發(fā)及方法

(1)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)研究:針對(duì)項(xiàng)目的應(yīng)用性基礎(chǔ)研究和工藝特征研究,以實(shí)驗(yàn)室研究為主體

(2)過(guò)程研究:進(jìn)行工藝、產(chǎn)品、設(shè)備等的工程放大試驗(yàn),包括模型試驗(yàn)、徽型中試、中間試驗(yàn)、原型裝置試驗(yàn)及工業(yè)試驗(yàn)的全部過(guò)程或部分過(guò)程。

(3)工程研究:包括技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、概念設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)模型、放大技術(shù)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等 所以,化工新技術(shù)開(kāi)發(fā)不外乎三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié):概念形成到課題的選定、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)論證(可行性)和放大技術(shù)。其中,放大技術(shù)是研究開(kāi)發(fā)的核心。1.逐級(jí)經(jīng)驗(yàn)放大

其基本步驟是:進(jìn)行小試,確定操作條件和設(shè)備形式,以及可望達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。確定的依據(jù)是最終產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和成本,并不考慮過(guò)程的機(jī)理。小試之后進(jìn)行規(guī)模稍大的中試,以確定設(shè)備尺寸放大后的影響(放大效應(yīng)),然后才能放大到工業(yè)規(guī)模的大型裝置。

2.數(shù)學(xué)模型方法

此法基于對(duì)過(guò)程本質(zhì)的深刻理解,將復(fù)雜過(guò)程分解為多個(gè)較簡(jiǎn)單的子過(guò)程,再根據(jù)研究的目的進(jìn)行合理簡(jiǎn)化,得出物理模型。

1.4 分離方法的選擇 1可行性

要選擇合適的分離方法,首先應(yīng)考查它的可行性。也就是說(shuō),應(yīng)用該方法是否可能獲得所期望的結(jié)果。通過(guò)可行性判斷,可以篩選合適的分離方法。

第二章 精餾

蒸餾（Distillation）：借助液體混合物中各組分揮發(fā)性的差異而進(jìn)行分離的一種操作方法。簡(jiǎn)單蒸餾（simple distillation)：混合液受熱部分汽化，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入冷凝器種冷凝，分批收

集不同組成的餾出液產(chǎn)品。

平衡蒸餾（equilibrium distillation)：釜內(nèi)液體混合物被部分汽化，使氣相與液相處于平衡狀態(tài)，然后將氣相與液相分開(kāi)，是一種單級(jí)蒸餾操作。

精餾（rectification)：液體混合物多次進(jìn)行部分冷凝或部分汽化后，最終可以在氣相中得到較純的易揮發(fā)組分，而在液相中得到較純的難揮發(fā)組分。精餾計(jì)算：物料衡算，熱量衡算，相平衡關(guān)系

計(jì)算方法：雙組份常用圖解法；多組分常用簡(jiǎn)捷法、嚴(yán)格計(jì)算法 普通精餾不適用下列物料的分離：

（1）待分離組分間的相對(duì)揮發(fā)度很接近于1。此時(shí)，它們的分離需要很多理論板數(shù)和很大的回流比，因此設(shè)備投資和操作費(fèi)用很大，不經(jīng)濟(jì)。一般認(rèn)為，當(dāng)分離所需的理論板數(shù)大于100時(shí)，精餾已不適用。

（2）待分離組分形成恒沸物，此時(shí)相對(duì)揮發(fā)度等于1，平衡的汽液兩相組成一樣，普通精餾無(wú)法實(shí)現(xiàn)分離。

（3）待分離物料是熱敏性的，或是在高溫下易發(fā)生聚合、結(jié)垢、分解等不良反應(yīng)的。（4）待回收的組分是難揮發(fā)組分，且在料液中含量很低。此時(shí)能量消耗太大，不經(jīng)濟(jì)。理論板、板效率和填料的理論板當(dāng)量高度

理論板：進(jìn)入該板的不平衡的物流發(fā)生了充分的接觸傳質(zhì)，離開(kāi)了兩相的物流間達(dá)到了平衡；在該板上發(fā)生傳質(zhì)接觸的汽液兩相各自完全混合，板上各點(diǎn)的汽相和液相濃度各自一樣；該板上充分接觸后的汽液兩相實(shí)現(xiàn)了機(jī)械上的完全分離，離開(kāi)該板的汽流中不夾帶霧滴，液流中不夾帶氣泡，也不存在漏液。板效率： EMV?yj?yj?1y*j?yj?1

式中，分子為汽相經(jīng)實(shí)際板接觸傳質(zhì)后的增濃值；分母則為經(jīng)理論板后的增濃值；效率為兩者之比值。

點(diǎn)效率、莫夫里板效率（干板效率）、濕板效率、總板效率

理論板數(shù)只與相平衡關(guān)系、規(guī)定的分離要求和精餾操作參數(shù)（進(jìn)料熱狀況、回流比和液氣比）有關(guān)，表征物料達(dá)到規(guī)定分離要求的難易。系統(tǒng)物性對(duì)板效率的影響

液相粘度：粘度高產(chǎn)生的氣泡大，兩相接觸差，液相擴(kuò)散系數(shù)小，效率低； 相對(duì)揮發(fā)度：相對(duì)揮發(fā)度大則氣相溶解度低，液相阻力大，板效率低； 表面張力：表面張力對(duì)板效率影響相當(dāng)小。

二元精餾計(jì)算

圖解法：在x－y圖上作出平衡線和操作線、對(duì)角線和曲，精餾段在 精餾段操作線與平衡線之間畫(huà)得的梯級(jí)即為精餾段的理論板數(shù)，在提餾段操作線與平衡線畫(huà)出的梯級(jí)數(shù)為提餾段的理論板數(shù)。汽液平衡關(guān)系；相鄰兩板之間汽液兩相組成的操作關(guān)系；原料液的組成；進(jìn)料熱狀況；操作回流比；分離程度 精餾段

各組分的摩爾汽化焓相等； 氣液接觸時(shí)因溫度不同而交換的的顯熱可以忽略不計(jì)；塔的熱損失可以忽略不計(jì) 操作線方程 y?(R1)x?()xD R?1R?1提餾段操作線方程 y?(VB?11)x?()xB VBVBFeed stage considerations 冷液進(jìn)料、飽和液體、氣液混合進(jìn)料、飽和蒸汽進(jìn)料、過(guò)熱蒸汽進(jìn)料 進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q：q?飽和蒸汽的摩爾焓－原料的摩爾焓

飽和蒸汽的摩爾焓－飽和液體的摩爾焓q線方程：y?(qz)x?(F)q?1q?1平衡級(jí)與進(jìn)料板位置的確定

精餾的簡(jiǎn)捷計(jì)算（多組分精餾）

關(guān)鍵組分：進(jìn)料中按要求選取的兩個(gè)組分（大多是揮發(fā)度相鄰的兩個(gè)組分它們對(duì)物料的分離起控制作用。揮發(fā)度大的稱(chēng)為輕關(guān)鍵組分（LK），它在塔釜中的濃度必須加以控制，不能大于某個(gè)規(guī)定值；兩組分中揮發(fā)度大的稱(chēng)為重關(guān)鍵組分（HK），為達(dá)到分離要求，它在塔頂產(chǎn)品中的含量必須加以控制。料液中比輕關(guān)鍵組分更易揮發(fā)的組分為輕非關(guān)鍵組分（LNK），簡(jiǎn)稱(chēng)為輕組分；比重關(guān)鍵組分更難揮發(fā)的組分稱(chēng)為重非關(guān)鍵組分（HNK），簡(jiǎn)稱(chēng)為重組分。

在多組分精餾中，只在塔頂或塔釜出現(xiàn)的組分為非分配組分；而在塔頂和塔釜均出現(xiàn)的組分則為分配組分。LK和HK肯定同時(shí)在塔頂和塔釜出現(xiàn)，是當(dāng)然的分配組分。多組分精餾過(guò)程特性：

對(duì)二組分精餾，設(shè)計(jì)變量值被確定后，很容易用物料衡算式，汽液平衡式和熱量衡算式從塔的任何一端出發(fā)作逐板計(jì)算，無(wú)需進(jìn)行試差。

但在多組分精餾中，由于不能指定餾出液和釜液的全部組成，要進(jìn)行逐板計(jì)算，必須先假設(shè)一端的組成，然后通過(guò)反復(fù)試差求解。

精餾塔的分離要求通常有兩個(gè)，它們可以是產(chǎn)品的純度和流量（或回收率），但至少有一個(gè)應(yīng)是純度。多組分精餾與二組分精餾在含量分布上的區(qū)別：

在多組分精餾中，關(guān)鍵組分的含量分布有極大值；非關(guān)鍵組分通常是非分配的，即重組分通常僅出現(xiàn)在釜液中，輕組分僅出現(xiàn)在餾出液中；重、輕非關(guān)鍵組分分別在進(jìn)料板下、上形成幾乎恒濃的區(qū)域；全部組分均存在于進(jìn)料板上，但進(jìn)料板含量不等于進(jìn)料含量，塔內(nèi)各組分的含量分布曲線在進(jìn)料板處是不連續(xù)的。

在精餾塔中，溫度分布主要反映物流的組成，而總的級(jí)間流量分布則主要反映了熱量衡算的限制。最小理論板數(shù)Nmin：精餾塔在操作過(guò)程中，將塔頂蒸氣全部冷凝，其凝液全部返回塔頂作為回流，稱(chēng)此操作為全回流(total reflux)，回流比R為無(wú)窮大(R=∞)。此時(shí)通常不進(jìn)料，塔頂、塔底不采出。故精餾塔內(nèi)氣、液兩相流量相等，L = V，兩操作線斜率均為1，并與對(duì)角線重合。由于全回流操作時(shí)，使每塊理論板分離能力達(dá)到最大，完成相同的分離要求，所需理論板數(shù)最少，并稱(chēng)其為最小理論板數(shù)Nmin。芬斯克方程

lg[(Nmin?xAx)D/(A)W]xBxB

lg?ABNmin?LK,D??HK,Wlg[](1??LK,D)(1??HK,W)?lg?LK?HK最小回流比Rmin：Rmin?xD?ye

ye?xe?iBxFi?1?q?i?iB??恩特伍德方程（估算最小回流比）：

?iBxDiRm???1i?iB??適宜回流比

??R?Rmin?0.5668?N?Nmin?0.75?1??吉利蘭關(guān)聯(lián)式：??

N?1R?1??????多組分精餾的FUG簡(jiǎn)捷計(jì)算方法

①首先用芬斯克方程計(jì)算最少理論板數(shù)；②計(jì)算給定條件下的最小回流比；③應(yīng)用吉利蘭經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式估算所需理論板數(shù)。

FUG法適合于新塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，習(xí)慣需要指定以下三個(gè)變量：實(shí)際回流流率與最小回流流率之比；參考組分（通常是重關(guān)鍵組分）的切割程度；另一組分（通常為輕關(guān)鍵組分）的切割程度。精餾的簡(jiǎn)捷計(jì)算例題-見(jiàn)課件

嚴(yán)格的多組分精餾計(jì)算 精餾的定態(tài)數(shù)學(xué)模型

MESH方程：組分物料衡算（M），相平衡關(guān)聯(lián)（E），摩爾分率加和歸一（S），熱量衡算（H）組分物料衡算（M）方程： uij+wij+lij+vij-vi,j+1-li,j-1-fij=0(i=1,?,c;j=1,?,N)

Lj相平衡關(guān)聯(lián)（E方程）：(i=1,?,c;j=1,?,N)

vij?KijVjlij?L??V??Fijijilijvijfijj?16

摩爾分率加和歸一（S）方程：(j=1,?,N)

(Uj?Lj)hj?(Wj?Vj)Hj?Vj?1Hj?1?Lj?1hj?1?FjhFj?Qj?0熱量衡算（H）方程：

(j=1,?,N)為進(jìn)行精餾的嚴(yán)格計(jì)算，除MESH模型方程組外，Kij，hj和Hj的關(guān)聯(lián)式必須知道。

基于上述定態(tài)數(shù)學(xué)模型的操作型算法可歸并為兩大類(lèi)：1）分塊求解；2）聯(lián)列解。王-亨克（Wang-Henke）的三對(duì)角矩陣法屬于分塊解法。王-亨克算法的計(jì)算框圖 泡點(diǎn)法（BP法）

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第三章 吸收 吸收的定義

吸收分離過(guò)程的用途：獲得產(chǎn)品、分離氣體混合物、氣體的凈化、回收有用組分

吸收劑不需要解吸再生的吸收裝置：如硫酸吸收SO3制H2SO4、水吸收HCl制鹽酸、吸收甲醛制福爾馬林、堿液吸收CO2或SO2制碳酸氫鹽或硫酸鹽等。（流程圖）吸收劑進(jìn)行解吸的吸收裝置：

1． 吸收劑價(jià)廉，但必須解吸后再棄去的吸收裝置（液化廢氣中提取氯）； 2． 減壓冷再生流程（合成氨中CO2的解吸）3． 氣提冷再生流程（氧化法吸收H2S）4．間接蒸汽再生流程 吸收過(guò)程的分類(lèi)：

物理吸收: 吸收劑與溶質(zhì)之間沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生;化學(xué)吸收: 液相中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

塔設(shè)備：

填料塔：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，制造方便，體積大，重量大，傳質(zhì)效率不高，操作穩(wěn)定性差，容易發(fā)生溝流現(xiàn)象

板式塔：?jiǎn)挝惶幚砹看?，重量小，清理檢修方便，制造麻煩，投資費(fèi)用大（泡罩塔、篩板塔、浮伐塔）

板式塔特性的比較 填料塔（本章重點(diǎn)）填料的要求

? 比表面積要大；

? 能夠提供大的流體通量； ? 液體的再分布性能要好；

? 填料裝填后，床層結(jié)構(gòu)均勻

? 堆放的形狀有利于液體向四周均勻分布 ? 既能垂直上下傳遞，而且能夠橫向傳遞

? 要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。填料塔中的傳質(zhì)速率

滲透論

傳質(zhì)開(kāi)始時(shí)，氣液兩相各自內(nèi)部的濃度是一致的，兩者一開(kāi)始接觸就開(kāi)始傳質(zhì)，氣相溶質(zhì)不斷溶解到液相中，接觸時(shí)間愈長(zhǎng)，累積在液膜內(nèi)的溶質(zhì)越多，傳質(zhì)速率趨于穩(wěn)定；

液相主體中任一元素都有可能被主體內(nèi)的流動(dòng)帶到氣液接觸界面上，進(jìn)行不穩(wěn)定的傳質(zhì)，直到另一個(gè)漩渦把它拉回到液相主體?？杉俣ㄎ⒃Ａ粼诮缑娴耐Ａ魰r(shí)間相同； 界面無(wú)阻力，氣液兩相達(dá)到平衡。雙膜理論

在氣液接觸界面的兩側(cè)，存在著一層穩(wěn)定的滯留膜；

膜兩側(cè)的主體流動(dòng)區(qū)內(nèi)由于湍流的激烈程度已使主體內(nèi)物質(zhì)的濃度趨于一致，滯流膜內(nèi)傳質(zhì)方式將以分子擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)，傳質(zhì)阻力集中在界面兩側(cè)的液膜和氣膜； 對(duì)于界面，氣液兩相立即達(dá)到平衡，界面無(wú)阻力。

姓名：何趙平

學(xué)號(hào)：1509010234 班級(jí)：15應(yīng)用化工技術(shù)