分离工程 第2章 多组分分离基础

第二章发酵液的预处理和固液分离的方法一、名词1、凝聚：凝聚作用就是向胶体悬浮液中加入某种电解质，在电解质中异电离子作用下，胶粒的双电层电位降低，使胶体体系不稳定，胶体粒子间因相互碰撞而产生凝集（1mm左右）的现象。

2、絮凝：是指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联接时，形成粗大的絮凝团（10mm）的过程。

絮凝是一种以物理的集合为主的过程。

3、混凝：对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂通常会与无机电解质凝聚剂搭配使用。

在发酵液中首先加入无机电解质凝聚剂，使得悬浮粒子间的相互排斥能降低，脱稳而凝聚成微粒，然后再加入絮凝剂，通过分子间引力和氢键作用产生吸附架桥形成絮凝团的过程。

这种包括凝聚和絮凝机理的过程称为混凝。

4、亲和絮凝：利用絮凝剂和细胞膜表面某种组分间具有的专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。

如硼酸盐（四硼酸纳）可与多羟基的糖类化合物（甘露糖醇、山梨糖醇）发生专一性亲和连接作用而产生吸附架桥。

5、凝聚价：电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔／升）6、过滤：过滤是借助过滤介质，将悬浮在发酵液中的固体颗粒与液体进行分离的过程。

7、质量比阻：衡量过滤特性的主要指标是滤饼的质量比阻（r B），表示单位滤饼厚度的阻力系数，与滤饼结构特性有关。

8、离心技术：离心技术是借助离心机旋转所产生的离心力，对具有不同沉降系数或浮力密度的物质进行分离、浓缩和提纯的一项技术；其目的是达到固-液或液-液的分离。

9、分离因子（Z）：离心力/重力加速度(g)的比值，也称为相对离心力(RCF)。

衡量离心程度的一个参数,用于离心机的分类。

10、沉降系数：指单位离心力作用下颗粒沉降的速度。

一般用斯维德贝格单位(Svedbergs) S 表示，1S =10−13s。

11、壁效应：由于溶剂在层析容器周壁附近流动不均匀造成分离区带在边缘部分扩散和弯曲的现象。

分离工程各章知识点总结分离工程是指对混合物中不同组分进行分离和提纯的工艺过程。

在化工生产中，分离工程是非常重要的一部分，它涉及到原料的提取、产品的纯化、废物的处理等诸多方面。

分离工程的核心是通过不同的分离方法，将混合物中的各种组分分离出来，以获得纯度较高的单一物质。

分离工程主要包括以下几个方面：1、分离原理：分离工程的基础是分离原理，它包括各种分离方法的基本原理，如溶剂抽提、蒸馏、结晶、萃取、吸附、色谱等。

2、分离设备：分离工程中常用的设备包括离心机、蒸馏塔、萃取塔、结晶器、过滤器、冷凝器等。

3、分离过程：分离过程包括前处理、分离操作、后处理等环节，其中前处理包括混合物的预处理和预分离，分离操作包括各种分离方法的应用，后处理包括得到的产品的进一步提纯和废物的处理。

在分离工程中，要充分考虑原料的性质、产品的要求、成本的限制等因素，综合考虑各种因素，选择合适的分离方法和设备，设计出合理的分离工艺流程。

第二章：溶剂抽提溶剂抽提是一种常用的分离方法，它适用于多种情况下，如萃取有机物质、提取植物精华、分离金属离子等。

溶剂抽提的基本原理是通过合适的溶剂，溶解目标组分，并将其与底物分离。

在实际操作中，通常是将混合物和溶剂加热混合，再通过过滤或离心等操作将底物和溶液分离开来，接着通过蒸馏等方法将溶剂去除，得到目标组分。

溶剂抽提的优点包括操作简单、效率高、选择的溶剂可以回收利用等。

但也有其缺点，如溶剂的选择和回收比较麻烦，产生的有机废物处理也相对复杂。

第三章：蒸馏蒸馏是一种基本的分离方法，适用于分离挥发性组分的情况。

它的基本原理是利用不同组分的沸点差异，通过加热混合物，使其中某些组分蒸发，再通过冷凝，将蒸气凝结收集下来，从而实现不同组分的分离。

蒸馏可以分为简单蒸馏、分馏、连续蒸馏等多种类型，根据实际需要选择合适的蒸馏方法。

蒸馏的优点包括分离效果好、操作相对简单、适用范围广等。

但它也有缺点，如耗能大、设备成本高、不适用于非挥发性组分的分离等。

@@＠＠大学
《化工分离工程》
教案
～学年第学期
课程学时65
学院化学工程
课程名称化工分离工程专业化工工艺
主讲教师
③反应增加了溶质在液相中的溶解度，吸收剂用量少；
④反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相中很少量的有害气体.
缺点:解吸困难，解吸能耗。

若反应为不可逆,反应剂不能循环使用，用途大受限制.
化学吸收（Chemical absorption)
溶质与吸收剂之间的化学反应对吸收过程具有显著影响。

主要特点:吸收过程中溶质进入液相后在扩散路径上不断被化学反应所消耗。

双膜理论
由W.K.Lewis 和W。

G。

Whitman 在上世纪二十年代提出，是最早出现的传质理论。

双膜理论基本论点
（1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄(等效厚度分别为 1 和2 ）的流体膜层。

溶质以分子扩散方式通过此两膜层。

(2) 相界面没有传质阻力，即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。

（3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。

教学方式、手段、媒介：以多媒体为主
黑板设计：左边幻灯，右边板书。

分离工程题库附答案分离工程题库附答案第一章绪论填空题：1、分离技术的特性表现为其（重要性）、（复杂性）和（多样性）。

2、分离过程是（混合过程）的逆过程，因此需加入（分离剂）来达到分离目的。

3、分离过程分为（机械分离）和（传质分离）两大类4、分离剂可以是（能量）或（物质），有时也可两种同时应用。

5、若分离过程使组分i及j之间并没有被分离，则（a s ij=1）。

6、可利用分离因子与1的偏离程度，确定不同分离过程分离的（难易程度）。

7、平衡分离的分离基础是利用两相平衡（组成不相等）的原理，常采用（平衡级）作为处理手段，并把其它影响归纳于（级效率）中。

8、传质分离过程分为（平衡分离）和（速率分离）两类。

9、速率分离的机理是利用溶液中不同组分在某种（推动力）作用下经过某种介质时的（传质速率）差异而实现分离。

10、分离过程是将一混合物转变为组成（互不相等）的两种或几种产品的哪些操作。

11、工业上常用（分离因子）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（固有分离因子）。

12、速率分离的机理是利用传质速率差异，其传质速率的形式为（透过率）、（迁移率）和（迁移速率）。

13、绿色分离工程是指分离过程（绿色化的工程）实现。

14、常用于分离过程的开发方法有（逐级经验放大法）、（数学模型法）选择题：1、分离过程是一个（A）a.熵减少的过程；b.熵增加的过程；c.熵不变化的过程；d.自发过程2、组分i、j之间不能分离的条件是（C）a.分离因子大于1；b.分离因子小于1；c.分离因子等于13、平衡分离的分离基础是利用两相平衡时（A）实现分离。

a.组成不等；b.速率不等；c.温度不等4、当分离因子（C）表示组分i及j之间能实现一定程度的分离。

a.a ij=1b.a s ij=1c.a ij<15.下述操作中，不属于平衡传质分离过程的是（C）a.结晶；b.吸收；c.加热；d.浸取。

6、下列分离过程中属机械分离过程的是（D）：a.蒸馏；b.吸收；c.膜分离；d.离心分离。

分离⼯程II复习题.答案1. 简述分离⼯程的定义分离⼯程是⼀门提供⼀定的原理及⽅法将混合物加以提纯或分离的学科。

2. 分离在⼯业过程中有什么作⽤？环境保护，能源开发与利⽤，冶⾦⾏业，⾷品⼯业，核⼯业，⽣化⾏业。

3. 什么是分离因⼦，其数学表达式是什么？影响分离因⼦的主要因素是什么？定义：任何⼀种分离过程中任意两组分间能够达到的分离程度称为分离因⼦或分离因数。

数学表达式：影响因素：液体组成，传递速率，分离设备的结构及流体流动的情况。

4. 说出分离剂的种类并就每类分离剂列举出3个以上的实例。

能量分离剂：氢氧化钠，醇胺类，液氮质量分离剂：阳离⼦交换树脂，⽔蒸⽓，活性炭5. 什么是相平衡，从动⼒学及热⼒学来看，分别是什么状态相平衡：由混合物或溶液形成若⼲相，这些相保持物理平衡⽽共存状态。

热⼒学上看—物系的⾃由焓最⼩动⼒学上看—相间表观传递速率为零6. 理想系与完全理想系的区别⽓相是理想⽓体混合物、液相是理想溶液组成的体系称为完全理想系；⽓相是实际⽓体，但可看作理想溶液，液相是理想溶液所组成的体系叫做理想系。

7. 什么是逸度，如何求取逸度？定义：逸度就是校正过的压⼒理想条件下：逸度等于组分分压⾮理想情况下：逸度=分压X 逸度因⼦8. 什么是活度，如何求取活度？定义：活度就是校正过的摩尔分数理想：活度等于组分摩尔分数⾮理想：活度=摩尔分数X 活度因⼦1122i j s iji j x x a x x9.⽓液相平衡的条件是什么？⽓液相平衡的条件是各相温度、压⼒及任意i组分的化学位均相等。

10.范德华⽅程的参数分别有什么意义？范德华对于内压⼒与 b 的导出都不尽完善，精确测定表明，a 、b 不但与⽓体性质有关，也与温度有关。

甚⾄与拟合导出的算法有关11.维⾥⽅程的系数分别有什么意义？维⾥⽅程后来⽤统计的⽅法得到了证明，成为具有⼀定理论意义的⽅程。

反映了分⼦间的相互作⽤对⽓体pV T 关系的影响。

因此，由宏观pV T 性质测定拟合得出的维⾥系数，可建⽴与微观上分⼦间作⽤势的联系。

《分离工程》复习提要第一章绪论1、质分离过程的分类：机械分离过程、传质分离过程（分为平衡分离过程和速率分离过程）2平衡分离过程——借助分离媒介（如热能、溶剂和吸附剂），使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡中不等同的分配为依据而实现分离。

分离媒介分为：能量媒介ESA和物质媒介MSA。

3、分离因子、固有分离因子的定义第二章多组分分离基础（一）设计变量1、概念设计变量-——在计算前，必须由设计者赋值的变量。

固定设计变量N x 描述进料物流的变量设计变量数N i 系统压力可调设计变量N aN x是指描述进料物流的变量（如进料组成、流量、温度和压力等）及系统压力。

事实上已被给定或最常被给定的量。

N a则是由设计者来决定的。

2、单元的设计变量.（会用下法求单设计变量）单元的设计变量N i = N v– N c（1）独立变量数N vN v可由①出入系统的各物流的独立变量数；②系统和环境进行能量交换的情况决定。

1）物流的独立变量数任一单相物流N v = f + 1＝c + 22）当系统和环境有能量交换时，N v应加上描述能量交换的变量数。

（2）约束关系数N c的确定约束关系包括：1）物料平衡式数目等于组分数c；2）能量平衡式每个系统只有一个；3） 相平衡关系式 有c （π- 1）个； 4）化学平衡式 一般不予考虑；5）内在关系式 指约定关系，如物流间温差、压力.N a e== N i e- N x e3、装置的设计变量（会确定分离装置的设计变量数） 步骤：（1）按每一单相物流有c+ 2个变量，计算进料物流所确定的固定设计变量数；（2）确定装置中具有不同压力的数目（压力等级数），当忽略由于摩擦阻力而引起的微小压力降时，装置内共有几个操作压力；（3）上两项之和即为固定设计变量数N x u；（4）将①串级单元的数目；②分配器的数目；③侧线采出单元的数目；④传热单元的数目相加，便是整个装置的可调设计变量数N a u。

分离工程知识要点填空题:在双组分精馏塔的讨论中，要使进料达到某一分离要求，存在着（）和（）的极限条件。

在多组分精馏计算中，通常把被指定浓度的两个组分称为，其中易挥发的组分叫，难挥发的组分叫。

利用简捷法讨论多组分精馏的计算时，对于清晰分割的情况来说就是，在馏出液中的重组分就是，在釜液中的轻组分就是。

逐板计算法就是以某一已知条件的塔板为起点，应用、、来反复逐板计算出各板的条件。

在进行逐板计算时，假如有A、B、C、D四个组分（其相对挥发度依次减小），一般来说，若A、B为关键组分，由计算。

若C、D为关键组分，则由计算。

若B、C为关键组分，则由计算。

＝。

当二组分形成共沸物时，其α1，2在多组分吸收中，因为φ≤1，所以当N=∞时，由吸收因子图可看出A= ，则（L/V）＝。

min吸附现象根据其作用力可分为和两种。

根据热力学第二定律，气体或液体混合过程是过程，而分离是。

按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的传质分离过程又可分为两大类，即和。

多组分吸收的计算方法主要有、、三种方法。

束关系数N的计算根据热力学第一定律、第二定律，包括：、、c和。

利用简捷法讨论多组分精馏的计算时，对于清晰分割的情况来说就是，在馏出液中的重组分就是，在釜液中的轻组分就是。

按所依据的物理化学原理不同，工业上常用的传质分离过程又可分为两大类，即和。

分离过程可分为和。

二者主要区别在于是否有。

分离过程所能达到的分离程度用来表示，定义为。

如果用Nv来描述系统的Nc是，那么设计变量Ni= 。

按此式求Ni的计算方法有和两种。

在设计变量计算时，对一单相物流Nv＝，而约束关系式包括①②③④（无化学反应的分离系统）。

多组分吸收的计算方法主要有①②③三种方法。

基于传统分离方法的新型分离技术包括：①②③④等。

泡沫分离技术主要分为：①②③④⑤。

按工业上常用的传质分离过程的两大分类，多组分精馏属于过程，膜分离为过程。

的计算根据热力学第一定律、第二定律，包括：、、约束关系数Nc和。

一、名词解释1.全排阻：分子直径比凝胶最大孔隙直径大的, 就会全部被排阻在凝胶颗粒之外,这种情况叫全排阻。

2.分级分离：根据混合物中各组分的理化性质的差异而将其逐段分开的方法。

3.错流过滤:如果料液给过滤介质表面一个平行的大流量的冲刷，则过滤介质表面积累的滤饼就会减少到可以忽略的程度，而通过过滤介质的流速则比较小，这种过程叫错流过滤。

4.盐析沉淀：在高浓度中性盐存在下，欲分离物质在中性盐水溶液中的溶解度降低而产生沉淀的过程叫做盐析沉淀。

5.感受态细胞：处于能从周围环境中吸取DNA的生理状态的细胞。

6.反义药物：主要指反义寡核苷酸(ODNs), 即其核苷酸序列可与靶mRNA或靶DNA互补, 抑制或封闭基因的转换和表达,或诱导RnaseH 识别或切割mRNA, 使其丧失功能。

7.反萃取：用反萃取剂使被萃取物从负载有机相返回水相的过程。

8.凝胶层析：利用具有网状结构的凝胶的分子筛作用，根据分离物质的大小不同来进行分离的过程。

9.类分离：将分子量极为悬殊的两类物质分开，如蛋白质与盐类，称作类分离或组分离选择凝胶时，应使样品中大分子组的分子量大于其排阻限，而小分子组的分子量小于渗入限大分子的分配系数Kd=0，小分子的Kd=1。

10.全渗入：被分离组分的分子量小于该种凝胶的渗入限，其分子可以自由进出凝胶颗粒,这叫做全渗入。

11.反胶团萃取：是指利用两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基因自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的空间尺度仅为纳米级的集合型胶体进行萃取的过程。

12.浓差极化现象：在电解过程中，电极附近某离子浓度由于电极反应而发生变化，本体溶液中离子扩散的速度又赶不上弥补这个变化，就导致电极附近溶液的浓度与本体溶液间有一个浓度梯度，这种浓度差别引起的电势的改变的现象称为浓差极化现象。

13.重结晶：是将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶的过程。

14．离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，根据物质的带电性质不同而进行分离的一种层析技术。