新型分离技术习题

新型分离技术习题（精选6篇）

新型分离技术习题 篇1

第四章 气体渗透、渗透汽化和膜基吸收（习题解答）

4-1采用气体渗透膜分离空气（氧21％，氮79％），渗透物中氧浓度达78％。试计算膜对氮气的截留率R和过程的分离因子α，并说明这种情况下哪一个参数更能表达该过程的分离状态。

解：截留率：

R=1分离因子：

o7822217913.34

cN2,pcN2,F122790.7215

2N2对于气体膜分离，以分离因子表示膜的选择性为宜。

4-3 用渗透汽化膜过程进行异丙醇脱水。在80℃下，所用亲水复合膜厚为8μm，该膜对异丙醇的渗透通量可忽略不计。测得不同含水量的异丙醇进料液透过膜的水通量数据如下： 料液中含水量/％（质量）水通量/{kg/(m2·h)}

0.03 0.12

0.45 0.82

1.46 2.12

已知水在无限稀释溶液中的活度系数为3.9，且在以上浓度范围内不变。试画出水通量随溶液浓度及活度的变化曲线；计算各组成下水的渗透系数{cm3·cm/(cm2·s·kPa)}。解：查表得异丙醇的Antoine方程常数，并计算其饱和蒸气压：

3640.200P异丙醇exp9.7702-0.092MPa

35353.54查饱和水性质表得80℃下水的饱和蒸气压及密度：P水0.04739MPa 971.8kg/m3 水的渗透系数可用下式计算：

JAQApAxAA02f2ApyA0p0JQA0ApAxA

A计算结果见下表：

名称 含水量/% 水通量/kg/(m2·h)水的摩尔分数 水的活度 水渗透系数 cm3·cm/(cm2·s·kPa)1 0.01 0.03 0.0326 0.1270 1.14E-12

0.02 0.12 0.0637 0.2484 2.33E-12

0.03 0.45 0.0935 0.3645 5.96E-12

0.04 0.82 0.1220 0.4756 8.32E-12

0.05 1.46 0.1493 0.5821 1.21E-11

0.06 2.12 0.1754 0.6842 1.50E-11

水通量随溶液浓度及活度的变化曲线如下：（左Y轴为摩尔分数，右Y轴为活度，X轴为渗透系数）0.180.160.70.60.140.120.100.080.060.20.040.020.004.00E-0128.00E-0121.20E-0111.60E-0110.10.00.50.40.3A

4-4 蒸汽渗透或气体分离过程中，原料和渗透物压强比一定，且原料液流与渗余液流的浓度近似相等时，渗透物浓度最高。今已知某一复合膜对空气中甲苯蒸汽浓度为0.5℅（体积）时的渗透选择性为200，分别计算压强比为10、100和1000时的渗透物组成。解：已知pFpPq为定值，PAPB200，且原料液流与渗余液流的浓度近似相等

∵对于二元混合气体，忽略边界层作用，其渗透量可用下式计算：

JAHADAlmxApFyApP

JBHBDBlmxBpFyBpP

当无吹扫气体时，两通量之比即为渗透气体的摩尔分率之比：

JAJByAyBHADAxApFyApPHBDBxBpFyBpPPAxApFyApPPBxBpFyBpPPAxAqyAPBxBqyB

（1）：pFpPq10

带入方程：yA1yA2000.00510yAyA0.995101，解方程得：yAq105%（2）：pFpPq100

带入方程：yA1yA2000.005100yA0.9951001yA，解方程得：yAq10029%

（3）：pFpPq1000

带入方程：yA1yA2000.0051000yAyA0.99510001，解方程得：yAq100048%

4-5 用间歇渗透汽化过程脱除发酵液中的丁醇。当发酵液中丁醇浓度从6℅降至0.6℅时，其体积减少了13℅，试计算渗透物中丁醇的浓度。

解：设发酵液初始体积为V，当发酵液中丁醇浓度从6℅降至0.6℅时，n丁醇=6%V0.6%113%V

n丁醇V6%V0.6%113%V13%V∴渗透物中丁醇的浓度cP,丁醇=42.1%

4-6 某一气体富氧过程，其跨膜压强比ph/pl=5，且设进料浓度近似与截留物浓度相等xf≈xr，原料空气含氧21℅。分别计算选择性为p氧气/p氮气=2.0、2.2、3.0、5.0和10时的渗透物中氧的浓度。

解：已知phplq5为定值，且设进料浓度近似与截留物浓度相等xfxr

根据本章习题4-4所推导的公式：

JAJByAyBPAxApFyApPPBxBpFyBpPO2PAPBxAqxBqyAyB

对于PO2PN22.0，方程为PO2PN2yO21yO22.00.215y0.7951yO2，解方程得：yO31%

2同理可得2.23.05.010时的yO2值分别为33%38%46%57%

4-7 用改性聚二甲基硅氧烷为皮层（1μm）的复合膜分离二氧化碳和氮气混合物。假定进料混合物的物质的量（mol）之比，二氧化碳/氮气=1/4，原料侧压力为ph=0.25MPa，渗透物侧压力为pp=0.05MPa。原料流量为qf=10000m3(STP)/h。两种气体的渗透系数分别为P co2=81barrer、PN2=5.3barrer。假设原料和渗透物侧的气体完全混合。试计算渗透物组成、二氧化碳通量及回收率。解：CO/N2PCO2/PN281/5.3, 压强比ph/p15 渗透物组成可由下式计算：

5B0.51xr,i0.5150.21.175

114.3xp,CO22BBxr,i10.5521.1751.17515.30.214.30.50.60

根据质量衡算可求出二氧化碳回收率

qrqfqp10000qp

xf,COqfxp,COqpxr,COqr

2220.5100.6qp0.2(10000qp)

qp7500m/h

0.67.54343所以二氧化碳回收率为：

CO2进而二氧化碳的通量：

JCO20.51010 0.9PCO2[lphxr,CO2p1xp,CO2]338110[104101900.2380.6]

1.2310cmSTP/cm2s

4-8 用不对称聚亚苯基氧复合膜进行空气富氮。分离层膜厚为1μm，该膜对氧的渗透率PO2为50barrer，膜的分离因子为4.2，进料流中的操作压力为1MPa，渗透物流侧的压力为0.1MPa，假定空气中氮浓度为

330.79，渗余物中氮浓度增大到0.95，渗余物流量为qf=10m/h。现要求生产含氮95℅的富氮气10m/h，试计算单级过程所需膜面积和能量消耗。

解：第一段的截留物作为第二段的原料xr,1xf,2,qr,1qf,2。已知第二段qr,210m/h，原料侧氧的对

3数平均浓度为：

x2xf,2xr,2lnxf,2xr,20.100.050.072

0.10ln0.05（1）：先计算第二段，氧浓度从10%降到5%。

ON224.PrPtPh110 0.1xr,i110.072B0.512.4225 0.513.20.10.11PrPr渗透物中氧的浓度

xp,CO22BBxr,i1Pr0.524.22.42252.42250.0723.20.10.50.2

由物料衡算可以求出原料和渗透物流量，进而求出所需膜面积。

qf,2qp,210

0.q1f,20.q2p0,210 0.05得：

qf,215m/h 和 qp,2=5m/h

PO232phx2plxp,20.137(100.0721.00.2)0.071m(STP)/mhbar

l333JO2qO2qp0.201m/h

第二段膜面积：

A2qO/JO221.00.0713214.08m

（2）：计算第一段： qr,1qf,215m/h

x10.210.100.148

0.21ln0.1第一段中氧的对数平均浓度： xr,i110.148B0.512.8025 0.513.20.10.11PrPr渗透物中氧浓度

xp,CO22BBxr,i1Pr0.524.22.80252.80250.1483.20.10.q36p,130.50.36

10.2q1f,1则

qf,1qp,130.115得：

qf,125m/h 和 qp,1=10m/h

PO32JO22phx1plxp,10.137(100.1481.00.36)0.153m(STP)/mhbar

lqO2qp0.363.6m/h 3第一段膜面积：

A1qO2JO23.60.15324.52

2故总膜面积 ：

A总A1A2386m

表明有可能得到两股产物流，即第一段的富氧物流和第二段的富氮物流，如下图所示：

4-9 四种具有不同分离因子的膜，分别用于渗透蒸发脱除恒沸酒精中的水制备无水乙醇，假定分离因子及总透过量Q与组成无关，四种膜的分离因子分别为10、50、100、1000。若进料混合物中的乙醇质量分数为95℅，试计算制成乙醇质量分数为99.5℅的产品1kg/h所需要的膜面积、进料量、透过量、透过物组成及乙醇的回收率。

解：（1）：分离因子110，wf95%，设透过物乙醇含量为wp，总透过量为Qp，进料量为Qf

(100wp)/wp(100wf)/wf(100wp)/wp(10095)/95 ∵10wp65.5%

∴对物料中乙醇做物料守恒：

Qp195%Qpwp199.5%Qp66.5%199.5%

解上述方程得：Qp0.152kg/hQfQp11.152kg/h ∴乙醇的回收率：QRQf11.152100%86.8%

（2）：分离因子150，wf95% ∵(100wp)/wp(100wf)/wf(100wp)/wp(10095)/9550wp27.5% ∴对物料中乙醇做物料守恒：

Qp195%Qpwp199.5%Qp27.5%199.5%

解上述方程得：Qp0.0666kg/hQfQp11.0666kg/h ∴乙醇的回收率：QRQf11.0666100%93.7%

（3）：分离因子1100，wf95% ∵(100wp)/wp(100wf)/wf(100wp)/wp(10095)/95100wp16.0%

∴对物料中乙醇做物料守恒：

Qp195%Qpwp199.5%Qp16.0%199.5%

解上述方程得：Qp0.0570kg/hQfQp11.0570kg/h ∴乙醇的回收率：QRQf11.0570100%94.6%

（4）：分离因子11000，wf95%

(100wp)/wp(100wf)/wf(100wp)/wp(10095)/95∵1000wp1.86%

∴对物料中乙醇做物料守恒：

Qp195%Qpwp199.5%Qp1.86%199.5%

解上述方程得：Qp0.0483kg/hQfQp11.0483kg/h ∴乙醇的回收率： QRQf11.0483100%95.4%

新型分离技术习题 篇2

在废水处理领域去除水中有害离子的各种方法中,离子交换法具有去除率高、可浓缩回收有用物质、设备简单、操作容易控制的优点,对中低浓度废水的处理特别有效。但其应用于废水处理一直受到离子交换剂品种、性能、成本、再生液处理问题的限制。近年来国际上新型离子交换剂的研究取得了显著进展,主要表现在离子交换剂的骨架材料得到改进,大孔、均球树脂开始投入市场,使离子交换树脂的性能大幅提升。

到目前为止,有机骨架离子交换树脂在离子交换技术中占统治地位,但是它在使用中由于吸附-再生而发生周期性的膨胀收缩,如果膨胀收缩过于频繁,或膨胀速度过快(这种情况在处理量大时发生)将导致树脂结构破坏,正常条件聚苯乙烯骨架离子交换树脂循环200次后损失可达10%以上。为防止这种现象,只有采取两种方法,一是加大树脂量,二是减少溶液处理量。这两种方法都会使投资成本和运行成本增加,使离子交换技术的应用受到限制。

用硅胶作为骨架制成离子交换剂既有无机离子交换剂的结构稳定性,又具有有机官能团键合离子的作用。制得的离子交换剂具有出水离子浓度更低、交换速度更高、工作过程中不膨胀收缩的优点,在处理高温(高于110 ℃)含辐射物溶液时更具优势,同时使用寿命大幅提高。含多种有害离子的废水,一次处理后可达到世界卫生组织规定的饮用水标准。该项技术是离子交换剂生产的一项重大技术创新。

在离子交换操作系统方面,美国Calgon Carbon公司逆向连续离子交换设备系统的诞生极大地提高了离子交换的效率,由于可以实现每个柱子中的离子交换树脂全部饱和后的再生,同时不会出现穿漏,使设备的体积和投资减少2/3以上,材料的使用量和损耗也可减少1/3以上;由于可以实现过滤、吸附、清洗解吸、再生自动化操作,使离子交换工艺可以在大规模水处理中应用,处理能力可达1 m3/d以上。

南京大学表面和界面化学工程中心成功开发出SI系列高选择性金属离子交换剂。该交换剂以无机物作为载体(骨架材料),以聚合胺类物质作为基本接枝材料,在此基础上分别接枝羧基、巯基、磷酸、氰基等各种基团制成配合/螯合型系列离子交换树脂,主要用于各种重金属离子和有机金属的吸附分离和回收,核电站废水、城市生活用水、工业废水中各种金属特别是重金属离子的脱除/回收,在制药/生物工程行业中用于制造活性物质的分离提纯剂,氨基酸、肽、蛋白质和酶的提取分离,各种抗生素的提炼和精制,在化工领域用于制造催化剂、分离剂,用途十分广泛。同时,该中心又开发出国内第一套逆向连续离子交换设备系统,通过新型离子交换剂与新型离子交换设备系统的结合,形成了新的离子交换系统,具有广阔的应用前景。本工作对该系统在富集和分离废水中的混合重金属离子中的应用流程及工艺特点进行了阐述。

1系统处理工艺流程

电镀综合废水一般要求处理后75%以上废水回收,剩余废水达标排放,废水中的铜、镍、锌回收率大于99%,回收的产品纯度达到市售产品标准。目前绝大部分电镀厂对电镀混合废水进行集中处理,采用沉降设备将废水中的重金属变成氢氧化物沉淀,从而形成电镀污泥,污泥中含有铜、锌、镍、铬、铁等重金属,尚需作进一步处理。本系统可在不产生电镀污泥的情况下有效处理电镀混合废水,其处理工艺流程见图1。

传统工艺处理电镀废水要向废水中加入大量的次氯酸钠/钙、还原剂、碱和沉淀/絮凝剂,使水中的盐分大量增加,接近或超过海水的含盐量,因此废水难以回收。本工艺的主要特点是减少了废水处理过程中药品的加入量,处理后废水中的含盐量降低,从而可以回用反渗透回收废水并能确保水回收率达到75%以上;同时本工艺能对废水中混合的各重金属离子进行有效地分离、回收。其处理过程为:电镀线混合溶液先通过纤维球过滤器过滤掉水中的机械性杂质,通过除铬酸树脂去除掉水中的六价铬,树脂饱和后用碱再生生成重铬酸钠可回用至生产,过除铬酸树脂后,原液进入除氰树脂装置,树脂饱和后用饱和食盐水再生,生成的氰化钠可回用至生产线。过柱水通过阳离子树脂可有效吸附水中的阳离子,饱和后用饱和食盐水再生,然后通过除铁树脂去除再生液中的铁离子,对脱除的铁离子可通过调节pH值形成Fe(OH)3测定除去;过柱液通过控制进液pH值,通过SI系列离子交换系统,可有效分离液体中的铜、镍、锌并再生成硫酸铜、硫酸镍、硫酸锌,达到重金属回用的目的。所有去除重金属离子后的废水经纤维球过滤器过滤掉水中的机械性杂质后,调节pH值进入反渗透系统,产出的淡水回用至生产线,浓水经活性炭过滤器吸附掉水中的有机物,调节pH值后达标排放。

该工艺采用配套的PLC(可编程控制器)自动控制的装置可稳定运行,保证废水排放稳定达标。

2工艺优点及特点

2.1工艺优点

(1)处理成本较低,节水率大于75%:

该方法减少了常规废水处理过程中药品的加入量,处理后废水中的含盐量降低,从而可以使用反渗透膜回收废水并确保水的高回收率,回收的废水可作为工艺用水使用。在节约水资源的同时减少了废水排放量,而且废水处理费用可降低50%以上。

(2)有效回收金属资源:

该方法能对废水中混合的各重金属离子进行有效分离回收,回收的金属盐可达到电镀级,达到了资源循环利用的目的。

(3)有效解决固废处理问题:

由于采用吸附的方法去除,因此废水处理过程中有害重金属离子被吸附去除/回收,对于废水中的铁、三价铬等也可形成固体渣分别回收。

(4)排放废水的化学耗氧量(COD)可达标:

采用反渗透装置回收大部分废水后,剩余废水中的有机物含量被浓缩4倍以上,有利于提高氧化效率,采用常规处理方法即可实现COD一级达标排放。

(5)可保证废水处理质量,实现稳定达标排放:

该工艺采用在线检测及配套的PLC自控装置,可使设备实现自动化,保证废水的处理质量和稳定达标排放。

(6)综合效益好:

新方法处理含铜、镍废水可产生的效益,一般3~5 a可回收投资成本。

SI系列吸附系统还可在金属分离和提高金属纯度方面发挥重要作用。

2.2系统技术特点

(1)采用系列高选择性无机骨架离子交换树脂,树脂用量少、寿命长,设备体积较小;

(2)能从含多种离子的混合液中提取单一重金属离子,离子选择性高,获取单一重金属离子的纯度高;

(3)提取目标离子后,其残留在溶液中的量极低,完全可以达到国家废水综合排放标准GB 8978—1996规定的一级排放标准;

(4)整个系统采用CRT(阴极射线管显示器)、PLC全自动监控,使操作更精确、更方便,系统运行更稳定,有效保证回收产品的质量。

3系统的经济性和可行性分析

本系统采用了新型SI系列离子吸附(交换)剂,其以无机材料作为载体(骨架材料),在此基础上分别接枝羧基、巯基、磷酸、氰基等多种基团形成螯合型系列离子交换树脂,目前已成功开发出铜、锌、钴、镍、铅、铬酸根等高选择性无机骨架专用离子吸附/交换剂。该系列与传统有机骨架离子交换剂的比较情况分别见表1和表2。

注:1.SI离子交换剂为一次性更换,有机骨架离子交换剂需多次补加;2.100%含量;3.与国内大孔系列产品比较,100%含量;4.工作交换容量以铜容量为准。

SI系列离子吸附/交换剂工作容量高,使用寿命长,达3 000次循环以上;无膨胀-收缩,可以在更高的吸附-再生-清洗周期工作频率上运行而不会出现结构破坏,吸附-再生次数一般在5~8次/d以上(如果对产品的纯度要求不高,对柱清洗的水量和次数可以减少,吸附-再生次数还可提高);对特定离子的选择性好。其综合运行成本低于传统的有机骨架离子交换树脂。SI系列离子吸附/交换剂的应用极大地提高了离子交换技术的工作效率,降低了运行成本。

4 结 语

本系统综合采用新技术新工艺形成了成套设备,其中连续带监控多柱逆向自动离子交换系统能保证废水处理过程中的目标离子被全部吸附而无泄漏。

结合膜技术组成了新的金属混合物分离系统。综合技术的应用不仅使设备操作简单直观,而且极大地提高了金属的回收率,从而保证了回收的效益和废物的环境安全。SI吸附系统可一次性将铜、锌、镍分离,得到高纯度的产品(纯度大于99.9%)。而目前国内使用的技术主要是萃取法,还需要将铜、镍与锌再分离一次,所得产品纯度不超过95.0%,且萃取剂的消耗较大。以分离铜为例,萃取剂消耗为500元/t铜,SI吸附剂为300元/t铜以下。对于含量在5~5 000 mg/L的低浓度溶液中金属离子的选择性富集更具优势。对于该浓度范围的溶液处理,要获得浓度为20 g/L以上的金属离子,最好先使用本系统得到纯净的含目标金属离子的浓度为10~20 g/L的料液,再采用萃取法将料液浓度进一步提高,有利于得到高浓度、高纯度的料液,减少萃取剂的用量和设备体积,更有利于萃取体系的稳定运行。

此外,本系统还采用了分层填柱技术,即按一定规律将不同粒度分布的吸附剂分段分层装填,以降低壁效应,使工作过程中离子出现穿漏的时间基本与交换剂饱和时间相等,有利于得到较高浓度和高纯度的料液。这一点只有无膨胀-收缩的无机骨架离子交换剂——SI系列离子吸附/交换剂可以做到,传统的有机骨架离子交换剂则较难做到。

摘要：介绍了一种新型的富集和分离废水中混合重金属离子的离子交换系统,该系统由新型的以无机材料为载体的离子交换剂和逆向连续离子交换设备组成。新的离子交换系统较传统的处理工艺具有独特的工艺特点及优点。混合废水通过该系统处理后,废水回用率可达75%,其余废水稳定达标排放,回收铜、锌、镍的产品纯度可达到99.9%。电镀企业采用该系统的综合效益较好,一般35a可收回投资成本。

新型分离技术习题 篇3

分配系数：在一定温度、压力下，溶质分子分布在两个相互相溶的溶剂里，达到平衡后，它在两相的浓度比为一常数叫分配系数。

絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。

萃取过程：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的。

离子交换：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，根据其电荷差异，依靠库伦力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱机将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。助滤剂：助滤剂是一种具有特殊性能的细粉或纤维，它能使某些难以过滤的物料变得容易过滤。

色谱技术：是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构还有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配，达到分离的目的。

等电点沉淀：调节体系PH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。膜分离：利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液之各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

反渗透：在只有溶剂能通过的渗透膜的两侧，形成大于渗透压的压力差，就可以使溶剂发生倒流，使溶液达到浓缩的效果，这种操作称为反渗透。

膜的浓差极化：是指但溶剂透过膜，而溶质留在膜上，因而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度。

超滤：凡是能截留相对分子量在500以上的高分子膜分离过程称为超滤，它主要是用于从溶剂或小分子溶质中将大分子筛分出来。

生化分离技术：是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产物中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。

离心分离技术：是基于固体颗粒和周围液体密度存在差异，在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。

盐析：是利用不同物质在高浓度的盐溶液中溶解度的差异，向溶液中加入一定量的中性盐，是原溶液的物质沉淀析出的分离技术。

洗脱：利用适当的溶剂，将树脂吸附的物质释放出来，重新转入溶液的过程。

树脂的再生：就是让使用过的树脂重新获得使用性能的处理过程，树脂的再生反应是交换吸附的逆反应。

层析分离：是一种物理的分离方法，利用多组分混合物中各组分物理化学性质的差别，是各组分以不同的程度分布在两个相中。

流动相：在层析过程中，推动固定相上待分离的物质朝着一个方向移动的液体、气体和租临界体等，都称为流动相。

正相色谱：是指固定相的极性高于流动相的极性，因此，在这种层析过程中非极性分子或极性小的分子比极性大的分子移动的速度快，先从柱中流出来。

反相色谱：是指固定相的极性地狱流动相的极性，在这种层析过程中，极性大的分子比极性小的分子移动的速度快而先从柱中流出。

吸附层析：是以吸附剂为固定相，根据待分离物与吸附剂之间吸附力不同而达到分离目的的一种层析技术。

分配层析：是根据在一个有两相同时存在的溶剂系统中，不同物质的分配系数不同而达到分离目的的一种层析技术。

凝胶过滤：凝胶过滤是以具有网状结构的凝胶颗粒作为固定相，根据物质的分子打小进行分离的一种层析技术。

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。

高效液相色谱：是指选用颗粒极细的高效耐压新型固定相，借助高压泵来输送流动相，并配有实时在线检测器，实现色谱分离过程全部自动化的液相色谱法。

亲和层析：是利用生物活性物质之间的专一亲和吸附作用而进行的层析方法。是近年来发展的纯化酶和其他高分子的一种特殊的层析技术。

选择

1． HPLC是哪种色谱的简称（C高效液相色谱）

2． 针对配基的生物学特异性的蛋白质分离方法是（C亲和层析）

3． 用于蛋白质分离过程中的脱盐更换缓冲液的色谱是（C凝胶过滤色谱）

4． 适合小量细胞破碎的方法是（B超声破碎法）

5． 蛋白质分子量的测定可采用（C凝胶层析）方法

6． 基因工程药物分离纯化过程中，细胞收集常采用的方法（膜过滤）

7． 离子交换剂不适用于提取（D蛋白质）物质

8． 血清清蛋白的等电点为4.64，在PH为7的溶液中将血清蛋白质通电，清蛋白质分子向

（A正极移动）

9． 是蛋白质盐析可加入试剂（D硫酸铵）

10． 下列哪一项是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团（A磺酸基团—SO3H）

11． 在蛋白质初步提取的过程中，不能使用方法（C有机溶液萃取）

12． 离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂，通过（A静电作用）将溶液中带相反电

荷的物质吸附在离子交换剂上。

13． 真空转鼓过滤机工作一个循环进过（A过滤器、缓冲区、再生区、卸渣区）

14． 阴离子交换剂（C可交换为阴离子）

15． 分配层析中的载体（C能吸附溶剂构成固定相）

16． 颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（A越小）

17． 发酵液的预处理方法不包括（C离心）

18． 其他条件均相同时，优先选用哪种固液分离手段（B过滤）

19． 哪种细胞破碎方法适用工业生产（A高压匀浆）

20． 关于萃取下列说法正确的是（C两性电解质在等电点时进行提取）

21． 液—液萃取时常发生乳化作用，如何避免（D加热）

22． 在葡萄糖与聚乙二醇的双水相体系中，目标蛋白质存在与（A上相）

23． 超临界流体萃取中，如何降低溶质的溶解度达到分离的目的（C升温）

24． 有机溶剂为什么能够沉淀蛋白质（B介电常数小）

25． 若两性物质结合了较多阳离子，则等电点PH会（A升高）

26． 若两性物质结合了较多阴离子，则等电点PH会（B降低）

27． 生物活性物质与金属离子形成难溶性的复合物沉析，然后使用（C EDTA）去除金属

离子。

28． 哪一种膜孔径最小（C反渗透）

29． 超滤技术常被用作（C小分子物质的纯化）

30． 微孔膜过滤不能用来（D分离离子与小分子）

31． 吸附剂和吸附剂之间作用力是通过（A范德华力）产生的吸附称为物理吸附。

32． 哪一种活性碳的吸附容量最小（B棉纶活性碳）

33． 酚型离子交换树脂则应用在（B PH>9）的溶液中才能进行反应

34． 羧酸型离子交换树脂必须在（C PH>7）的溶液中才能进行反应

35． 离子交换树脂适用（B乙醇）进行溶胀

36． 通过改变PH值从而使与离子交换剂结合的各个组分被洗脱下来，可使用（A 阳离

子交换剂一般是PH值从低到高洗脱）

37． 哪一种凝胶的孔径最小（A Sephadex G-25）

38． 哪一种凝胶的吸水量最大（D Sephadex G-200）

39． 在什么情况下得到粗大而有规则的晶体（A 晶体生长速度大大超过晶核生成速度）

40． 为加热过滤效果通常使用（C惰性助溶剂）

41． 不能用于固液分离的手段为（C 超滤）

42． 最常用的干燥方法有（D 以上都是）常压过滤减压过滤喷雾过滤

43． 下列哪个不属于高度纯化：（B吸附法）

44． 酶提取液中，除所需酶外，还还含有大量的杂蛋白、多酶、脂类和核酸等，为了进

一步纯化，可用（E 以上都可以）调PH值和加热沉淀法蛋白质表面变性法降解或沉淀核酸法利用结合底物发保护法除去杂蛋白

45． 适用于分离糖、苷等的SephadexG的分离原理是（C 分子大小）

46． 下列哪个不属于初步纯化（C L离子交换层析）

47． 下列那个不属于发酵液的预处理（D 层析）

48． 颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度（A 越小）

49． 高效液相色谱仪的种类喝多，但是无论何种高效液相色谱仪，基本上是由（D 高

压输液系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统和色谱工作站等五大部分）

50． 在凝胶过滤（分离范围是5000~400000）中，下列哪种蛋白质最先被洗脱下来（B 肌

球蛋白（400000））

51． “类似物容易吸附类似物”的原则，一般极性吸附剂适宜于从何种溶剂中吸附极性

物质（B 非极性物质）

52． 能够出去发酵液中钙、镁、铁离子的方法是（C离子交换）

53． 当向蛋白质纯溶液中加入中性盐时，蛋白质溶解度（C 先增大，后减小）

54． 洗脱体积是（C与该溶质保留时间相对应的流动相体积）

55． 超临界流体萃取法适用于提取（B 极性小的成分）

56． 活性碳在下列哪种溶剂中吸附能力最强（A 水）

57． 在超滤过程中，主要的推动力是（C 压力）

58． 在选用凝胶层析柱时，为了提高分辨率，宜选用的层析柱是（A 粗且长的）

59． 盐析法与有机溶剂沉淀法比较，其优点是（B 变性作用小）

60． 在萃取液用量相同的条件下，下列哪种萃取方式的理论收率最高（C 三级逆流萃取）

判断

1.助溶剂是一种可压缩的多孔微粒（X）

2.通过加入某些反应剂是发酵液进行预处理的方法之一（√）

3.极性溶剂与非极性溶剂互溶（X）

4.用冷溶剂溶出固体材料中的物质的方法又称浸煮（X）

5.要增加目的物的溶解度，往往要在目的物等电点附近进行提取（X）

6.应用有机溶剂提取生化成分时，一般在较高温度下进行（X）

7.生物物质中最常用的干燥方法是减压干燥（√）

8.蛋白质类的生物大分子在盐析过程中，最好在高温下进行，因为温度高会增加其溶解度

（X）

9.吸附剂氧化铝的活性与其含水量无关（X）

10.酸性、中性、碱性氨基酸在强碱性阴离子交换树脂柱上的吸附顺序是碱性氨基酸>中性

氨基酸>酸性氨基酸（X）

11.活性氧化铝可分为三种类型：碱性氧化铝、中性和酸性氧化铝（√）

12.板框压滤机可过滤所有菌体（X）

13.超声波破碎法的有效能量利用率极低，操作过程产生大量的热，因此操作须在冰水或有

外部冷却的容器中进行（√）

14.离心是基于固体颗粒和周围液体密度纯在差异而实现分离的（√）

15.超临界流体温度不变条件下，溶解度随密度（或压力）的增加而增加，而在压力不变时，温度增加情况下，溶解度有可能增加或下降（√）

16.硫酸铵在碱性环境中可以应用（X）

17.用64%氯化锌处理透析袋，使大分子也能通过膜孔（）

18.层析分离是一种化学的分离方法（X）

19.分离纯化极性大的分子（带电离子等）采用反相色谱（或正相色谱）（X）

20.而分离纯化极性小的有机分子（有机酸、醇、酚等）多采用正相色谱（或反相色谱）（X）

21.吸附力较弱的组分，有较低的Rf值（X）

22.任何情况都优先选择叫小空隙的交换剂（X）

23.凝胶柱层析可进行生物大分子分子量的测定（√）

24.在高浓度盐溶液中疏水性相互作用减小（X）

25.色谱分离技术中固定相都是固体（X）

26.渗透压冲击是各种细胞破碎法中最为温和的一种，适用于易于破碎的细胞，如动物细胞

和革兰氏阳性菌（X）

27.等密度梯度离心中，梯度液的密度要包括所有被分离物质的密度（√）

28.盐析反应完全需要一段时间，一般硫酸铵加完后，应放置30min以上才可进行固液分离

（√）

29.层析点样时用一根毛细管，吸取样品溶液，在距薄层一端1.5-2cm的起始线上点样，样

品点直径小于3mm（√）

30.疏水柱层析可直接分离盐析后或高盐洗脱下来的蛋白质、酶等生物大分子溶液（√）

31.发生乳化现象对萃取是有利的（X）

32.丙酮，介电常数较低，沉析作用大于乙醇，所以在沉析时选用丙酮较好（X）

33.蛋白质变性后溶解度降低，主要是因为电荷被中和及水膜被去除所引起的（X）

34.离心操作时，对称放置的离心管要达到体积相同才能进行离心操作（X）

35.盐析一般可在室温下进行，当处理对温度敏感的蛋白质或酶时，盐析操作要爱低温下进

行（√）

36.蛋白质累的生物大分子在盐析过程中，最好在高温下进行，因为温度高会增加溶解度（X）

37.化学萃取及溶质根据相似相溶的原理在两相之间达到分配平和，萃取剂与溶质之间不发

生化学反应（X）

38.树脂使用后不可在回收（X）

39.多肽和蛋白质类药物的纯化包括两部分内容，一是蛋白质与非蛋白质分开，而是将不同

蛋白质分开（√）

40.细胞破碎技术是生物分离操作中必需的步骤（X）

41.冷冻干燥适用于高度热敏的生物物质（√）

填空

1.发酵液常用的固液分离方法有（离心）和（过滤）等

2.常用的蛋白质沉淀方法有（等电点沉淀），（盐析）和（有机溶剂沉淀）

3.离子交换分离操作中，常用的洗脱方法方法有（PH梯度）和（离子强度（盐）梯度）

4.阴离子交换树脂按照活性基团分类，可分为（强碱型），（弱碱型）和（中度强度）；

其典型的活性基团分别有（季氨基）、（伯、仲、叔氨）、（强弱基团都具备）

5.离子交换树脂由（载体）、（活性基团）和（可交换离子）组成6.DEAE Sepharose是（阴）离子交换树脂，其活性基团是（二乙基氨基乙基）

7.CM Sepharose是（阳）离子交换树脂，其活性基团是（羧甲基）

8.膜分离过程中所使用的膜，依据其膜特性（孔径）不同可分为（微滤膜）、（超滤膜）、（纳滤膜）和（反渗透膜）

9.工业上常用的超滤装置有（板式），（管式），（螺旋卷式）和（中空纤维式）

10.超临界流体的特点是与气体有相似的（粘度（扩散系统）），与液体偶相似的（密度）

11.离子交换树脂的合成方法有（共聚（加聚））和（均聚（缩聚））两大类

12.根据分离机理的不同，色谱法可分为（吸附色谱），（离子交换色谱），（凝胶色谱），（分配色谱）和（亲和色谱）

13.典型的工业过滤设备有（板框压滤机）和（真空转鼓过滤机）

14.影响有机溶液沉淀的因素有（温度），（PH），（样品浓度），（中性盐浓度）和（金属

离子）

15.大孔网状吸附剂有（非极性），（中等极性）和（极性）三种主要类型

16.影响离子交换速度的因素有（树脂粒度），（交联度），（溶液流速），（温度），（离子的大小），（离子的化合价）和（离子浓度）

17.分配色谱的基本构成要素有（载体），（固定相）和（流动相）

简答

1.试述凝胶色谱的原理

将混合原料加在柱上并用流动相洗脱，则无法进入孔隙内部的大分子直接被洗脱下来，小分子因为可以进入孔隙内部而受到很大阻遏，最晚被洗脱下来，而中等大小的分子，虽然可以进入孔隙内部但并不深入，受到的阻滞作用不强，因而在两者之间不被洗脱下来。

2.在离子交换色谱操作中，怎样选择离子交换树脂？

1）对阴阳离子交换树脂的选择：正电荷选择阳离子交换树脂，负电荷选择阴离子交换树脂。

2）对离子交换树脂强弱的选择：较强的酸性或碱性，选择选用弱酸性或弱碱性树脂

3）对离子交换树脂离子型的选择：根据分离的目的，弱酸性或弱碱性树脂不使用H或OH型

3.简述盐析的原理及产生的现象。

当中性盐加入蛋白质分散体系时可能出现以下两种情况：

1）“盐溶”现象—低盐浓度下，蛋白质溶解度增大

2）“盐析”现象—高盐浓度下，蛋白质溶解度随之下降，原因如下：a）无机离子与蛋白质表面电荷中和，形成离子对，部分中和了蛋白质的电性，是蛋白质分子之间的排斥力减弱，从而能够相互靠拢。b）中性盐的亲水性大，是蛋白质脱去水化膜，疏水区暴露，由于疏水区的相互作用导致沉淀。

4.怎样进行离子交换树脂的预处理及转型？

物理处理：水洗，过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；化学处理：转型（氢型或钠型）阳离子树脂酸—碱—酸阴离子树脂碱—酸—碱最后以去离子水或缓冲液平衡。

5.何谓超临界流体萃取，并简述其分离原理。

超临界流体萃取是利用超临界流体具有的类似气体的扩散系数，以及类似液体的密度（溶解能力强）的特点，利用超临界流体为萃取剂进行的萃取单元操作。其特点是安全、无毒、产品分离简单，但设备投资较大。

6.试比较凝聚和絮凝两过程的异同。

凝聚和絮凝——在电介质作用下，破坏溶质胶体颗粒表面的双电层，破坏胶体系统的分散状态，使胶体粒子聚集的过程。凝聚：简单电解质降低胶体间的排斥力。从而范德华引力起主要作用，聚合成较大的胶粒，粒子的密度越大，越易分离。絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间发生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。

7.沉析溶剂选择主要应考虑一下因素。

1）是否与水互溶，在水中是否有很大的溶解度 2）介电常数小，沉析作用强 3）对生物分子的变性作用小 4）毒性小，挥发性适中

8.生物分离技术的基本涵义及内容

基本涵义：生物分离技术是指从动植物与微生物的有机体或器官、生物工程产物（发酵液、培养液）及其生物化学产物中提取、分离、纯化有用物质的技术过程。主要内容包括：离心分离、过滤分离、泡沫分离、萃取分离、沉淀（析）分离、膜分离、层析（色谱）分离、电泳分离技术以及产品的浓缩、结晶、干燥等技术。

9.液—液萃取时溶剂的选择要注意以下几点？

1）选用的溶剂必须具有较高的选择性，各种溶质在所选的溶剂中之分配系数差越大越好。

2）选用的溶剂，在萃取后，溶质与溶剂要容易分离与回收。

3）两种溶剂的密度相差不大时，易形成乳化，不利于萃取液的分离，选用溶剂时应注意。

4）要选用无毒，不易燃烧的价廉易得的溶剂。

10.根据溶解度不用，蛋白质有几种分离纯化方法。

11.利用蛋白质溶解度的差异是分离蛋白质的常用方法之一。影响蛋白质溶解度的主要

因素有溶液的PH值、离子强度、溶剂的介电常数和温度等。

12.1）等电点沉淀蛋白质在等电点是溶解度最小。单纯使用此法不易使蛋白质沉淀完全，常与其他方法配合使用。

13.2）盐析沉淀中性盐对蛋白质胶体的稳定性有显著的影响。一定浓度的中性盐可破坏

蛋白质胶体的稳定因素而使蛋白质盐析沉淀。盐析沉淀的蛋白质一般保持着天然构象而不变性。有时不同的盐浓度可有效的使蛋白质分级沉淀。通常单价离子的中性盐（NaCl）比二价离子的中性盐【（NH4）SO4】对蛋白质溶解度的影响要小。

14.3）低温有机溶剂沉淀法在一定量的有机溶剂中，蛋白质分子间极性基团的静电引力

新型分离技术习题 篇4

一、社区体制改革的概况。

1、理顺关系。传统的城市管理体制在行政体制向“公共服务型政府”转型，政府工作下沉社区后，居委会被动“行政化”。新的社区管理体制按照“居站分离”的理念，将承担政府工作的社区工作站从社区居委会中分离归入政府管理，成为街道办事处在社区的工作平台，受街道办事处领导，接受社区居民委员会的检查、监督、评议。社区居委会是社区居民实行民主选举、民主决策、民主管理、民主监督的自治组织，其主要功能是充当政府机关、社区单位与居民之间的桥梁，调动社区资源进行社区建设。社区党组织是社区各组织和各项工作的领导核心。社区党组织、社区工作站、社区居委会以及社区群团组织和各类民间组织互联、互补、互动，共同创建民主自治、管理有序、服务完善、治安良好、环境优美、文明祥和的和谐幸福社区。

2、事务分类，明确职责。按照“居站分离、议行分设”的理念，把政府职能与社会职能进行界分，建立“一会一站”的社区管理模式。一是议事分室，从形式上分离。为了便于管理、便于自治和认同感，将社区工作站、社区居委会、社区活动室进行了一一分离，社区工作站设有行政事务服务大厅、社区居委会实行办公室最小化、社区活动室最大化，形成了行政楼、自治楼、活动楼三位互联、互动的机制。二是事务分类，从内容上理顺。对社区居委会原来承担的14类64项社区事务工作进行科学分类，明确责任部门和协助部门，实现政府管理功能与社区自治功能的同步协调发展。三是资源分享，从宏观上整合。社区工作站的成立承接了政府下达的36 项工作，按照“费随事转”的原则，使政府下达的职责、任务、资金、人员等资源得到了统一管理和配置。同时社区党组织、社区工作站、社区居委会三者办公活动经费分块划拨和列支，社区居民骨干、社区单位、办公场所、活动场所、使用经费等社区资源三者共享，进行有效的整合和合理分配。四是人员到位，从工作衔接上理顺。为了便于社区工作的衔接，使行政事务向社区工作站平稳过渡，对原有社区工作者进行了重新整合，社区工作站以原来的“三大员”为主，由街道统一向社会公开招考聘用；社区居委会以原有社区工作者为主，并将根据条件逐步向属地化发展，选举产生。五是有效管理，从工作考核上落实。社区工作站、社区居委会实行同步考核，社区工作站以街道和有关部门业务考核为主，接受社区居委会和社区居民的监督和评议；社区居委会以居民满意度为指标，以社区居民代表大会监督考核为主，每年对居委会委员的民意测验不少于2次。

二、社区体制改革的成效

1、创新了“居站分离”的组织体系，解决了行政事务由谁承担的问题。过去的社区居委会，身兼议事职能、行政职能和服务职能，80%以上的精力用于应付政府交办的各项行政事务。现在社区工作站的创建承接了政府下达的30多项工作任务，大大减轻了居委会的负担，使社区居委会有时间、有精力致力于社区自治、社区服务等公共事务，成为政府与居民、社区单位沟通的桥梁。现在他们每天走街串户，了解社情民意，整合社会资源开展了各种特色活动，有教育培训、书画展示、老少同乐等。

2、创新了“议行分设”的管理体制，解决了如何自治的问题。“议行分设”理顺了政府与社区关系，居民的民主自治意识也在理顺关系中增强。现在社区居委会的居务、财务定期公开，使居民的知情权得到了保障，社区居委会的居民委员每天轮流值班，老少同乐苑的装修议事会使居民的参与权得到了保证。

3、创新了工作平台，解决了社区居委会的地位问题。社区工作站作为政府在社区的一个工作平台，工作人员实行合同雇员，公开招考聘任，其职责更为明确，不像以前社区居委会那样精力有限以自治组织作为借口敷衍了事，政府下放的任务、资金、人员下达工作站的渠道畅通，各种临时突击性任务实行责任到岗，任务到人，提高了政府的行政能力。

三、社区体制改革面临的困惑与问题。

1、如何协调好社区工作站与社区居委会之间的关系问题。

长期以来，各级政府习惯性地把社区居委会作为政府的办事机构，完成政府下达的工作任务，成为了“政府的腿”，社区居委会也把“习惯性”当作“理当然”。“议行分设”的社区管理体制使社区居委会存在着“权力”分散的错误认识，对社区工作站存有一定的芥蒂。而且随着行政职能的分离，负担的减轻，其工作空间扩大，社区居委会有些不知所措。而社区工作站因为承接了各种政府职能，工作强度、工作要求逐步增强，存在一定的畏难情绪和推诿现象。因此在推行过程中首先要提高社区工作站和社区居委会组成人员的意识，明确职责，细化分工；其次社区工作站站长要选好人，工作站长承担着了整个站内工作的安排、资源的整合以及与社区居委会关系的协调，能力的强弱直接影响站的工作绩效和居站的关系。

2、如何协调好上级有关部门与“三大员”之间的关系问题。

社区原有“三大员”根据费随事转的原则，由上级有关部门划拨，人员的管理存在着以部门管理为主、街道管理为辅的“双重管理”模式。而且部门强调“三大员”的独立工作能力，忽视协同合作能力和资源共享能力，使“三大员”在意识上存在独立于社区以外的思想，很难适应工作站的工作模式。因此，有关部门的垂直管理直接影响了工作站工作的开展，也影响了居站的关系．

3、如何协调好社区工作站内部关系问题。

新体制建立之初，社区工作站经费未纳入财政预算，社区工作站成员又以原有“三大员”为主，即社保协管员、退管协管员、计生协理员，其工作经费、薪资待遇实行“费随事转”，由相关部门下拨。而站内的其他人员从社区居委会工作者中分流，享受的是社区工作者的薪资待遇，两者之间存在一定的差距。而且工作站成立后取消了原来“三大员”工作的单一性，承担了大量的临时突击性任务。因此工作经费问题、人员薪资问题影响了站内关系，影响了站内工作的开展，亟待解决。

4、如何协调好社区工作站与居民之间的关系问题。

居民在传统管理体制下，认可了原有居委会工作模式。社区工作站的成立是一种全新的组织体系，居民对他有一种观望情绪。要协调好社区工作站与居民之间的关系，得到居民的认可，重要的是让居民得到实惠，看到社区居委会与工作站“不是一分了事，而是更加协调，”“不是工作分离、而是更为互通”，而是“居民办事更加便利，服务更加周到，活动更加丰富”。

分离技术特点 篇5

 无机沉淀剂沉淀分离法(盐析法)：

优点：成本低、无需专门的设备、易于操作、安全性高、对生物活性成分的破坏也小

缺点：通常选择性不好，往往有共沉淀产物，一般作为粗提纯操作，还需要与其他分离方法配合使用。 盐析中使用硫酸铵：

优点：（1）价廉；（2）溶解度大；（3）温度系数小，且溶于水时不放热 ；（4）不易使蛋白质变性（5）高浓度硫酸铵还有抑菌作用 缺点：（1）产品中残留会影响蛋白质定量分析；（2）缓冲能力差, 在高pH 释氨，腐蚀  有机溶剂沉淀分离法的特点：

优点：与盐析法相比分辨率高；所用的溶剂（乙醇、丙酮）沸点低，易挥发，残留少；沉淀物和母液间密度相差大，易分离。

缺点：易使蛋白质变性，因此往往需要低温操作；溶剂成本较高，应该回收处理；溶剂多为易燃易爆品，所以使用存在使用和贮存的安全问题。 等电点沉淀法的特点：

操作简单，试剂消耗少，给体系引入的外来物也少，是一种有效的初级分离方法。适用于疏水性强的蛋白质。中性盐浓度增大时，等电点会发生偏离。强酸强碱易使蛋白质变性、酶失活，所以宜采用弱酸、弱碱。单独利用等电点分离效果并不理想，因此常与盐析和有机溶剂沉淀法并用  PEG沉淀法

优点 ：①操作条件温和；②沉淀效率高；③沉淀的颗粒往往比较大，易于分离。缺点：所得的沉淀中含有大量的PEG。

 金属离子沉淀法：

选择性好，但有时复合物分解困难，且容易使蛋白质变性  液固萃取：

由于溶剂渗入固体试样内部是比较缓慢的过程，因此液固萃取需要较长的时间，一般需要连续萃取。而且浸出溶剂用量大，往往浸出效率差，不易完全浸出，不适合有效成分含量低的原料。 溶剂萃取的特点：

萃取过程具有选择性，可与其他分离方法相配合；通过相转移可以减少由于降解（水解）引溶剂萃取的特点起的产品损失；适用于各种不同的规模；传质速度快，周期短，便于连续操作，容易控制；溶剂回收、安全问题  双水相萃取的特点

优点:平衡时间短，含水量高，界面张力低，能耗少；条件温和，保留生物活性；分离步骤简便，易于连续化操作；易于放大.缺点：影响因素较多，成本较高，相系统需要回收  反向胶束萃取的优点

极性“水核”具有较强的溶解能力；

生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触, 反胶束内的微环境与生物膜内相似，故能很好保持其生物活性，解决了蛋白质在有机溶剂中容易变性失活和难溶于有机溶剂的问题，为蛋白质的提取和分离开辟了一条新的途径。

由于“水核” 可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能； 成本低，有机溶剂可反复使用；

容易放大和实现连续操作,因此反胶束萃取是一条具有工业发展前景的蛋白质分离技术。 超临界流体萃取的特点

优点：萃取速度快、分离效率高、产品质量好、临界条件温和、产品分离简单、无毒、无害、不燃、无腐蚀性、价格便宜；

缺点：设备投资大

 分子蒸馏有许多常规蒸馏所不具备的特点

（1）操作真空度高：由于分子蒸馏的冷热面间的间距小于轻分子的平均自由程，蒸发面的实际操作真空度比传统真空蒸馏的操作真空度高出几个数量级。分子蒸馏的操作压一般约为0.1～1Pa数量级。

（2）操作温度低：分子蒸馏不需要到达物料的沸点，加之分子蒸馏的操作真空度更高，这又进一步降低了操



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 作温度，大大降低了能耗；

（3）分离过程中物料受热时间短：分子蒸馏在蒸发过程中，物料被强制形成很薄的液膜，并被定向推动，使得液体在分离器中停留时间很短。特别是轻分子，一经逸出就马上冷凝，受热时间更短，一般为几秒或十几秒。因此物料的热损伤很小，特别对热敏性物质的分离过程提供了传统蒸馏无法比拟的操作条件。（4）不可逆性：分子蒸馏过程中,从蒸发表面逸出的分子直接飞射到冷凝面上,中间不与其它分子发生碰撞,理论上没有返回蒸发面的可能性,所以分子蒸馏是不可逆的。

（5）分离程度及产品收率高：高分子蒸馏常常用来分离常规蒸馏难以分离的物质，而且就两种方法均能分的物质而言，分子蒸馏的分离程度更高。

（6）无毒、无害、无污染、无残留可得到纯净安全的产物。分子蒸馏的优点：（1）对于高沸点、热敏性、易氧化物料的分离，分子蒸馏提供了最佳的分离方法；（2）对于混合物中低分子物质的脱除非常有效的；（3）分子蒸馏可以通过调节真空度，有选择地蒸出目的产物，去除其他杂质，通过多级分离可同时分离多种物质。（4）分子蒸馏是一个物理过程，被分离物避免了污染和破坏。缺点：（1）分子蒸馏的加热面积受设备结构的限制，生产能力不大；（2）如果混合物中各组分的平均自由程相差不大，则可能分不开；（3）分子蒸馏需要高真空系统，生产成本高，因此只适用于高附加值产品。膜分离的特点

操作在常温下进行；物理过程，不需加入化学试剂；不发生相变化（因而能耗较低）；在很多情况下选择性较高；浓缩和纯化可在一个步骤内完成；设备易放大，可以分批或连续操作。渗透蒸发特点：

不存在蒸馏法中的共沸点的限制，适合共沸点和挥发相差小的双组分分离。

与反渗透相比，渗透蒸发透过侧组分以气体存在，消除了渗透压的作用，可在低压下进行，适合高浓度混合物的分离。

操作温度低，能耗低，适于热敏性物质分离

清洁工艺，少污染或零污染，适合食品、医药、环保等领域 吸附法的特点：

优点：吸附剂与溶质作用小，不易影响生物物质活性；在发酵工业中可以成为发酵和分离的耦合过程，消除某些产物对微生物的抑制作用；少用或不用有机溶剂，吸附过程pH变化小，适于稳定性差的物质；设备简单，操作简便，安全，廉价

缺点：选择性差；处理量小，收率低¾无机吸附剂性能不稳定；不能连续操作，劳动强度大；设计比较复杂，实验的工作量较大。活性碳纤维的独特之处

ACF 的纤维直径细, 一般为10～ 30μm,与被吸附物的接触面积大, 而且可以均匀接触、吸附, 使得材料充分利用, 效率提高。

外表面积大、吸脱附速率快、吸附容量大,可吸附处理低浓度废气或具有高活性的有机物质。

孔径分布窄, 主要以微孔、亚微孔为主。可以通过工艺调整孔径大小与被吸附物质的分子尺寸相匹配, 从而达到分离的目的

大孔吸附剂的优点：

物理化学稳定性高、比表面积大、吸附容量大、选择性好、吸附速度快、解吸条件温和、再生处理方便、使用周期长、节省费用

离子交换分离法的特点

(1)分离效率高，选择性高。

(2)适用范围广。适用于带相反电荷的离子之间的分离，还可用于带相同电荷或性质相近的离子之间的分离，适用于微量组分的富集和高纯物质的制备，从痕量物质到工业用水，从少量样品到工业规模。(3)操作简单，成本低。液固两相分开，操作简单。

(4)方法的缺点是操作周期长。一般用它解决某些比较复杂的分离问题。离子交换分离操作方式

静态交换：效率低、操作繁琐、耗时，实用意义不大，只在测定分配系数等实验中用到。

新型分离技术习题 篇6

随着我国经济的飞速发展,环境保护和资源再利用越来越受到重视。然而在城市,工业废水和城市生活污水与日俱增,众多的餐馆、酒店、食堂产生大量的餐厨垃圾,污染环境,而餐厨垃圾中又含有丰富的油脂。仅以深圳市宝安区为例,目前1万多家餐饮网点,每日产生的餐厨垃圾可达2811吨,能分离的废弃食用油脂量约为250吨,每公斤餐厨垃圾的含热值为2906千焦。与其它垃圾相比,餐厨垃圾具有含水量、含有机物量、含油脂量高、营养元素丰富等特点,有很大的回收利用价值,如能将油脂分离出来循环利用,不但可以使餐厨废水达到城市的排放标准,又能变废为宝。

2 餐厨垃圾的处理

本设计中餐厨垃圾的处理工艺如图1所示。

首先用离心机高速旋转使餐厨垃圾中的液相固相分离,离心机中配有过滤网袋。液相的污水通常称为“泔水”,增压后进入油水分离器,进行油水分离。固态的残渣从过滤网袋中取出,经过消毒、粉碎、烘干、造粒等一些过程后可转变成动物的饲料。同时在离心机分离的过程中,使用热水器向离心机中喷洒热水,目的之一是为了杀菌消毒,二是为了液相餐厨垃圾油脂的厚度达到最佳,以便于后续的油水分离。为了测定最佳的热水温度,设计实验分别取泔水样品400ml、550ml和700ml,并加热到不同温度,然后测量油层的厚度,实验结果如表1所示,可以看出当泔水的温度达到60℃时,油层的厚度达到最大。所以,热水器喷洒的热水的温度应该略大于60℃。

最后将离心机高速分离出来的泔水由增压泵增压后从进料口进入油水分离器,分离出来的油脂可回收利用,剩余的废水则直接排走。

3 油水分离器

3.1 油水分离器的工作原理

油水分离器的结构如图2所示。

该油水分离器是基于连通器原理的舱体,使用304号不锈钢制造,长为450mm,宽为450mm,短边高210mm,长边高230mm,容积约为44L。

液相污水由进料口进入油水分离器,通过一层布水版,布水板是一层2mm厚的不锈钢板,板上开了96个(16排×6个)直径为10mm的小孔,它的目的是为了减缓油水的紊流流动,并使其能比较均匀的进入后面的分离装置中。随后通过10块倾斜角为20°的斜板,斜板材料选择亲油材料,如聚丙烯或者不锈钢板,便于油的上浮和水的下沉,同时也便于排渣,每块板上都有16个直径为15mm的孔,在斜板的作用下油滴更容易聚结并在挡油隔板的作用下上浮至集油器附近。挡油板上部将油水分离器一分为二,下面则留出15~20mm的空隙让两部分连通。由连通器原理可知,由于挡油隔板左边主要是水,右边则是油和水,油比水轻,所以右边的液位比左边的液位高,这时只要在右边适当的高度设计一个集油装置,当右边液位比左边高时,浮在上面的油就可以自动的流入集油装置中。集油器为一个空心圆柱体,上部开了一个80°左右的槽,并由一部24V直流电源驱动的转速仅为10r/min的小型电机带动旋转,就像一个勺子一样在不停地在油水分离器的含油面转动,当油面高过集油器时,油在自身压力的作用下漫过槽口流入集油器中,并通过接油管排出。在集油器的动密封方面,在集油器尾端使用密封轴承和油封,防止油水溢出。为了使上浮的油滴聚结的面积缩小,设计了呈10°角倾斜的箱盖,使得油滴在水静压的作用下聚集在舱内上部三角形的区域内,缩小了油滴聚集的面积。箱盖与箱体并不做成一个整体而是由螺栓连接,以便于对油水分离器的清洗,并使用U型密封条密封。在底部有一个放水口,每次使用完油水分离器后,可打开放水口的阀门,放掉容器中残余的废水。油水分离器的实物图如图3所示。

3.2 实验

首先在食堂采集餐厨垃圾约80kg,通过离心机分离后提取100ml泔水样品三份,经量筒测得,泔水中含油的平均体积分数约为17.4%。

然后将泔水由增压泵增压后注入油水分离器中分离,并分别使用容器在排水口和集油器的排油口接取分离后的溶液,静置后从两容器中同样提取样品三份,测得排油口出来的溶液中含油的平均体积分数为32.4%,排水口出来的溶液中含油的平均体积分数为3.0%,对实验结果分析如下。

因为当油水分离器容积满后,某一时刻进入油水分离器的泔水体积C应该等于排油口收集到液体的体积A与排水口收集到液体的体积B之和。所以可列等式如下:

求得A=48.9%C,B=51.1%C。

所以排油口收集到的油占泔水中油的体积分数为:

通过实验证明了通过油水分离器可以使泔水中浮油的收集率可达90%以上,同时排出的废水中含油率也仅仅只有3.0%,符合排放标准。所以此装置起到了较好的浮油收集作用。

4 结束语

城市污水处理越来越受到人们的重视,而泔水的油水分离,不仅可以减少污水对环境的污染,而且可以进行资源的回收利用,一举两得。本文中餐厨垃圾的处理工艺,是一套简单而又易于实行的餐厨垃圾处理方法。该套设备已由深圳大学、深圳如茵生态环境建设公司等院校及企业开发成功。该套设备中的油水分离器是采用斜板聚结和连通器原理设计的符合环保、节能、小体型、经济等理念的油水分离装置。装置中采用布水板使得水流进入装置更为均匀;采用斜板填充容器以达到聚结目的;采用倾斜箱盖达到减小集油分布面积的目的;采用旋转式空心圆筒型集油器来收集不同液位的油层,并通过实验验证了该装置能达到较好的分离效果,市场前景良好。

参考文献

[1]杨国栋,蒋建国,谢瑞强,等.餐厨垃圾处理技术与管理对策——以深圳市宝安区为例[J].环境卫生工程,2008,16(6):4-6.

[2]张大基,叶培燊．XT2007-1机械旋转式油水分离器设计[J].机电工程技术,2008,37(4):55-56.