分离工程试卷

分离工程试卷（精选8篇）

分离工程试卷 篇1

试卷A

一、填充题（40分，每小题2分）

1.生物产品的分离包括R Removal of insolubles，I Isolation，P Purification, 和P Polishing。

2.发酵液常用的固液分离方法有 离心 和 过滤 等。

3.离心设备从形式上可分为 管式，碟片式

套筒式 等型式。

4.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 ；

5.多糖基离子交换剂包括 葡聚糖离子交换剂 和 离子交换纤维素两大类。6.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。

7.影响吸附的主要因素有 吸附质的性质，温度，溶液pH值，盐浓度，吸附物浓度 和 吸附剂用量。

8.离子交换树脂由 载体，活性基团 和 可交换离子 组成。9.电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 引发剂 ； 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂 ； TEMED的作用是 增速剂 ； 影响盐析的因素有 溶质种类，溶质浓度，pH值 和

温度 ； 11.在结晶操作中，工业上常用的起晶方法有 自然起晶法，刺激起晶法 和 晶种起晶法 ；

12.简单地说，离子交换过程实际上只有 外部扩散，内部扩散 和

化学交换反应 三个步骤；

13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时，通常遵循Langmuir吸附方程，其形式为

Q＝q0C/(k+C)；

14.反相高效液相色谱的固定相是 非极性 的，而流动相是 极性 的；

常用的固定相有 C18 和 C8 ；常用的流动相有 甲醇 和 乙睛 ；

15.超临界流体的特点是与气体有相似的 粘度（扩散系数），与液体有相似的 密度 ； 16.离子交换树脂的合成方法有 共聚（加聚）和 均聚（缩聚）两大类；

17.常用的化学细胞破碎方法有 渗透压冲击，增溶法，脂溶法，酶消化法

和 碱处理法 ；

18.等电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其 等电点（pI）的不同； 19.离子交换分离操作中，常用的洗脱方法有 pH梯度 和 离子强度（盐）梯度 ； 20.晶体质量主要指 晶体大小，晶体性状 和 晶体纯度三个方面； 二.讨论题（30分）

1.请结合图示简述凝胶排阻色谱（分子筛）的分离原理。（6分）

答：凝胶排阻色谱的分离介质（填料）具有均匀的网格结构，其分离原理是具有不同分子量的溶质分子，在流经柱床是，由于大分子难以进入凝胶内部，而从凝胶颗粒之间流出，保留时间短；而小分子溶质可以进入凝胶内部，由于凝胶多孔结构的阻滞作用，流经体积变大，保留时间延长。这样，分子量不同的溶质分子得以分离。

2.绘制结晶过程中饱和曲线和过饱和曲线图，并简述其意义。（6分）答：结晶过程中的饱和温度曲线和不饱和温度曲线的简图如右图所示：

S-S曲线为饱和温度曲线，在其下方为稳定区，在该区域溶液为不饱和溶液，不会自发结晶；

T-T曲线为过饱和温度曲线，在其上方为不稳定区，能够自发形成结晶；

S-S曲线和T-T曲线之间为亚稳定区，在该区域，溶液为过饱和溶液，但若无晶种存在，也不能自发形成晶体；

3.何谓亲和吸附，有何特点？（6分）

答：亲和吸附是吸附单元操作的一种，它是利用亲和吸附剂与目标物之间的特殊的化学作用实现的高效分离手段。亲和吸附剂的组成包括：惰性载体、手臂链、特异性亲和配基。亲和吸附的特点是高效、简便、适用范围广、分离速度快、条件温和，但载体制备难度大，通用性差，成本较高。

4.简述结晶过程中晶体形成的条件（6分）

答：结晶过程包括过饱和溶液的形成、晶核的形成及晶体的生长三个过程，其中溶液达到过饱和状态是结晶的前提，过饱和度是结晶的推动力。

5.试比较常规聚丙稀酰胺凝胶电泳与SDS PAGE的分离原理。（6分）

答：常规聚丙烯酰胺凝胶电泳和SDS-PAGE均为凝胶电泳的一种。

聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质是依据其电荷（性质、荷电量）、分子形状和分子大小（分子量）差异实现分离的；

SDS-PAGE由于加入了SDS和强还原剂（DTT等），破坏了蛋白质分子的高级（二级、三级、四级）结构，并与蛋白质形成荷大量负电荷的聚合物，消除了不同蛋白质分子电荷及分子形状差异，而仅将分子量差异作为分离依据，常用于测定未知蛋白质的亚基分子量。

三.计算题（30分）

1、用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青霉素浓度为0.2Kg/m，萃取平衡常数为K=40，处理能力为H=0.5m/h，萃取溶剂流量为L=0.03m/h，若要产品收率达96%，试计算理论上所需萃取级数？（10分）解：由题设，可求出萃取系数E，即：E3

33kL400.032.4 H0.5En1E根据Pn196%，得n＝4 E

12、应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素，饱和吸附量为0.06 Kg（抗菌素）/Kg（干树脂）；当抗菌素浓度为0.02Kg/m时，吸附量为0.04Kg/Kg；假定此吸附属于Langmuir等温吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m时的吸附量（10分）

解：由题设，根据Langmuir吸附等温式可求出K值，即： q33q0C0.060.020.04,k0.01

KCk0.023则当料液含抗菌素0.2Kg/m时的吸附量可计算如下：

3、一种耐盐细胞其能积累细胞内低分子量卤化物，适应高渗透压，能在含有0.32mol/LNaCl, 0.02mol/LMgCl2, 0.015mol/LCaCl2, 0.01mol/LFeCl3 的培养基这培养，当其从含盐量高的培养基中转移至清水中，在数分钟内能将胞内产物释放出来，试估计细胞膜所受渗透压的大小。（设操作温度为25℃）（10分）

解：细胞所受渗透压按照下式计算： q0.060.20.057kg/kg0.010.2

Pout-Pin＝-RTCi

＝ －8.314×298×(0.32×2＋0.02×3＋0.015×3＋0.01×4)×10＝－1.94×10 Pa

6试题

（B）卷

一、填充题（40分，每小题2分）1.生物产品的分离包括 Removal of insolubles，Isolation，Purification, 和 Polishing。

2.发酵液常用的固液分离方法有: 离心 和 过滤 等。

3.离心设备从形式上可分为 管式，套筒式，碟片式 等型式。4.亲和吸附原理包括 吸附介质的制备，吸附 和 洗脱 三步。5.多糖基离子交换剂包括 葡聚糖离子交换剂 和 离子交换纤维素 两大类。6.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。7.影响吸附的主要因素有 吸附质的性质，温度，溶液pH值，盐浓度，吸附物浓度 和 吸附剂用量。

8.离子交换树脂由 载体，活性基团 和 可交换离子 组成。9.电泳用凝胶制备时，过硫酸铵的作用是 引发剂 ； 甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂 ； TEMED的作用是 增速剂 ； 影响盐析的因素有 溶质种类，溶质浓度，pH值 和 温度 ； 11.根据分离机理的不同，色谱法可分为 吸附色谱，分配色谱，离子交换色谱 和 凝胶色谱。

12.盐析实验中用于关联溶质溶解度与盐浓度的Cohn方程为 lgS＝β－KsI ；当 保持体系温度、pH值不变，仅改变溶液离子强度进行的盐析操作 称为Ks盐析法；当

保持离子强度不变，改变温度、pH值进行的盐析操作 称为β盐析法。

13.过饱和溶液的形成方式有： 热饱和溶液冷却，蒸发溶剂，真空蒸发冷却，化学反应结晶 和 盐析。

14.蛋白质分离常用的色谱法有 金属螯合色谱，共价色谱，离子交换色谱

和 疏水作用色谱。15.离子交换树脂的合成方法有 共聚（加聚）和 均聚（缩聚）两大类； 16.离子交换分离操作中常用的洗脱方法有 pH梯度 和 离子强度（盐）梯度。17.SDS PAGE电泳制胶时，加入十二烷基磺酸钠（SDS）的目的是消除各种待分离蛋白的 电荷 和 分子形状 差异，而将 分子量 作为分离的依据。

18.工业上常用的起晶方法有 自然起晶法，刺激起晶法 和 晶种起晶法。19.高效液相色谱分离方法中，液-液色谱是以 液体 作为流动相；以 固定在固相载体表面的液体 作为固定相。

20.常用的蛋白质沉析方法有 盐析，等电点沉析 和 有机溶剂沉析。

二、讨论题（30分）

1、何谓超临界流体萃取，并简述其分离原理

答：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。

2、何谓免疫亲和层析，简述亲和免疫层析介质的制备过程

答、免疫亲和层析是利用亲和技术和色谱分离集成产生的一种高效色谱分离技术，其分离原理是通过抗原-抗体之间特异性的相互作用，从而实现高效的分离。层析介质的制备过程包括：抗体的制备、抗体提取、载体活化，手臂链的连接、抗体的连接等步骤。

3、简述SDS PAGE电泳测定未知蛋白分子量的方法

答：SDS-PAGE是凝胶电泳的一种，其分离原理是基于不同分子量的蛋白质（亚基）在电场中的迁移率不同，因此利用该技术测定未知蛋白质（亚基）的分子量是十分方便的，具体的方法是利用标准分子量MARK，与样品一同电泳，染色后根据标准分子MARK中已知分子量蛋白质的迁移率与其分子量的对数值作图，可得一标准曲线并拟合方程，再结合未知蛋白质的迁移率即可计算得到大致的分子量。

4、何谓等电点沉析法

答：蛋白质再等电点下的溶解度最低，根据这一性质，再溶液中加入一定比例的有机溶剂，破坏蛋白质表面的水化层和双电层，降低分子间斥力，加强了蛋白质分子间的疏水相互作用，使得蛋白质分子得以聚集成团沉淀下来。

5、绘制结晶过程中，饱和曲线和过饱和曲线图，并简述其意义 答：结晶过程中的饱和温度曲线和不饱和温度曲线的简图如右图所示：

S-S曲线为饱和温度曲线，在其下方为稳定区，在该区域溶液为不饱和溶液，不会自发结晶；

T-T曲线为过饱和温度曲线，在其上方为不稳定区，能够自发形成结晶；

S-S曲线和T-T曲线之间为亚稳定区，在该区域，溶液为过饱和溶液，但若无晶种存在，也不能自发形成晶体；

三.计算题（30分）

1.用管式离心机从发酵液中分离大肠杆菌细胞，已知离心管的内径为0.15m，高0.8m，转速为18,000 r/min，生产能力为Q=0.3m/h。求细胞的离心沉降速度V。（10分）

解：由题设，根据

3vgQg2lR22(0.3/3600)9.81－920.80.152(180002/60)2＝2.038×10m/s 2.应用离子交换树脂作为吸附剂分离抗菌素，饱和吸附量为0.06 Kg（抗菌素）/Kg（干树脂）；当抗菌素浓度为0.02Kg/m时，吸附量为0.04Kg/Kg；假定此吸附属于Langmuir等温吸附，求料液含抗菌素0.2Kg/m时的吸附量（10分）

解：由题设，根据Langmuir吸附等温式可求出K值，即：

3qq0C0.060.020.04,k0.01则当料液含抗菌素0.2Kg/m3时的吸附KCk0.02量可计算如下：

q0.060.20.057kg/kg 0.010.233.用醋酸戊酯从发酵液中萃取青霉素，已知发酵液中青霉素浓度为0.2Kg/m，萃取平衡常数为K=40，处理能力为H=0.5m/h，萃取溶剂流量为L=0.03m/h，若要产品收率达96%，试计算理论上所需萃取级数？（10分）

解：由题设，可求出萃取系数E，即E3

kL400.032.4 H0.5根据PEn1EEn1196%，取n＝4

分离工程试卷 篇2

中药成分繁多复杂, 且各种成分的性质遍布所有的极性段、酸碱范围, 而中药研究的大趋势是全成分的分离。实现多成分分离的一个简单的方法就是在一根足够长的柱子上, 采用温和的流动相, 在足够久的时间内洗脱, 但是这却与现代分析技术的快速、简便相违背。近年来, 各种技术都又了长足的进步, 下面就这些技术的应用进展进行综述。高效液相色谱技术的发展和应用高效液相色谱 (HPLC) 是分析化学中发展最快, 应用最广的领域之一。其分析特性使其成为药学、化学、生物学、毒物学等诸多领域中被广泛使用的有效分离和质量监控手段, 是药学工作者手中用以解决他们面临的各种实际分析课题必不可少的工具。随着中药复兴的要求, 中药现代化已经成为必然的趋势, 而高效液相分析法也已经成为中药有效成分分离测定中不可或缺的技术手段。近年来, 应用高效液相色谱分析中药成分已成为控制中药质量的重要手段之一。在含量测定方面几乎各种结构类型的中药活性成分均有使用高效液相色谱测定含量的报道, 许多用薄层色谱不能分离的化合物, 而用高效液相色谱却得到了很好的分离。应用高效液相色谱分析中药有效成分时, 没有统一的预处理方法。虽然中药成分比较复杂但各类成分又有共同的特性, 在提取分离过程中, 常根据这些特性, 将某一种或某一类总成分提出, 然后用高效液相色谱法进行分离和含量测定。

1 HPLC-UVD在中药有效成分分离测定中的应用

紫外检测是一种常用的有效成分分析技术, 可以快速准确的检测样品有效成分。中药黄芩是传统常用中药, 具有清热燥湿, 泄火解毒的功效, 其有效成分是黄芩苷。赵奎君等[1]利用日本岛津LC-6A高效液相色谱仪, SPD-6AUV可调波长紫外L检测器, 首次分离测定了大戟科植物月腺大戟中的抗结核有效成分狼毒甲素和狼毒乙素, 确保了对原材料药物的质量评价及其制剂的疗效。李慧义[2]对不同产地的牛蒡子的5种木脂素——牛蒡苷、牛蒡酚A、牛蒡酚F、牛蒡苷元、牛蒡素B进行了测定, 使用美国Varian LC5000高效液相色谱仪, 日本岛津SPD-6AY监测器, 以甲醇-水-乙腈-四氢呋喃 (57∶49∶11∶1) 为流动相进行梯度洗脱, 达到了满意的效果, 为开发药源, 控制质量提供了可靠的依据。

2 HPLC-FLD在中药有效成分分离测定中的应用

荧光分析法具有灵敏度高、选择性强、需样量少和方法简便等优点。可是因为大部分需要衍生化, 代价昂贵, 所以目前的使用还不是很广泛。荧光检测器与传统的紫外检测器相比, 所建立的葛根素分析法的灵敏度要高2个数量级, 大大减少了样品对分析柱的污染, 为不同种类的样品的分析提供了一种新的分析手段。吴波用高灵敏度的荧光检测器进行检测并对检测条件进行优化。以荧光检测器检测, 激发波长260nm, 发射波长472nm, 建立了HPLC-FLD分离和测定葛根中的葛根素的含量的方法。结果发现在选定色谱条件下其葛根素的线性范围良好, 样品加样回收率在97.2%~101.7%, 相对标准偏差在0.62%~1.61%。此方法精密度好, 结果可靠, 适合葛粉中葛根素的定量分析。

3 HPLC-ELSD在中药有效成分分离测定中的应用

蒸发光散色检测器又称为蒸发型质量检测器, 为一种类似于折射率检测器的通用型检测器。为检测那些结构中不具有紫外发色团的样品提供了一种新型的检测手段, 随着技术发展, 流动相可以雾化的新型检测器已经出现。HPLC-ELSD技术在中药分析中运用已初步占有一席之地。该方法迎合了复杂中药分析的要求, 其主要取决ELSD检测器的突出优势:高效、灵敏度高, 不受流动相系统温度变化的影响, 基线稳定性好, 可进行梯度洗脱, 有利于对复杂多种成分中药的检测。特别适用于无生色团、无紫外线吸收或紫外末端吸收的样品以及挥发性低于流动相的任何组分。因此, 对所有非挥发组分都产生响应, 致使应用范围十分广泛在中药领域的应用也越来越广泛。含皂苷类成分的中药有人参、西洋参、三七、黄芪等, 皂苷为一类极性较大、结构复杂的化合物, 在紫外区大多数仅有末端吸收, 无专一显色剂。在用紫外检测器时, 选用末端吸收, 流动相种类受到限制, 增加分离皂苷的难度, 而结构相近的皂苷无法分离。采用ELSD检测, 则较好的解决了分离难的问题。从目前国内文献报道来看, 应用于人参、三七、西洋参类皂苷的分析, 选用HPLC-ELSD是比较理想的方法。江英桥采用反相高效液相色谱蒸发激光散射检测器测定三七中人参皂苷的含量, 蒸发激光散射检测器, 定量方法简单、准确。回收率为100.50%, RSD为1.82%。并用紫外分光光度法测定了三七中总皂苷的含量, 结果和HPLC法基本一致, 说明该方法定量准确。

4 HPLC-ECD在中药有效成分分离测定中的应用

电化学检测 (ECD) 是一种痕量, 超痕量的分析技术, 20世纪80年代在国内得到迅速的发展, 综合了HPLC和EC的优点。具有以下优点: (1) 选择性高, 对于成分复杂结构类似的生化物质和药物分析尤其方便, 随着修饰电极和催化修饰电极的出现, 其优点将更加突出。 (2) 灵敏度高, 线性范围广, 最多可到6个数量级。 (3) 应用范围宽, 可以测电活性物质和部分非电活性物质。 (4) 分析速度快, 节约成本。黄芩苷和黄芩素均为黄芩中的主要成分, 结构相似, 常同时存于同一药材或同一中药制剂中, 在进行含量测定时常难以分离。黄芩苷和黄芩素结构只差一个葡萄糖酸, 用一般的分析方法, 如紫外分光光度法等很难测定。

总之, 分离测定中药中的有效成分是进行合理组方、药效物质基础研究、结构鉴定与修饰的重要前提。中药成分分析的方法很多, 但目前真正用在中药质量标准中除HPLC外, 其他方法涉及较少。为加快我国的中药现代化研究的进程, 使我国中药走向世界, 既要分离测定其指标成分, 又要把中药当成一个整体来分析, 这就要求综合应用多种先进的分离分析技术与方法, 来评价中药的内在质量。随着现代色谱技术理论及检测手段的发展, 新的分析技术层不穷, 对于成份通常较为复杂的中药分析而言, 提供了越来越多的分析手段, 且仪器的性价比亦在不断提高, 加之现代计算机软件技术的迅速提升, 更提高了对所获分析数据进行处理的层次及效率。

参考文献

[1]杜英峰, 张兰桐.现代分离分析技术在中药研究中的应用[J].河北医科大学学报, 2005, 26 (1) :12-14.

生物分离工程的教学思考 篇3

【关键词】生物分离工程 教学 多媒体 体系 学生

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）12-0186-02

生物分离工程的教学主要研究生物的分离、提取和精制的过程。与化工分离过程不同的是，生物分离工程研究的目标产物通常都有浓度低、物料的组成复杂、容易失活以及对产品质量的要求比较高等共性，因而生物分离工程是一门综合性很强的科目，物理学、机械、生物、化学以及数学等学科的知识点在生物分离工程这一科目中都会有涉及。在这样的情况下，学科的学习难度自然就不用说了。针对这种情况，本文提出了一些建议，希望可以帮助大家更好的学习生物分离工程这门学科。

一、教师多钻研教材，对教学类内容进行优化，增强讲课的针对性

生物分离工程这门课程需在专业学习的较高年级开设，而此时这些高年级的学生不仅需要应付课业的压力，同时也面临着就业找工作的压力。因此，对于这门课程在将来就业时的重要性他们会非常的关注。生物分离工程这个专业毕业以后的去向主要有两类，一类是进行生物工业的生产和管理，这类工作性质需要学生工作在生产一线；然后就是到各种研究院进行生物分离的应用研究。这两种选择对生物分离工程的教学要求并不相同，因此教师需要在进行教学活动时兼顾学生的不同需求。比如，在讲解分离技术的相关知识时，既要让学生了解到离心技术在进行科研时的应用，也需要让学生了解它如何应用于工业生产中。而离心技术的讲解，除需要对离心原理进行解释外，还可以结合实际生产的操作流程来介绍离心设备的使用方法，这对于将来从事生产一线工作的学生将会非常有用。对于将来想要继续深造的学生则可以介绍一下低速、高速以及超速这三种离心机的不同之处以及它的应用实例。

生物分离工程课程的教学内容包括了分离的基本理论、分离过程的要点以及分离设备的使用等，涉及的内容不仅多而且复杂。而生物分离技术也在随着时代的发展而进步，因此，教师在教学的时候应该注意将最前沿的生物分离技术与教材的内容相结合，而不应该让学生的眼界被局限在当前。

二、创造活跃的学习氛围，让学生的学习热情得到释放

教师在课堂教学的过程中应该注意课堂氛围对学生的影响，通过生动的实例分析来吸引学生的注意力，并用贴近生活的实例分析来加深学生对知识点的理解。比如在讲授膜的分离技术相关内容时，可以将纺织和制药废水作为例子来讲述微滤膜、反渗透膜以及超滤膜在污水处理时的不同应用。学生可以在三者的对比中更加深刻的理解微滤膜和超滤膜去除污水中的微粒和杂质的原理，而反渗透膜是如何除去污水中的有害金属离子的，进而了解到不同膜的不同作用原理。

另外，将前沿技术与所学课程内容相结合不仅可以让学生加深对技术创新过程的了解，也可以激发学生对科学创新的动力，进而对学习更加的充满热情。

课堂中实例的引入增加了学习过程的新颖性和趣味性，这对培养学生的探索能力十分有利。而实例中技术创新者的科学精神也可以让学生受到感染。比如，胰岛素的发现过程非常的艰辛，这个例子的提出可以让学生充分的了解到科学家孜孜不倦的科研精神，这些人文精神的熏陶对学生人生道路的发展也是非常重要的。

三、多媒体教学的利用，让学生充分的参与课堂教学

教师对多媒体教学的利用不仅节省了书写的耗时，也不会让课堂气氛太过沉闷。多媒体教学不仅可以让教师的讲课内容图文并茂，也更有利于课程的教学互动。例如，在讲解色谱分析技术时，就可以利用多媒体演示的方式将色谱纯化的过程清晰地呈现出来，然后让学生自由讨论，对不同的色谱技术进行原理以及特性的比较。学生在课堂上的积极参与不仅可以锻炼他们分析、解决问题的能力，同时他们的表达能力也可以得到提高。

四、布置课外阅读的任务，提高研讨式教学的效果

研讨式教学的核心是学生自己，因而在这种教学模式下学生可以得到各方面的锻炼，综合能合理会得到最大程度的提高。教师在确定讨论的选题时应该搜集充分的资料，找出最适合学生发挥的题目。

由于在实际的讨论过程中，学生知识面的狭窄以及理论水平的限制，使得学生的讨论热情不高，研讨式教学始终没有达到预期的教学效果。这一问题我们可以通过制定虚拟目标的方式来解决。虚拟目标的制定可以留给学生足够的准备时间，让学生对研讨的选题有充分的了解。为帮助学生在最短的时间内整合到最多有用的信息，教师还应该为学生提供相关书籍，这样既可以通过研讨式教学锻炼学生各方面的能力，也可以增加学生的课外阅读量。

五、加强实验教学，培养学生的动手能力

生物分离工程的综合性与实践性决定了实验课的重要。实验作为一个不可缺少的教学手段，应该得到生物分离工程教师的充分重视。课程中的各种操作如离心分离、盐析、离子交换、活化、干燥等都会在实验中得到锻炼。实验中的相关操作，可以让学生更加熟悉生物制品的操作流程，也有利于学生对实际生产操作的适应。在实际的动手操作中，学生会有更丰富的感性认识，不管是对他们的继续深造还是就业之路都有很大的帮助，也会让他们更有信心。

六、结语

生物分离工程这门学科的学习需要结合好理论与实验，实践性很强，这为高校学生学好这门学科带来了不小的难度。教师在平时的教学工作中应该及时的进行总结，为学生发掘出最适当的教学方法，并对课程内容进行优化，通过各种教学手段的运用让学生可以更高效的学好生物分离工程这门学科。教学过程中不仅要考虑学生所面临的压力，也应该重视学生各方面能力的培养，让生物分离工程这门课程有更好的教学质量。

参考文献：

[1]张轩，陈海燕.高校生物分离工程教学改革探索[J].中国科教创新导刊，2012（34）.

[2]陈婷，张兴群.“生物分离工程”课程的教学改革[J].纺织服装教育，2012（3）.

[3]杨艳，吴韶红，贾士芳.谈“三结合”教学方法在生物分离工程课程教学过程中的探索与实践[J].化工高等教育，2012（2）.

分离工程 篇4

组分 塔顶产品 塔底产品 进料

塔于常压下操作。试求：（1）塔顶分凝器和塔釜温度。

（2）若进料温度为92C，确定进料相态。

假设液相服从拉乌尔定律，汽相可作为理想气体。三个组分的蒸汽压分别用下列各式计算：

o

苯 0.995 0.005 0.600

甲苯 0.005 0.724 0.300

二甲苯 0 0.251 0.100

答案：点击查看

习题1

解：（1）塔顶分凝器温度，即分凝器出口蒸汽的露点温度。

（2）塔釜温度，即釜液组成的泡点温度。

（3）确定92℃时的进料状态。

2、异丙醇（1）—水（2）系统的无限稀释活度系数此对数值计算wilson常数λ温度和汽相组成y1。

已知：异丙醇和水的蒸汽压可分别用下列各式计算：（1种解法）

2试用

和λ

1，并计算x1=0.1665（mole分率）时的泡点

系统处于常压。（提示：试差求λ和λ

时，可取初值λ

=0.1327）122112答案：

习题2

解：已知：

代入Wilson方程

设

由此反复迭代，直到

为止。

得：Λ12＝0.1327，Λ21＝0.7393 将Λ12，Λ21代入Wilson方程，并计算x1＝0.1665，x2＝0.8335时的

得：。

设该二元系汽相为理想气体，液相为实际溶液，则

设t＝100℃，计算，设t＝80.0℃，计算，设t＝84.1℃，计算。

计算汽相组成：

3、用常规精馏分离下列烃类混合物：（1种解法）组分 mole% CH4 0.52

C2H4 24.9

C2H6 8.83

C3H6 8.7

C3H8 3.05

C4（烷烃）54.0 工艺规定塔顶馏出液中C4浓度不大于0.002，塔釜残液中C3H8不大于0.0015，试应用清晰分割法估算塔顶和塔底产品的量和组成。答案：

习题3

解：设F=100Kmol/h

组分 di bi

CH4 0.52 0.0 0.0113 0.00 C2H4 24.9 0.0 0.5412 0.00 C2H6 8.83 0.0 0.1919 0.00 C3H6 8.70 0.0 0.1891 0.00 C3H8 2.97 0.081 0.0645 0.0015 nC4 0.092 53.908 0.002 0.9985

4、设工艺规定C3H6为轻关键，C4为重关键，上题料液在常规精馏塔中分离，要求C3H6在塔顶的收率为0.99，C4在塔底的收率为0.995。假设全部轻组分全部从塔顶馏出。试计算：

（1）用Underwood方程计算 Rm和C3H8在两端产品中的分布，算出两端产品的量和组成（设F=100Kmol/h，泡点体进料）。（2）计算Nm。各组分的j如下：

（3）取R=1.5Rm，求N。

5、某料液的组成如下：（1种解法）

组分 mole分率

丙烯 0.7811

丙烷 0.2105

异丁烷 0.0084 于泡点时加入常规精馏塔进行分离。要求塔顶产品中丙烯的mole分率99.5%，塔底产品中的丙烯mole分率5%。试计算：

（1）分离所需的Rm，并取R=2Rm，计算所需的理论板数N。

（2）如果塔顶精丙烯产品中精丙烯浓度达99.7%，塔底组成保持不变，试计算此时能耗比生产99.5%产品时的增加多少？ 已知：12=1.12184，22=1.0，32=0.54176。答案：

习题5： 解：第一部分

1）LK－丙烯，HK－丙烷，q＝1，xD丙烯≥99.5％，XB丙烯≤5％

第二部分：

6、某石油化工厂脱甲烷塔塔底产品组成如下：

组 分 C=2 C002 C=3 C

3分子分数 0.6730 0.1330 0.1830 0.011 操作压力35 atm（绝）。试确定该塔塔底温度。

7.脱乙烷塔塔顶汽相流出物组成如下：

组分 C1 C=02 C2 分子分数 0.0039

0.8649

0.1286 操作压力26 atm（绝）。试确定该塔塔顶温度。

C=3 0.0026

8.脱甲烷塔塔底产品经节流膨胀进入脱乙烷塔，进料量400公斤分子/小时，脱乙烷塔操作压力26 atm（绝），塔顶产品经分凝器汽相出料。分离要求：塔顶产品含C3=≤0.1%，塔底产品含C20≤0.2%。试确定塔顶、塔底产品的数量及组成等工艺条件。

9.已知某脱乙烷塔，操作压力28.8*0.1013MPa，塔顶采用全凝器，塔顶产品组成如下：

组分 组成XDi 求塔顶温度。

10.某精馏塔操作压力1*0.1013MPa，其进料组成如下： 组成 组成XFi n-C40 0.05

n-C50 0.17

n-C60 0.65

n-C70 0.10

n-C80 0.03

总和 1.00 C1 1.48

C2 88.00

=

C2 10.16

0

C3 0.36

=

总和 100%(分子%)求：（1）露点进料的进料温度；（2）泡点进料的进料温度。

11.已知某混合物组成如下：

组分 组成XFi C20 0.08

C30 0.22

n-C40 0.53

n-C50 0.17

总和 100%(分子%)压力为22*0.1013MPa泡点进料，而后绝热瞬间降压到13.6*0.1013MPa，试求等焓节流的汽化率与温度的关系，作出闪蒸曲线及等焓平衡线，找出汽化率及节流后温度。

12.某厂脱丙烷塔每小时进料量为53.24公斤分子/小时，进料组成如下： 组成 C20

C3=

C30

C4=

C40

C50

总和

组成XFi 0.0051 0.3070 0.3515 0.1465 0.1518 0.0381 1.0000 塔的操作压力为17.2*0.1013Mpa，进料泡点为66℃，要求塔顶馏出液中C4=不大于0.0051（分子%），塔釜残液中C30不大于0.0051（分子%）。试用清晰分割法作物料衡算，并计算的C30，C4=回收率。

13.已知第一脱甲烷塔的进料组成如下： 组分 组成 Ki H2 0.1280 26

CH4 0.2517 1.7

C2H4 0.2310 0.34

C2H6 0.3860 0.24

C3H4 0.0033 0.051

总和 1.000

塔的操作压力为34*0.1013Mpa，塔顶，塔底的平均温度为-50℃。要求塔底乙烯回收率93.4%，塔顶甲烷回收率98.9%，按不清晰分割估算塔顶，塔底产品组成。

14.已知C2—C3塔的进料液，塔顶馏出液，塔釜液的组成如下：

进料液 塔顶液 塔釜液 C2H4 0.3414 0.9244 ——

C2H6 0.0282 0.746 0.0010

C3H4 0.5017 0.0010 0.7950

C4 0.1287 —— 0.2040

总和 1.0000 1.0000 1.0000 塔的操作压力为29*0.1013Mpa，泡点进料，试计算最小回流比。

15.某分离乙烷和丙烯的连续精馏，其进料组成如下：（均为分子分数）组分 组成 CH4 0.05

C2H6 0.35 2.590

C3H6 0.15 1.000

C3H8 0.20 0.884

i-C4H40 0.10 0.422

n-C4H10 0.15 0.296

总和 1.00----α平均 10.950 要求馏出液中丙烯浓度≤2.5%，残液中乙烷浓度≤5.0%，并假定残液中不出现甲烷，在馏出液中不出现丙烷及更重的组分。

试求：（1）进料量为100公斤分子/小时，馏出液和残液的组成和流量。

（2）若按饱和液体进料，进料温度为26℃，平均操作压力为27.4*0.1013Mpa，试用简捷法计算理论塔板数（塔顶采用全凝器）。

（3）确定进料板位置。

16.某精馏塔共有三块理论板，示意图如下：

组分 组成XFi Ki 33.3 1 33.3 2 33.4 3

总和 100----试用比流量法计算塔顶及塔釜各组分的量及组成。

（题16附图）

17.按16题的数据，试用三对角矩阵法，解物料平衡式（作一次物料平衡的计算，不作流率校正）

18.设计带侧线采出的乙烯精馏塔，要求乙烯纯度为99.9%，甲烷为0.01%，乙烷为0.09%，塔釜乙烯带出来；带出量不大于2%。已知进料组成为：

组分 组成XFi

C1 0.16%

C2= 80.3%

C20 19.54%

总和 100% =5.4，精馏数塔操作压力为20.5*0.1013Mpa，进料状态q=0，已知拔顶数ααC2= C20

C1 C2= =1.415。

试求：（1）拔顶气体量，乙烯产品量，釜液量（按进料量为100公斤分子/小时计）（2）拔顶段和精馏段的理论板数。

19.10分子A，40分子B和50分子C组成三元非均相液体混合物，其中A，B互溶成为一相，C和A，B完全不互溶组成另一相。试求与这两液相平衡的气相组成。已知：

40℃ 50℃

KA=1.8 KA =2.0

KB=0.4 KB =0.5

KC=0.19 KC =0.2

（题19附图）

20.根据分子总和方程，和相对挥发度的定义αij==

分离工程部分解答题汇总 篇5

答：精馏塔的作用是使轻、重关键组分的摩尔分率比从再沸器中的最低值提到冷凝器中的较高值，接近最小回流比下操作时，在进料板上下区域会出现随蒸汽逐级上升，此比值反而下降，及精馏成果被抵消的情况，称为“逆行精馏”效应。提高回流比或改变进料位置均可以减弱或消除该效应。

2.萃取精馏流程中，溶剂加入口如何确定？解释原因。

答：因为溶剂的沸点比被分离组分高，为了使塔内维持较高溶剂浓度，溶剂加入口一定要位于进料板之上，但需要与塔顶保持有若干块塔板，起到回收溶剂的作用，称为溶剂回收段。

3.某厂一多组分精馏塔，正常操作时塔顶底产品都合格，乙班接班后操作两小时分析发现塔顶产品不合格，请你告诉操作工如何调节操作参数? 答：所谓塔顶产品不合格，是指塔顶馏出物中重组分含量较多。因此，可以通过适当加大回流量或适当降低塔釜操作温度进行调节。

4．非均相催化反应精馏的定义是什么？利用非均相催化反应精馏进行反应与固定床反应器相比有什么优点? 答：非均相催化反应精馏，即将催化剂填充于精馏塔中，它既起加速反应的催化作用，又作为填料起分离作用。优点: 1).对于受平衡制约的反应，采用催化精馏能够大大超过固定床的平衡转化率。2).由于精馏作用移出物系中较重的污染物，使催化剂保持清洁，延长了催化剂的寿命。5．萃取精馏和共沸精馏的相同点和不同点是什么？ 答：相同点：

都是加入溶剂改变原溶液的相对挥发度，使其可以用精馏方法分离。不同点：

1)可供选择的共沸剂数目远不及萃取剂多，且萃取剂用量不像共沸剂受限制； 2)共沸剂从塔顶蒸出，萃取剂从塔底出，因此消耗能量多；

3)共沸精馏受组成限制，操作条件比较苛刻，萃取精馏可在较大范围变化，操作比较容易，流程较简单，只用于连续操作；

4)同样压力下共沸精馏温度低，适于热敏性物料。

6．画出萃取精馏的流程简图，指出萃取剂的加入位置，并说明原因？ 答：

加入位置：溶剂的加入口一定要位于进料板以上，但需要与塔顶保持有若干块塔板。原因：溶剂的沸点比被分离组分高，为了使塔内维持较高的溶剂浓度，溶剂的加入口一定要位于进料板以上。但需要与塔顶保持有若于块塔板，起回收溶剂的作用。

SA+BSAB1B+S2S1：萃取精馏塔 2：溶剂回收塔

7．计算最小回流比所用恩特伍德公式的假设条件是什么？当简单精馏塔在最小回流比下操作时，当轻重组分均为分配组分和均为非分配组分两种情况下，塔内恒浓区的位置分布情况。答：假定：

1)塔内汽相和液相均为恒摩尔流率； 2）各组分的相对挥发度均为常数；

8．物理吸收过程与精馏相比，传质特点是什么？吸收塔内气液相浓度和温度如何变化？ 答：物理吸收过程是气相分子向液相的单方向分子扩散和传质过程。吸收塔内从塔顶到塔釜，气、液相浓度都是上升的，温度也是上升的。9．如何判断闪蒸问题是否成立？

答：方法一：分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进料混合物的露点和泡点温度，然后核实闪蒸温度是否处于泡露点温度之间。若该条件成立，则闪蒸问题成立。

方法二：计算ΣKizi和Σzi/Ki,若ΣKizi>1, 说明TB1，说明TD>T。综合两种试算结果，只有TB

答：1）按相对挥发度递减的顺序逐个从塔顶分离出各组分；

2）最困难的分离应放在塔序的最后；

分离工程试卷 篇6

1.关于道路线形组合设计，下列说法不正确的是（）。

A．应避免平面、纵断面、横断面极限值的相互组合设计

B．线形组合应保持视觉连续性，自然诱导驾驶员视线

C．合理选择道路的纵坡度和横坡度，以保证排水通畅和行车安全

D．所有城市道路都必须满足平纵线形相互对应且平包纵的组合要求

2.匝道路拱横坡应满足最低路面排水要求，最大不应大于（）。

A．1.0％

B．1.5％

C．2.0％

D．2.5％

3.城市道路建设项目在申办《建设工程规划许可证》时，所需提供的设计图纸是（）。

A．规划方案

B．设计方案

C．初步设计

D．施工图

4.立交匝道平纵合成坡度应限制，一般地区最大不应大于8％，积雪冰冻地区不应超过（）。

A．4％

B．5％

C．6％ D．7％

2.多选题 【本题型共1道题】

1.下面有关道路纵坡及坡长的叙述，正确的是（）。

A．机动车道纵坡的最小坡长应符合规范要求，且应大于相邻两个竖曲线切线长度之和

B．非机动车道纵坡宜小于2.5%，当≥2.5％时，其最大坡长应进行限制

C．道路最小纵坡不应小于0.3%；当遇特殊困难纵坡小于0.3%时，应设置锯齿形偏沟或采取其他排水设施

D．在设有超高的平曲线上，超高横坡度与道路纵坡度的最大合成坡度应按规定限制

3.判断题 【本题型共4道题】

1.城市道路按路网地位、交通特性、服务功能的不同，分为快速路、主干道、次干道、支路四个等级。（）

Y．对

N．错

2.城市道路建设项目申办《施工许可证》时，需提供施工图设计文件审查合格书。（）

Y．对

N．错

3.立体交叉口分类中，立A类为枢纽立交，其立交形式为全互通立交；立B类为一般立交，其立交形式为半互通立交。（）

Y．对

N．错

4.城市道路建设项目在申办《规划意见书》时，需提供初步设计批准文件及会签后的配套市政管线设计综合图。（）

Y．对

分离工程试卷 篇7

1 生物分离工程课程主要内容和特点

生物分离工程课程主要包括细胞的分离与破碎、初级分离、膜分离、萃取、吸附分离技术和理论、液相色谱、亲和色谱、电泳、结晶、干燥等, 有些内容对学生来说是初次涉及, 如分离技术、吸附技术、结晶、干燥;而有些内容被涵盖在其他课程之中, 如液相色谱和亲和色谱在仪器分析中有重要讲解, 电泳在生物化学中有重要讲述。

生物分离工程课程是一门多学科交叉、发展性和比较前沿的学科, 是一门含有现代生物科学和工程的科学技术。生物分离技术不同于传统的化工分离过程, 近年来在国内外大受重视, 发展非常迅速, 许多适合生物活性物质的新型分离纯化技术也不断产生, 被广泛地应用到工业、农业、医药等各个领域[3,4,5]。它所涉及的相关课程和知识较多, 如物理、化学、微生物、高等数学、计算机等, 基础性和实践性都很强。它所涉及的基础理论、基本知识较多、较散, 各知识点间相互联系不是很紧密, 内容相对比较抽象, 若单纯地讲授理论知识学生很难理解。

2 教学改革

2.1 拓展教学内容, 激发学习兴趣

一是生物分离工程课程的教学, 应与该领域的前沿科技与时俱进, 及时、快速、准确地更新地教学内容, 将最新的科技新闻传播给学生们, 以自由讨论的形式, 在课堂上与学生进行广泛的交流与沟通, 与学生们产生共鸣, 从而提高学生学习生物分离工程的兴趣。二是针对目前在生物分离技术领域研究热点的新型分离技术, 尤其是该课程课本上涉及较少的生物分离技术, 从发展背景、产生过程、基本原理、工艺过程以及应用领域等方面, 多角度地将这些新型分离技术引入该课程中, 激发学生们的科研与创新意识[6];三是从数据对比为出发点, 阐明国内外生物分离技术领域发展的现状与差距, 指出现阶段我国在生物分离技术领域所面临的机遇与挑战, 进而以工业化生产中的一些热点及代表性产品的案例, 描述生物分离技术在其制备过程中起到的重要作用。这种将感性与理性相结合的教学方式, 可避免空泛地谈理论, 让学生能够快速地掌握该课程的基本理论。

2.2 改革实验教学方法

实验课程的目的是使学生较好地掌握相应的实验技能, 实验课要让每个学生尽可能多动手, 这样才能达到较熟练的程度。该课程可采取分组轮流的方法让学生参与实验准备工作, 这样他们在实验前就需要自己考虑需要什么、怎样准备等, 这对学生以后从事科学研究和教学等很有帮助。同时, 可进行开放式实验教学尝试的教学形式, 学生根据自己的情况进行实验, 因材施教, 鼓励他们参加科技创新大赛, 自立课题, 自己设计实验, 自己作可行性分析。以学生做, 教师指导为主。充分体现学生的主体作用, 使学生能积极主动地走进实验课堂。在指导实验方面, 其不同于理论课讲授, 要求在较短的时间内, 发挥教师主导作用, 通过精讲突出重点, 在课前布置教学预习内容, 课上通过提问启发思维, 介绍新技术进展, 扩大知识面, 将教师示范和学生自己实验相结合, 活跃课堂气氛, 充分调动学生的积极性。

2.3 改革考核方式, 建立多样化考核模式

成绩考核是教学过程中的一个重要环节, 是促进学生学习和教师评定学生成绩、进行教学评价, 取得教学反馈信息的主要方法[7]。可采用多样式的评价体系来对学生进行考核, 提高平日成绩所占比重, 从而综合体现学生对知识的掌握, 达到能力培养的目的[8]。最终考核成绩由平时成绩和期末考试共同组成, 即包括课堂小测验成绩、平时作业成绩、小论文成绩和期末卷面成绩。课堂小测验占15%, 主要针对近期所学的重点内容, 在课堂上布置一些小题目, 以检测学生对近期讲课内容的理解程度;平时作业占15%, 主要设置一些思考性较强的问题, 考查学生对当堂课内容的掌握程度;小论文占30%, 课题自由选择, 以体现所学的生物分离技术为目的, 多角度考查学生文献检索、归纳总结、应用知识以及分析问题与解决问题的能力。期末考试占40%, 主要考查学生对该门课程知识框架的掌握与理解程度。

3 教学体会

3.1 不断改进多媒体课件, 采用板书加多媒体的形式授课

多媒体集文字、图形、声音、动画等各种信息于一体, 能提供理想的教学环境。多媒体课件可使课堂讲授形象生动, 提高学生学习生物分离工程的兴趣, 激发学习的积极性和主动性[9]。目前, 湖南农业大学在授课上, 多采用多媒体方式, 但若单纯地采用课件的形式, 速度过快, 不利于学生对知识的理解和渗透, 可尽量采用板书加多媒体的形式。多媒体不仅限于文字, 要尽可能多采用动画, 如flash、avi等;另外, 多媒体形式不仅局限于powerpoint, 要丰富多媒体形式, 激发学生的学习兴趣。板书的书写和讲解过程可以增加学生的理解时间, 不致于出现“满堂灌”的现象。

3.2 采用灵活多样的教学方式

在有效的上课时间内, 要让学生理解所学的基础理论和分离技术并非易事。在教授的过程中, 要尽量采用启发式教学, 从传统的教师传道授业解惑, 到现在的双向交流、师生互动, 使学生和教师的思维同步, 要在设问、思考、学生回答以及教师解答和进一步讲述中完成讲解, 这样就可针对学生的难点疑问进行重点讲解, 还能够活跃课堂气氛, 增加学生的学习兴趣。总之, 教师要走出只从书本上单纯的以自我为中心的讲解, 要与学生进行互动, 以提高教学效果。

3.3 培养学生的自学能力

本科生的教育, 远不同于中学教育, 学生主要是学会学习方法, 获得知识的途径, 这就要求学生能利用各种有效的方式和途径去获取知识, 查阅文献就是其中很重要的一点。当今学校图书馆的发展非常迅速, 不仅可以到图书馆去索寻书籍、期刊, 而且在图书馆网站上还购买了许多数据库, 如中国期刊网、中国硕博士论文库、超星图书馆, 还有西文资源, 如Springer Link、Elsevier等, 学生可以借助强大的网络去寻找各种资料, 查阅前沿知识, 以开阔学生的视野。

4 结语

在多年的生物分离工程课程教学中, 笔者不断进行课程改革, 力求培养学生的综合实践能力, 取得了一些成绩, 但还存在一些问题, 如:实验所需低耗材料如药品等消耗多、用量大;指导教师和实验室人员工作量大;实验室开放程度不够等。这些问题在一定程度上影响了教学质量的提高, 需要在今后的课程建设与教学改革中, 进一步丰富实验内容, 提高实验结果的直观性, 促使教学改革进一步得到深化。总之, 要不断总结经验, 改革创新, 选择合适的方法和手段, 利用各种途径激发学生的学习积极性, 为其将来从事相关专业打下良好的基础。

参考文献

[1]周加祥, 刘铮.生物分离技术与过程研究进展[J].化工进展, 2000, 19 (6) :38-41.

[2]梅乐和, 姚善泾, 林东强, 等.生物分离过程研究的新趋势——高效集成化[J].化学工程, 1999, 27 (5) :38-41.

[3]邹玉红, 吕英海, 李桂江, 等.生物工程专业产学研一体化实践基地的构建[J].陕西教育, 2009 (7) :7-15.

[4]曹学君, 赵延斌, 童望宇, 等.生物分离工程精品课程建设推动教学质量跃上新台阶[J].化工高等教育, 2006, 88 (2) :32-34.

[5]孙彦.生物分离工程[M].北京:化学工业出版社, 2002.

[6]周涛, 谭军, 叶红齐, 等.化学反应工程课程教学内容和课程体系改革[J].化工高等教育, 2006, 89 (3) :26-28.

[7]李金龙, 贾丽华, 隋国哲, 等.化学反应工程教学改革探讨[J].高师理科学刊, 2005, 25 (3) :105-107.

[8]周红梅, 张茂润.教学方法及手段的改进对培养学生工程设计能力影响的探讨[J].淮南师范学院学报, 2006, 8 (3) :107-108.

分离工程试卷 篇8

关键词：膜分离技术；环境工程；微滤；反渗透；超滤；适用性

环境问题是目前各国都会关注的主要课题，它在工业化生产中表现尤其突出，人类逐渐学会处理生产过程排出物质回收利用来维持自然生态系统平衡，免遭破坏。就目前来看，膜分离技术已经在全球迅速崛起，它的分离净化与浓缩方法相比于传统分离技法更加先进，分离效率高且没有二次污染，所以在诸如饮用水处理、食品医药工业、石油化工、生物工程乃至核工业都有被广泛应用。

一、膜分离技术与环境保护

1.膜分离技术的基本内涵

膜分离技术采用的是天然或人工合成膜，它主要以化学位差与外界能量作为主要推动力，实现了对双组分与多组分溶剂与溶质的相互分离、分级，最后提纯富集。如果按照分离过程来看，膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗析、电渗析、气体分离、渗透蒸发、液膜、集成膜等等分支技术。这些技术都秉承了一点原则，那就是通过对固液态废物实施处理而降低处理过程向环境的排放量，同时达到物质分离回收效果，做到工业的减量化、无害化和资源化目的，最终祈祷环境保护作用。具体来说，围绕目前常见的3种典型环境污染物来分析膜分离技术的适用性特征，如表1。

由上表1可以看出，由于膜分离技术所针对的对象以流体为主，所以它只适用于对废水、废液、废气的相关技术处理。

2.膜分离技术与传统过滤技术的简要对比

相比于传统过滤，膜分离技术在技术应用过程中完全不需要任何助剂来进行物理分离，它所运用到的是混合物中不同的物理特性，甚至还考虑到了分离膜不同的分离速度。作为目前最流行的新技术，膜分离可以基于不同环境、不同机理来实现膜分离过程，无需在传统技术所要求的苛刻温度环境下操作，只在常温环境下就能实现低能高效过程，且分离绝对不产生任何污染。另外，与传统过滤不同的是它非常适用于某些热敏性物质的分离过程，就这一点特征让它可以更加灵活的应用于各个工业生产领域，突破传统技术规制，实现新技术创新思路。

3.膜分离技术与环境保护工程的关系

膜分离技术由于拥有双组分与多组分溶质溶剂分离功能，所以该技术可以对物质实施等级区分和物质提纯收集，针对固液态物质与气体中的废物来实现处理功能，达到企业及社会所要求的安全排放标准。如此一来膜分离技术就辅助生产工程实现了对物质的二次回收目的，对环境保护作用也相当明显。

二、膜分离技术在环境工程中的实际应用分析

如上文所述，膜分离技术主要分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、液膜（LM）。下文将对这5种分离技术在环境工程中的应用作出针对性分析。

1.微滤技术的应用

微滤（microfiltmtion，MF）又被称为微孔过滤，它属于精密过滤技术，MF也是目前所有膜分离技术中最为常见且广泛的应用技术之一，它所能过滤的对象很多，包括从0.1-10μm的细菌、胶体、颗粒等等。它的过滤原理和普通过滤非常类似，都采用筛网过滤。但是MF过滤的操作压力相对偏低，不大于0.2MPa。而且MF对水质的适应性极强，且占地面积小，总体来看MF的经济适用性很高，目前在饮用水处理方面起到了很大作用，逐渐取代了传统中的常规澄清过滤与二沉池技术。当水质处于大波动状态时，MF依然可以实施对各类废水废液的预处理工作，进而降低水质浊度和悬浮物，满足水质处理转换需求。MF过滤一般包括错流过滤和死端过滤两种，其中死端过滤采用的是低能高产过滤模式，它的滤饼层能够根据过滤时间增加而厚度逐渐增加，降低溶液的透过量，所以它能够及时清洗滤饼，恢复水通量，这也是死端过滤方法的关键；另外就是错流过滤，在水质过滤过程中，错流过滤会让一部分浓缩液体从滤膜另一端排除。随着原液在过滤过程中被截留物质浓度越来越高，膜本身的过滤阻力增长也会越来越快，所以错流过滤具有较高的微滤过滤效率，在目前环境工程应用中也很常见。

2.超滤技术的应用

超滤（Ultrafiltration，UF）技术中所涉及的超滤膜是典型的压力驱动膜，它的分离原理主要为筛分，UF的孔径范围也从0.05-1nm不等，它的主要任务就是清除各种固态悬浮物、颗粒物，实现对溶液中大分子物质及胶体的有效分离。在我国的汽车及电器工业中，UF的超滤膜多用来实现电泳涂漆废水的环保处理，它充分采用超滤膜分离特性来分离金属离子杂质电泳漆，并将它们从废水中回收再加以二次利用。通常情况下，超滤膜运行对羊毛脂的截留率能达到95%甚至以上，而对悬浮物的截留率则超过99%，精度非常高。这就使得废水中的COD大幅度下降，对废水的可生化性改进相当有效，这对废水处理的经济效益提升与环境效益保护都非常有好处。UF技术的关键就在于其膜通量随运行时间延长会不断降低，所以在技术改进方面应该以改进膜通量为主，主要开发高强度达通量UF过滤膜，使其能够适应当前的高温高污染生产环境，具备一定的抗氧化能力，并同时延长UF过滤膜的生命周期。上述也是未来UF技术进化的主要方向。

3.纳滤技术的应用

纳滤（Nanofiltration，NF）技术中的纳滤膜也被称为超低压反渗透膜，该技术是介于超滤与反渗透之间的新型分子级膜分离技术。NF技术属于压力驱动型技术，它的操作压力要求范围为0.5-1MPa，纳滤膜的最大优势就在于它拥有例子选择性，可以有效去除水质中的二价离子，去除率达到95%以上，而对一价离子也有50-80%的去除率。在城镇农村，NF技术可以有效去除河水及地下水中的三卤甲烷THM中间体、农药、硝酸盐等有机有害物质，尤其能够对废水进行脱色和有机物分级浓缩。纳滤膜可以在低压操作下实现高通量需求，所在许多环境工程中，它的反渗透操作成本较低。但纳滤膜非常容易受污染，所以它对水质要求也照比其它膜分离技术更高，必须经过复杂的预处理才能实现技术应用，这也限制了纳滤膜的推广使用范围。在未来，只有提高水质预处理技术才能凸显NF技术特点，但总体来看它在环境工程中的发展潜质依然很值得期待。

4.反渗透技术的应用

反渗透（Reverse Osmosis，RO）技术的基本机理就是自然界中的渗透现象，它是指水从浓度低溶液透过半透膜转向浓度高溶液，并形成膜两边的高度差，这就是渗透压，而这一半透膜也被叫做反渗透膜。反渗透膜对所有溶质都具有相当高的脱除率，且它的出水水质很高，目前在水处理的除盐处理环节中非常常见。从环保领域的基本理念来看，反渗透对城市饮用水、城市污水、垃圾渗透液以及工业废水的处理相当有效，它不仅能够解决废水中的高浓度氨氮、重金属有机物，也能够解决由膜污染所导致的浓差极化问题。总体来看，RO技术在开发方面成本较低，且低压耐污染耐高温，并且拥有极强的抗氧化能力，是环境工程中必不可少的技术之一。

5.液膜技术的应用

液膜（Liquid Membrane，LM）技术所采用的是液体材料膜，它还分为乳状液膜和支撑液膜，其中最为常见的是乳状液膜。乳状液膜是悬浮于液体中极薄的乳液颗粒，它主要是基于选择性渗透作为其膜分离机理的。相比于固膜，液膜的传质速度更快、分离效率和选择性也更高，因此在环境工程中常常会应用到LM技术，尤其是溶液中有机离子和有机物的分离相当有效。就目前实用层面来看，LM技术常常会在医药化工、废水处理、湿法冶金等环保工程中出现。例如在废水处理工程中，LM技术所采用的表面活性剂液膜处理模式就能去除约99%以上的含酚废水酚率。另外它废水中的氨、苯胺类物质去除率也能超过97%，而且对废水中有机物质的回收利用率也相当可观，实现了对废水的资源化再利用处理过程。总结：除本文所描述的5种膜分离技术以外，还有渗透气化（PVAP）和集成膜（IMT）技术，它们也在环保环境工程领域中发挥了极大的作用，有效控制了水污染及大气污染，对城市水质提高起到很大作用。就目前发展形势来看，我国在膜技术应用于环境工程领域已经逐渐达到世界领先水平，真正实现了针对不同污染源采用相对应的膜分离技术及配套工艺，为技术投资与运营成本带来了良性循环，创造了更好的企业发展前景。