《现代分离技术》练习题

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date现代分离技术练习题山东轻工业学院齐鲁工业大学17 / 18 学年第 二 学期研究生期末考试试卷（A卷）课 程 名 称：现代分离技术 得分： 年 级：2017级 姓名： 学号： 问答题:（每题20分，共100分。请根据自己的实际情况和理解程度自行独立答题，字数不限，不必长篇大论，脉络清晰就行。若有雷同，将视情节从严扣分。答题完成后，暂不要求打印。）1、透析、渗析、（正）渗透、反渗透、超滤、微滤、纳滤与普通过滤，辨析之。2、欲对苦咸水进行淡化，根据你所掌握的知识，可以选用哪种（些）分离方法？3、你在此前的科研工作中，接触过哪些分离方法？请尝试对其中的一种方法予以简介。4、试谈谈分离科学的重要性及你对学习这门课程的体会。5、计算题：某溶液含Fe3+ 100 mg，用某有机溶剂萃取之，分配比D=99。问用等体积溶剂萃取1次和2次，溶液中剩余的Fe3+量各是多少毫克？若是萃取2次后，将分出的有机层合并，再用等体积的水洗涤1次，有机相中会损失Fe3+多少毫克？答：1、透析：通过小分子经过半透膜扩散到水（或缓冲液）的原理，将小分子与生物大分子分开的一种分离纯化技术。渗析：又称透析。一种以浓度差为推动力的膜分离操作，利用膜对溶质的选择透过性实现不同性质溶质的分离。即利用半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。渗透是水分子经半透膜扩散的现象。它由高水分子区域（即低浓度溶液）渗入低水分子区域（即高浓度溶液），直到半透膜内外浓度平衡为止。反渗透又称逆渗透，在膜的两边造成一个压力差，并使其大于渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩。是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.00010.001 m之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透）超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。分离介质同上，但孔径更小，为0.0010.02 m，分离推动力为压力差，膜只阻挡大分子，大分子的渗透压不明显。适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质。微滤是以多孔膜（微孔滤膜）为过滤介质，在0.10.3MPa的压力推动下，截留溶液中的颗粒和藻类以及一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.02514m之间。纳滤是以压力差为推动力，介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。以压力差为推动力，从溶液中分离3001000小分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm。普通过滤是通过特殊装置将流体提纯净化的过程， 一般是在推动力或者其他外力作用下悬浮液（或含固体颗粒发热气体）中的液体（或气体）透过介质，固体颗粒及其他物质被过滤介质截留，从而使固体及其他物质与液体（或气体）分离的操作。2、蒸馏法。把苦咸水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法是最早采用的淡化法,其主要优点是结构较简单、操作容易、所得淡水水质好。蒸馏法有许多种,如多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、膜蒸馏等。电渗析法。利用离子交换膜在电场作用下，分离盐水中的阴、阳离子,从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移,通过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。该技术已比较成熟,具有工艺简单、除盐率高、制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点,但存在对水质要求较严格、需对原水进行预处理等缺点。反渗透法。在浓溶液一边加上比自然渗透更高的压力，扭转自然渗透方向,把溶液中的离子压到半透膜的另一边。反渗透方法可以从水中除去90 %以上的溶解性盐类和99 %以上的胶体微生物及有机物等。具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。3、萃取、过滤、蒸馏（常压蒸馏和减压蒸馏）、重结晶、色谱分离（气相色谱）、离心。萃取分离简介：定义：利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。原理：利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。方法：向待分离溶液（料液）中加入与之不相互溶解（至多是部分互溶）的萃取剂，形成共存的两个液相。利用原溶剂与萃取剂对各组分的溶解度（包括经化学反应后的溶解）的差别，使它们不等同地分配在两液相中，然后通过两液相的分离，实现组分间的分离。优点：常温操作，节省能源，不涉及固体、气体，操作方便。缺点：分离的样品具有一点的局限性4. 认识：分离科学是研究分离、富集和纯化物质的一门学科。从本质上讲，它是研究被分离组分在空间移动和再分布的宏观和微观变化规律的一门学科。分离过程中伴随着分离与混合(或定向移动与扩散)、浓集与稀释及某些情况下分子构象的变化与其自然形态以及可逆或不可逆的过程。其重要性可以变现如下几个方面：认识物质世界的必经之路：获得纯物质、鉴定结构、了解物理、化学性质各种分析技术的前提：去除干扰、提高检测限（浓缩、富集）其他学科发展的基础：天然产物提取与分离、环境科学、有机化学、食品科学等获取有用物质的手段：纯净水、精盐、天然色素体会：分离科学这门课的开始不让我们了解到分离技术的发展历史，而且让我学到了很多的新型的分离手段，拓宽了我们的视野。这些分离方法我么可以把它应用到实验当中去，提高我们的科研素养和成果。总之，分离科学这门课的开设对我们的科研工作是有极大的帮助的。5.解：依据mn=m0(V水/(DV有+V水)n等体积萃取时，即V有=V水，mn=m0(1/D+1) n等体积萃取1次，剩余的Fe3+的量为：m1=m0(1/D+1)=100*(1/(99+1)=1mg等体积萃取2次，剩余的Fe3+的量为：m1=m0(1/D+1)2=100*(1/(99+1)=0.01mg等体积萃取2次后，进去有机相的Fe3+的量为：mFe=100-0.01=99.99mg将有机相用等体积的洗涤液洗涤一次，水相中Fe3+的量为损失的Fe3+的量：M损= mFe(1/D+1) =99.99*(1/(99+1)=0.9999mg-