中山大学本科生期末考试
学年学期：2018学年 第二学期 姓 名：
学 院/系： 学 号：
考试方式：√闭卷/开卷 年级专业：
考试时长：120分钟 班 别：
警示 《中山大学授予学士学位工作细则》第八条：“考试作弊者，不授予学士学位。”
--------------以下为试题，共###道大题，总分100分,考生请在答题纸上作答--------------
一、选择题（共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）
1. 以下分离技术成熟度和应用成熟最高的是 ( D )
A. 超临界萃取 B. 结晶中南集团企业管理信息系统 C. 吸收 D. 精馏 2. 下列哪一个是速率分离过程( C )
A. 蒸馏 B. 吸收 C. 膜分离 D. 离心分离
3. 当气液两相处在平衡时，( A )
B. 只是两相温度相等
C. 两相间组分的浓度相等
D. 相间不发生传质
4. 膜过程中动力消耗最大的是( D )
A. 纳滤 B. 气体分离 C. 微滤 D. 反渗透
5. 人工肾是( B )膜过程
A. 膜吸收 B. 透析 C. 超滤 D. 膜萃取
6. 关于萃取精馏塔的下列描述中，哪一个不正确 ( B )
A. 气液负荷不均，液相负荷大
B. 回流比提高，产品纯度提高
C. 恒摩尔流不太适合
D. 是蒸馏过程
7. A、B、C、D(挥发度依次减少)混合物的分离，工艺要求将B与C分离，则( B )
A. A 为轻关键组分，B为重关键组分
B. B 为轻关键组分，C为重关键组分
C. A 为轻关键组分，D为重关键组分
D. C 为轻关键组分，D为重关键组分
8. 在超临界萃取过程中，通过改变压力实现溶剂回收的过程是( A )
A.等温变压法 B. 等压变温法 C. 吸附法 D. 以上都不是 9. 下列能自发产生晶核是( C )
A. 介稳区 B. 稳定区 C. 不稳定区 D. 不好确定
10.关于离子交换过程，不正确的说法有( C )
A．一般来说，液相速度越快或搅拌越激烈，浓度越浓，颗粒越大，吸附越弱，越是趋向于内部扩散控制；
B．想反，液体流速慢，浓度稀，颗粒细，吸附强，越是趋向于外部扩散控制；
C．颗粒减少，对内部扩散和外部扩散控制的影响程度一样；
D．离子的化合价越高，在树脂中扩散时，与树脂骨架（和扩散离子的电荷相反）间存在的库仑引力越大，因此扩散速度就越小。
二、填空题（共 8 小题，每空 1 分，共 10 分）
1. 泡点温度计算时若∑Kixi>1，温度应调（ 小 ）
2. 要提高萃取剂的选择性，可（ 增大 ）萃取剂的浓度。
3. 恒沸剂与组分形成最低温度恒沸体系时，恒沸剂从塔（ 顶 ）出来。
4. 优先吸附过程中的临界孔径为（ 2 nm ）。
5. 一般来说，温度越高对吸附越（不利 ），压力越大对吸附越（有利）。
6. 向低温的饱和氯化铵母液中加入NaCl，利用（ 同离子 ）效应来提高结晶收率。
7. 分子蒸馏的基本原理是利用（ 分子平均自由程 ）的差异进行分离，且差异越大容易分离。
8. 离子交换膜是一种膜状的交换树脂，它是由 （骨架）和（ 功能基团 ）组成。
三、判断题（共 5 小题，每小题 1 分，共 5 分）
1. 超临界流体是通常状态下的气体( × )。
2. 电渗析过程中，“耗竭极化”会导致阴膜的一侧pH值（碱性）提高，产生Mg(OH)2、Ca(OH)2、MgCO3、CaCO3沉淀和垢层 ( √ )。
3. 对于同一种物质，即使基本晶系不变，晶形也不同原子能(×)。
4. 分离因子为1，表示两组分不能用精馏方法将其分离( √ )。
5. 物理吸附是单分子层和多分子层吸附(√ )。
四、分析题（共 1 小题，共 5 分）
利用你学习新型分离技术中的相关知识，设计三种可能用于分离空气中氮气和氧气的方法，并简要说明其原理。
吸附：利用分子之间作用力的差异；
膜分离：利用膜的选择性透过；
深冷分离：利用物质之间沸点的差异。
五、计算题（共 1 小题，共 10 分）
第一脱甲烷塔的进料组成和在塔压与平均温度下组分，如下：
组分 | H2 | CH4 | C2H4 | C2H6 | C3H6 |
mol/% | 0.128 | 抽象函数0.2517 | 0.231 | 0.386 | 0.0033 |
Ki | 26 | 1.7 | 0.34 | 0.24 | 0.051 |
| | | | | |
要求塔底乙烯的回收率达到93.4%，塔顶甲烷回收率为98.9%，试确定：
（1）关键组分，非关键组分，分配组分及非分配组分；
（2）按照清晰分割法预算塔顶和塔釜的流量及组成。
六、问答题（共 4 小题，共 50 分）
1. 利用超临界二氧化碳流体(SCF-CO2)萃取天然产物中的活性组分，请说明SCF-CO2萃取
天然产物的传质机理？哪步为控制步骤及原因是什么？影响萃取过程的因素有哪些？（12分）
1.以何其芳的资料SCF萃取天然产物的传质机理
人事争议处理规定
（1）SCF经外扩散进入天然产物的微孔表面 （2分）
（2）被萃取成分与SCF发生溶剂化作用 （2分）
（3）溶解的被萃取成分经内扩散和外扩散进入超临界流体（2分）
主体控制步骤：（2）步 原因：SCF扩散系数大，溶质溶解度低 （2分）
影响因素：
(1)压力 ——当温度恒定时，溶剂的溶解能力随着压力的增加而增加。
(2)温度 ——当压力较高时，较高的温度可获得较高的萃取速率。一方面是物质的蒸汽压随着温度的增加而增加，另一方面，传递速率随温度增加而增加。
(3)物料颗粒度 ——颗粒过大，固体内传质控制，萃取速率慢。在这种情况下，提高压力对萃取速率影响不明显。颗粒过小，细小的颗粒形成紧密的固体床层，影响传质。
(4)溶剂比 ——溶剂比大，溶剂循环量大；溶剂比小，萃取时间长。（4分）
2. 利用防毒面具吸附有害气体过程中，假设吸附过程为物理吸附，请说明物理吸附机理是什么？如何进行控制的？常用的吸附剂有哪些？(至少三种)，写出两种吸附等温经验式的适用范围？（12分）
对于吸附质颗粒：（4分）
1)吸附质从流体主体通过扩散，传递到吸附剂颗粒外表面-外扩散；
2)吸附质从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上的微孔扩散，进入颗粒内部，到达颗粒的内部表面-内扩散；
3)在吸附剂内表面吸附质被吸着-吸附
4)对于物理吸附：（1）（2）为控制步骤
当（1）比（2）快 为 内扩散控制
当（2）比（1）快 为 外扩散控制
常用的吸附剂：（4分）
1)活性碳；
2)沸石分子筛；
3)硅胶；
4)活性氧化铝。
吸附等温经验式：（2分）
1)Langmuir式（等温吸附模型）
实用范围：
(1)固体表面均匀;
(2)吸附为单分子层;
(3)吸附分子间无作用力
2)Freundlich式(经验式) （2分）
实用范围：
(1)吸附为多层吸附模型无锡沦陷日;
3. 在化工生产过程中，对于难分离组分，一般采用特殊精馏，请说明特殊精馏中的萃取蒸馏及恒沸蒸馏的原理是什么？两者有什么差别？选用萃取剂和挟带剂应该注意什么？（14分）
(1)萃取蒸馏原理：向混合液中加入溶剂(又称萃取剂)，以改变原有组分间的相对挥发度而实现混合物的分离。与恒沸精馏不同的是萃取剂不与原料液中任何组分形成恒沸物。（2分）
(2)共沸蒸馏的原理：第三组分(恒沸剂或挟带剂)与原溶液中一或两个组分形成恒沸物，使原有组分间的 增大，再用一般精馏方法分离。（2分）
萃取精馏与恒沸精馏相比较：（3分）
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