中山大学本科生大二学年下册期末考试试卷-化工分离工程【附参考答案】

▒▓▒▓中山大学本科生期末考试试▒▓中山大学本科生期末考试（A卷）学年学期：2018学年第二学期学院/系：考试方式：√闭卷/开卷考试时长：120分钟

姓名：学号：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”--------------100--------------一、选择题（共10小题，每小题2分，共20分）以下分离技术成熟度和应用成熟最高的是( D )超临界萃取 B.结晶 C.吸收 D.精馏下列哪一个是速率分离过程( C )蒸馏 B.吸收 C.膜分离 D.离心分离当气液两相处在平衡时，( A )两相间各组分的逸度相等只是两相温度相等两相间组分的浓度相等相间不发生传质膜过程中动力消耗最大的是( D )纳滤 B.气体分离 C.微滤 D.反渗透人工肾是( B )膜过程膜吸收 B.透析 C.超滤 D.膜萃取关于萃取精馏塔的下列描述中，哪一个不正确( B )气液负荷不均，液相负荷大回流比提高，产品纯度提高恒摩尔流不太适合是蒸馏过程A、、C、D(挥发度依次减少)混合物的分离，工艺要求将与C分离，则( B )A为轻关键组分，B为重关键组分B为轻关键组分，C为重关键组分A为轻关键组分，D为重关键组分C为轻关键组分，D为重关键组分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 )等温变压法 B.等压变温法 C.吸附法 D.以上都不是下列能自发产生晶核是( C )介稳区 B.稳定区 C.不稳定区 D.不好确定关于离子交换过程，不正确的说法有( C )向于内部扩散控制；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；颗粒减少，对内部扩散和外部扩散控制的影响程度一样；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）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）泡点温度计算时若∑Kixi>1，温度应调（）要提高萃取剂的选择性，可（ 增大 ）萃取剂的浓度。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。优先吸附过程中的临界孔径为（2nm ）。一般来说，温度越高对吸附越（不利，压力越大对吸附越（有利。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。分子蒸馏的基本原理是利用（分子平均自由程）易分离。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）超临界流体是通常状态下的气体( × )。p值（碱性）提高，产生Mg(OH2、Ca(OH)2、MgCO3、CaCO3沉淀和垢层( √)。对于同一种物质，即使基本晶系不变，晶形也不同(×)。分离因子为1，表示两组分不能用精馏方法将其分离(√ )。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：组分组分mol/%H20.128CH40.2517C2H40.231C2H60.386C3H60.0033Ki261.70.340.240.051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：关键组分，非关键组分，分配组分及非分配组分；按照清晰分割法预算塔顶和塔釜的流量及组成。▒▓中山大学本科生期末考试试▒▓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）SCF萃取天然产物的传质机理SCF经外扩散进入天然产物的微孔表面（2分）被萃取成分与SCF发生溶剂化作用 （2分）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）（2）步原因：SCF扩散系数大，溶质溶解度低（2分影响因素：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。温度——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。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▒▓▒▓中山大学本科生期末考试试▒▓质。——（4分）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)验式的适用范围？（12分）（4分）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；内部表面-内扩散；在吸附剂内表面吸附质被吸着-吸附1（2）当（1）比（2）当（2）比（1）快为外扩散控制常用的吸附剂：（4分）活性碳；沸石分子筛；硅胶；活性氧化铝。（2分）Langmuir式（等温吸附模型）bc 1Kc实用范围：固体表面均匀;吸附为单分子层;吸附分子间无作用力1Freundlich式经验式)（2分）1 bcn实用范围：(1) 吸附为多层吸附模型;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）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（2分）(恒沸剂或挟带剂)（2分）（3分）1、萃取剂比挟带剂易于选择。2、萃取剂在精馏过程中基本上不汽化，萃取精馏的耗能量较恒沸精馏少。3、萃取精馏过程中，萃取剂加入量的变动范围较大，在恒沸精馏中适宜的挟带剂量多为一定。所以萃取精馏操作较灵活，易控制。4、萃取精馏不宜采用间歇操作，而恒沸精馏可以采用间歇操作方式。55、恒沸精馏操作温度较萃取精馏低，所以恒沸精馏适用于分离热敏性溶液。3分）10℃；操作费用；（4分）选择性强、即能使被分离组分间的相对挥发度产生比较显著的变化。本身的挥发性小，使产品中不致混有萃取剂，也易于和另一组分分离。其他经济和安全要求。请说明离子交换的机理是什么？常用的离子交换树脂类型有哪些？影响离子交换速度的因素有哪些？（12分）6分）A+自溶液中扩散到树脂表面；从树脂表面进入树脂内部的活性中心；A+RB在活性中心上发生复分解反应；B+自树脂内部扩散至树脂表面，B+离子从树脂表面扩散到溶液中；（3分）-S3（磺酸基和-C2S3（次甲基磺酸基；弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH,-OCH2COOH,C6H5/