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化工分离工程重点

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化工分离工程复习题

第一章

1、求解分子传质问题的基本方法是什么?

1)分子运动理论2)速率表示方法(绝对、平均)3)通量

2、漂流因子与主体流动有何关系?

p/p BM反映了主体流动对传质速率的影响,定义为“漂流因子”。因p>p BM,所以漂流因数p/p BM>1,这表明由于有主体流动而使物质A的传递速率较之单纯的分子扩散要大一些。

3、气体扩散系数与哪些因素有关?

一般来说,扩散系数与系统的温度、压力、浓度以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物,组分的扩散系数在低压下与浓度无关,只是温度及压力的函数。

4、如何获得气体扩散系数与液体扩散系数?

测定二元气体扩散系数的方法有许多种,常用的方法有蒸发管法,双容积法,液滴蒸发法等。液体中的扩散系数亦可通过实验测定或采用公式估算。

5、描述分子扩散规律的定律是费克第一定律。

6、对流传质与对流传热有何异同?

同:传质机理类似;传递的数学模型类似;数学模型的求解方法和求解结果类似。

异:系数差异:传质:分子运动;传热:能量过去

7、提出对流传质模型的意义是:对流传质模型的建立,不仅使对流传质系数的确定得以简化,还可以据此对传质过程及设备进行分析,确定适宜的操作条件,并对设备的强化、新型高效设备的开发等作出指导。

8、停滞膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么?各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系,其模型参数是什么?

停滞膜模型要点:①当气液两相相互接触时,在气液两相间存在着稳定的相界面,界面两侧各有一个很薄的停滞膜,溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。②在气液相界面处,气液两相出于平衡状态。③在两个停滞膜以外的气液两相主体中,由于流体的强烈湍动,各处浓度均匀一致。关系:液膜对流传质系数k°G=D/(RTz G),气膜对流传质系数k°L=D/z L

对流传质系数可通过分子扩散系数D和气膜厚度z G或液膜厚度z L来计算。模型参数:组分A 通过气膜扩散时气膜厚度为模型参数,组分A通过液膜扩散时液膜厚度为模型参数。

溶质渗透模型要点:①液面是由无数微笑的流体单元所构成,当气液两相出于湍流状态相互接触时,液相主体中的某些流体单元运动至界面便停滞下来。在气液未接触前,液体单元中溶质的浓度和液相主体的浓度相等,接触开始后,相界面处立即达到与气相平衡状态。

②随着接触时间的延长,溶质A通过不稳态扩散方式不断地向液体单元中渗透。③液体单元在界面处暴露的时间是有限的,经过时间θc后,旧的液体单元即被新的液体单元所置换而回到液相主体中去。在液体单元深处,仍保持原来的主体浓度不变。④液体单元不断进行交换,每批液体单元在界面暴露的时间θc 都是一样的。关系:k cm=2[D/(πθc)]1/2对流传质系数可通过分子扩散系数D和暴露时间θc计算。模型参数:暴露时间。

表面更新模型要点:①溶质向液相内部传质为非稳态分子扩散过程。②界面上液体单元有不同的暴露时间或称年龄,界面上各种不同年龄的液体单元都存在。③不论界面上液体单元暴露时间多长,被置换的概率是均等的。单位时间内表面被置换的分率称为表面更新率,用符号S表示。关系:k cm=(DS)1/2对流传质系数可通过分子扩散系数D和表面更新率S计算。模型参数:表面更新率。

9、对流传质系数有哪几种求解方法,其适用情况如何?

对流传质系数的分析解法和类比解法,仅适用于一些较为简单的传质问题;由于传质设备的结构各式各样,传质机理、尤其是湍流下的传质机理又极不完善,所以目前设计上还要靠经验方法,即通过实验整理出来的对流传质系数关联式来计算对流传质系数。

10、雷诺类比有何意义?

雷诺类比把整个边界层作为湍流区处理,但根据边界层理论,在湍流边界层中,紧贴壁面总有一层流内层存在,在层流内层进行分子传递,只有在湍流中心才进行涡流传递,故雷诺类比有一定的局限性。

第二章

1、温度和压力对吸收过程的平衡关系有何影响?

加压和降温有利于吸收操作,因为加压和降温可提高气体溶质的溶解度。

2、亨利定律的适用条件是在一定温度小,当总压不很高时。

3、传质推动力的表达方式:气相组成差:△y=y-y e,液相组成差:△x=x e-x。气相分压差:△p=p-p e以液相组成差:△c=c e-c。

4、相平衡关系在吸收过程中的作用:可以判断传质进行的方向,确定传质推动力的大小,指明传质过程所能达到的极限。

5、如何判断吸收过程是属于哪种过程控制

对于易溶气体,H值很大, 1/Hk L<<1/k G,此时传质总阻力的绝大部分存在于气膜之中,吸收的总推动力主要用来克服气膜阻力,这种情况称为气膜控制。对于难容气体,H值很小,H/ k G<<1/k L,此时传质阻力的绝大部分存在于液膜之中,气膜阻力可以忽略,吸收总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力,这种情况称为液膜控制。

6、总吸收速率方程与膜吸收速率方程的不同:总吸收速率方程多了一个有效比表面积a

7、亨利系数很大的条件是:温度升高,难溶气体的亨利系数大。

8、吸收剂萃取剂各为最小用量的多少倍

吸收剂萃取剂用量都为最小用量的1.1~2.0倍。

9.质速度为气膜控制或液膜控制时为易溶还是难溶物质?

答:气膜控制为易溶物质,液膜控制为难溶物质。

10.气体吸收时,操作线斜率代表什么意义?

答:操作线斜率L/V称为液气比,它是溶剂与惰性气体摩尔流量的比值。它反映单位气体处理量的溶剂消耗量的大小。

11.气体吸收时,操作线如何获得?

答:无论是逆流操作还是并流操作的吸收塔,其操作线方程及操作线都是由物料衡算求得的,与吸收系统的平衡关系、操作条件以及设备的结构型式等均无任何牵连。

12.传质单元高度和传质单元数有何物理意义?

答:传质单元高度反映了传质阻力的大小、填料性能的优劣以及润湿情况的好坏。吸收过程的传质阻力越大,填料层有效比面积越小,则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。

传质单元数反映吸收过程进行的难易程度。生产任务所要求的气体组成变化越大,吸收过程的平均推动力越小,则意味着过程的难度越大,此时所需的传质单元数也就越大。

13.气相总体积吸收系数与气相总吸收系数有何不同之处?

答:体积吸收系数K Ya是有效比表面积和吸收系数的乘积;体积吸收系数是表示填料层传质特性的动力学参数;体积吸收系数的物理意义:在推动力为一个单位的情况下,单位时间,单位体积,填料层内所吸收溶质的量。

14.脱吸因数和吸收因数有何物理意义?

答:\* MERGEFORMAT 称为脱吸因数,是平衡线斜率与操作线斜率的比值,量纲为一。

\* MERGEFORMAT ,即脱吸因素S的倒数,称为吸收因数,它是操作线斜率与平衡线斜率的比值,量纲为一。

15.吸收塔计算中的理论级表示何种含义?

答:设填料层由N级组成,吸收剂从塔顶进入第I级,逐级向下流动,最后从塔底第N级流出;原料气则从塔底进入第N级,逐级向上流动,最后从塔顶第I级排出。在每一级上,气液两相密切接触,溶质组分由气相向液相转移。若离开某一级时,气液两相的组成达到平衡,则称该级为一个理论级,或称为一层理论板。

16.填料层的等板高度表示何种含义?

答:等板高度HETP是指分离效果与一个理论级(或一层理论板)的作用相当的填料层高度,又称当量高度。等板高度与分离物系的物性、操作条件及填料的结构参数有关。

17.多组分吸收非关键组分操作线斜率与关键组分操作线斜率区别如何?

答:斜率:轻组分>关键组分>重组分

18.常用解吸方法有哪些?

答:(1)气提解吸(①以空气、氮气、二氧化碳作载气,又称为惰性气体气提②以水蒸气作载气,同时又兼作加热热源的解吸常称为汽提③以吸收剂蒸汽作为载气的解吸。)(2)减压解吸(3)加热解吸(4)加热—减压解吸。

19.选择吸收剂有哪些基本原则?

答:(1)溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大,这样可以提高吸收速率并减少吸收剂的耗用量。(2)选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力,而对混合气体中的其他组分无吸收或吸收甚微,否则不能直接实现有效的分离。

(3)挥发度操作温度下吸收剂的蒸汽压要低,因为吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和,吸收剂的挥发度越高,其损失量便越大。

(4)黏度吸收剂在操作温度下的黏度越低,其在塔内的流动性越好,这有助于传质速率和传热速率的提高。

(5)所选用的吸收剂还应尽可能满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求。

20.什么情况下选择化学吸收?

答:①净化或精制气体②制取某种气体的液态产品③分离混合气体以回收所需组分④工业废气的治理。

第三章

1.多组分精馏如何计算泡点、露点?

(1)泡点及平衡气相组成的计算

因y1+y2+……+yn=1,将其带入ki=yi/xi可得\* MERGEFORMAT 。要应用试差法,即先假设泡点,根据已知的压力和所设的温度,求出所设的温度,求出平衡常数,再核对\* MERGEFORMAT 是否等于1。若是,则所设的泡点正确,否则应另设温度,重复上面的计算,直至\* MERGEFORMAT ≈1为止,此时的温度和气相温度即为所求。(2)露点和平衡液相组成的计算

因x1+x2+……+xn=1将其带入ki=yi/xi可得\* MERGEFORMAT 应用试差法,也可用相对挥发度法。

2.多组分精馏如何确定关键组分?

在待分离的多组分溶液中,选取工艺中最关心的两个组分,规定它们在塔顶和塔底产品中的组成或回收率,那么在一定的分离条件下,所需的理论板层数和其他组分的组成也随之而定。由于所选定的两个组分对多组分溶液的分离起控制作用,故称它们为关键组分,其中挥发度高的那个组分称为轻关键组分,挥发度低的称为重关键组分。

3.何为清晰分割,何为非清晰分割?

清晰分割:若两关键组分的相对挥发度相差较大,且两者为相邻组分,此时可认为比重关键组分还重的组分全部在塔底产品中,比轻关键组分还轻的组分全部在塔顶产品中,这种情况称为清晰分割。

非清晰分割:若两关键组分不是相邻组分,则塔顶和塔底产品中必有中间组分;或者,若进料中关键组分的相对挥发度与关键组分的相差不大,则塔顶产品中就含有比重关键组分还重的组分,塔底产品中就会含有比轻关键组分还轻的组分。上述两种情况称为非清晰分割。

4.多组分精馏如何确定最小回流比?

恩德伍德公式:\* MERGEFORMAT \*

MERGEFORMAT \* MERGEFORMAT 先用试差法求出θ,再求出Rmin

5.多组分精馏如何进行进料板位置确定计算?

①仿照两组分精馏计算中所采用的方法;②若为泡点进料,则用经验公式计算:

\* MERGEFORMAT 2 ]

第四章

1、塔板有哪些主要类型?

塔板可分为:降液管式塔板和无降液管式塔板

降液管式塔板:泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、喷射型塔板(舌型塔板、浮舌塔板、斜孔塔板)

2、板式塔的流体力学性能包括哪些方面?

⑴塔板上气液两相的接触状态

1)鼓泡接触状态2)蜂窝状接触状态3)泡沫接触状态4)喷射接触状态

⑵气体通过塔板的压降⑶塔板上的液面落差

3、异常操作现象,是如何形成的?

塔板的异常操作现象包括漏液、液泛和液沫夹带。

⑴漏液形成原因:气速太小和板面上液面落差所引起的气流分布不均匀,在塔板液体入口处,液层较厚,往往出现漏液

⑵液沫夹带形成原因:上升气流穿过塔板上层时,必然将部分液体分散成微小液滴,气体夹带着这些液滴在板间的空间上升,如液滴来不及沉降分离,则将随气体进入上层塔板,

这就是液沫夹带现象。影响雾沫夹带量的因素很多,最主要的是空塔气速和塔板间距。空塔气速减小及塔板间距增大,可使液沫夹带量减小。

⑶液泛形成原因:液泛的形成与气液两相的流量有关。对一定的液体流量,气速过大会形成液泛;反之,对一定的气体流量,液量过大可能发生液泛。还与塔板结构,特别是塔板间距等参数有关。

4、评价踏板性能的指标有哪些方面,开发新型塔板应考虑哪些问题?

⑴性能指标:①生产能力大,即单位塔截面上气体和液体的通量大

②踏板效率高,即完成一定的分离任务所需的板数少

③压降低,即气体通过单板的压降低,能耗低

④操作弹性大,当操作的气液负荷波动时仍能维持板效率的基本稳定。

⑤结构简单,制造维修方便,造价低廉

⑵新型塔板应满足高效率、大通量、高操作弹性、低压力降的要求。

5、塔板负荷性能图的构造如

何?

①雾沫夹带线

②液相负荷下限线

③漏液线

④液相负荷上限线

⑤液泛线

6、填料有哪些主要类型?

⑴散装填料

1)拉西环填料2)鲍尔环填料3)阶梯环填料4)弧鞍填料5)矩鞍填料6)金属环矩鞍填料7)球形填料

⑵规整填料

1)格栅填料2)波纹填料 3)脉冲填料

7、填料的几何特性包括哪些参数?

填料的几何特性主要包括:比表面积、空隙率、填料因子。

8、填料塔吸收塔泛点速度如何确定?

填料的泛点气速由贝恩-霍根关联式进行计算:

埃克特通用关联图:

第五章

1.萃取操作的基本原理是什么?

在液体混合物中加入一个与基本不相混溶的液体作为溶剂,造成第二相;利用原料液中各组分在两个液相之间的分配关系来分离液体混合物。

2.共轭相、联结线、临界混溶点、辅助曲线各表示何意义?

曲线以内的区域为两相区,以外的区域为均相区,位于两相区内的混合物分为两个互相平衡的液相,称为共轭相。

联结两共轭液相组成的直线称为联结线。

辅助曲线与溶解度曲线相交,得交点P,通过P点的联结线无限短,即该点所代表的平衡液相无共轭相,相当于该系统的临界状态,故该点P为临界混溶点。

辅助曲线:通过已知点R1、R2等分别作底边BS的平行线,再通过相应联结线的另一端点E1、E2等分别作左侧边AB边的平行线,这些平行线分别交与F、G……,联接这些点所得平滑曲线即为辅助曲线。

3.分配系数和选择性系数各表示什么意义?

分配系数:k a=y a/x a

分配系数k a表达了溶质在两个平衡液相中的分配关系。Ka值越大,萃取分离的效果越好。Ka值与联结线的斜率有关,同一物系,k a值随温度和组成而变。

选择性系数:β=k a/k b(k a、k b为组分A、B的分配系数)

选择性系数为组分A、B的分配系数之比,若β>1,则A、B组分能分离,且β越大,越易分离;若β=1,则A、B组分不能用此萃取剂分离。

4.溶解度曲线和分配曲线有何联系?

以溶解度曲线上的萃余相R中组分A的质量分数xa为横坐标,以萃取相E中组分A的质量分数为纵坐标,则可以在x—y直角坐标图上得到表示这一对共轭相组成的点,每一对共轭相可得一个点,将这些点相连接即可得分配曲线。分配曲线表达了溶质A 在互成平衡的 E 相与R相中的分配关系。

5.单级萃取如何计算?

6.多级错流萃取有何特点?

1).每一级均加入新鲜萃取剂;2).萃取后的萃取相作为下一级的原料液;3).多级错流萃取的总溶剂用量等于各级溶剂用量之和;4).一般各级溶剂用量均相等。

7.多级错流萃取的级数如何计算?

1)B与S部分互溶:

2)B与S不互溶:n=ln[X F—(Y S/K)/X n—(Y S/K)]/ln(1+A m)

8.多级逆流萃取如何计算?

n=ln[(1—1/A m)(X F—Y S/K)/(X n —Y S/K) +1/A m] / lnA m

9.为强化萃取传质过程采取哪些措施?

脉冲、振荡、转盘

10.膜分离原理如何?

膜分离过程是利用流体混合物中组分在特定的半透膜中迁移速度的不同,经半透膜的渗透作用,改变混合物的组成,达到组分间的分离。原料混合物通过膜后被分离成一个截留物和一个透过物。通常原料混合物、截留物、透过物为液体或气体。半透膜可以是薄的均质聚合物膜,也可以是多孔聚合物、陶瓷或金属材料的薄膜。有时在膜的透过物一侧加入一个吹扫流体以帮助移除透过物。

11. 超临界萃取原理是什么?

超临界流体萃取,又称超临界萃取、压力流体萃取、超临界气体萃取。它是以高压、高密度的超临界状态流体为溶剂,从液体或固体中萃取所需的组分,然后采用升温、降压或二者兼用和吸收(吸附)等手段将溶剂与所萃取的组分分离。

12.举例说明超临界萃取有哪些应用?

(1)利用超临界CO2分离提取天然产物中的有效成分:如从咖啡豆中脱除咖啡因。

(2)稀水溶液中有机物的分离:如生产酒精、醋酸等化工产品。

(3)超临界萃取在生化工程的应用:如利用超临界CO2萃取氨基酸、再生产链球霉素时利用超临界CO2萃取去除甲醇等有机溶剂以及从单细胞蛋白游离物中提取脂类等。

(4)活性炭的再生。

化工分离工程复习题及答案..

化工分离过程试题库(复习重点) 第一部分填空题 1、分离作用是由于加入(分离剂)而引起的,因为分离过程是(混合过程)的逆过程。 2、分离因子是根据(气液相平衡)来计算的。它与实际分离因子的差别用(板效率)来表示。 3、汽液相平衡是处理(汽液传质分离)过程的基础。相平衡的条件是(所有相中温度压力相等,每一组分的化学位相等)。 4、精馏塔计算中每块板由于(组成)改变而引起的温度变化,可用(泡露点方程)确定。 5、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为(设计)型计算和(操作)型计算。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为(分配组分)。 7、吸收有(轻)关键组分,这是因为(单向传质)的缘故。 8、对多组分吸收,当吸收气体中关键组分为重组分时,可采用(吸收蒸出塔)的流程。 9、对宽沸程的精馏过程,其各板的温度变化由(进料热焓)决定,故可由(热量衡算)计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程,其各板的温度变化由(组成的改变)决定,故可由(相平衡方程)计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小,可用(级效率)表示。 12、对多组分物系的分离,应将(分离要求高)或(最困难)的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据(表面吸附)原理来实现的,而膜分离是根据(膜的选择渗透作用)原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有(膜分离)、(吸附分离)。 15、传质分离过程分为(平衡分离过程)和(速率分离过程)两大类。 16、分离剂可以是(能量)和(物质)。 17、Lewis 提出了等价于化学位的物理量(逸度)。 18、设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示( Ni=Nv-Nc即设计变量数=独立变量数-约束关系 ) 19、设计变量分为(固定设计变量)与(可调设计变量)。 20、温度越高对吸收越(不利) 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设(萃取剂回收段)。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为(V = SL)。 23、精馏有(两个)个关键组分,这是由于(双向传质)的缘故。 24、精馏过程的不可逆性表现在三个方面,即(通过一定压力梯度的动量传递),(通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合)和(通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合)。 25、通过精馏多级平衡过程的计算,可以决定完成一定分离任务所需的(理论板数),为表示塔实际传质效率的大小,则用(级效率)加以考虑。 27、常用吸附剂有(硅胶),(活性氧化铝),(活性炭)。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时,恒沸剂从塔(顶)出来。

化工分离工程Ⅰ期末复习试试题库及答案

分离工程复习题库 第一部分填空题 1、分离作用是由于加入(分离剂)而引起的,因为分离过程是(混合过程)的逆过程。 2、分离因子是根据(气液相平衡)来计算的。它与实际分离因子的差别用(板效率)来表示。 3、汽液相平衡是处理(汽液传质分离)过程的基础。相平衡的条件是(所有相中温度压力相等,每一组分的化学位相等)。 4、精馏塔计算中每块板由于(组成)改变而引起的温度变化,可用(泡露点方程)确定。 5、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为(设计)型计算和(操作)型计算。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为(分配组分)。 7、吸收有(轻)关键组分,这是因为(单向传质)的缘故。 8、对多组分吸收,当吸收气体中关键组分为重组分时,可采用(吸收蒸出塔)的流程。 9、对宽沸程的精馏过程,其各板的温度变化由(进料热焓)决定,故可由(热量衡算)计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程,其各板的温度变化由(组成的改变)决定,故可由(相平衡方程)计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小,可用(级效率)表示。 12、对多组分物系的分离,应将(分离要求高)或(最困难)的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据(表面吸附)原理来实现的,而膜分离是根据(膜的选择渗透作用)原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有(膜分离)、(吸附分离)。

15、传质分离过程分为(平衡分离过程)和(速率分离过程)两大类。 16、分离剂可以是(能量)和(物质)。 17、Lewis提出了等价于化学位的物理量(逸度)。 18设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示(Ni-Nv-Nc 即设计变量数-独立变 量数-约束关系) 19、设计变量分为(固定设计变量)与(可调设计变量)。 20、温度越咼对吸收越(不利) 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设(萃取剂回收段)。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为(V - SL )。 23、精馏有(两个)个关键组分,这是由于(双向传质)的缘故。 24、精馏过程的不可逆性表现在三个方面,即(通过一定压力梯度的动量传递), (通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合)和(通过一定浓度梯度 的质量传递或者不同化学位物流的直接混合) 25、通过精馏多级平衡过程的计算,可以决定完成一定分离任务所需的(理论板数), 为表示塔实际传质效率的大小,则用(级效率)加以考虑。 27、常用吸附剂有(硅胶),(活性氧化铝),(活性炭)。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时,恒沸剂从塔(顶)出来。 29、分离要求越高,精馏过程所需的最少理论板数(越多)。 30、回流比是(可调)设计变量。 第二部分选择题 1下列哪一个是速率分离过程() a. 蒸馏 b.吸收 c.膜分离 d.离心分离

实验八 Fe3+、Al3+离子的分离

实验八 Fe 3+、Al 3+离子的分离 ——液-液萃取与分离 [实验目的] 学习萃取分离法的基本原理;初步了解铁、铝离子不同的萃取行为。学习萃取分离和蒸馏分离两种基本操作。 在6mol ·L -1盐酸中,Fe 3+离子与Cl -离子生成了[FeCl 4]-配离子。在强酸-乙酸萃取体系中,乙醚(2t E O )与离子结合,生成了离子(2t E O ·H +)。由于[FeCl 4]-离子与2 t E O ·H +离子都有较大的体积和较低的电荷。因此,容易形成缔合物2t E O ·H +·[FeCl 4]-,在这种离 子缔合物中,Cl -离子和2 t E O 分别取代了Fe 3+离子和H +离子的配位水分子,并且中和了电荷,具有疏水性,能够溶于乙醚中。因此,就从水相转移到有机相中了。 Al 3+离子在6mol ·L -1盐酸中与Cl -离子生成配离子的能力很弱,因此,仍然留在水相 中。 将Fe 3+离子由有机相中再转移到水相中去的过程叫做反萃取。将含有Fe 3+离子的乙醚相与水相混合,这时体系中的H +离子浓度和Cl -离子浓度明显降低。离子2 t E O ·H +和配离子[FeCl 4]-解离趋势增加,Fe 3+离子又生成了水合铁离子,被反萃取到水相中。由于乙醚沸点 较低(35.6),因此,采用普通蒸馏的方法,就可以实现醚水的分离。这样Fe 3+又恢复了初 始的状态,达到了Fe 3+、Al 3+分离的目的。 [实验用品] 仪器:圆底烧瓶(250mL )、直管冷凝器、尾接管,抽滤瓶、烧杯、梨形分液漏斗(100mL)、量筒(100mL)、铁架台、铁环 液体药品:FeCl 3(5%)、浓盐酸(化学纯)、乙醚(化学纯)、K 4Fe(CN)6(5%)、NaOH(2mol ·L -1、6mol ·L -1)、茜素S 酒精溶液、冰水、热水 材料:乳胶管、橡皮管、玻璃弯管、滤纸、pH 度纸 [基本操作] 1.萃取,参见第六章二。 2.蒸馏,参见第六章二。 [实验内容] 1.制备混合溶液 取10mL5%FeCl 3溶液和10mL5%AlCl 3溶液混入烧杯中。 2.萃取 将15mL 混合溶液和15mL 浓盐酸先后倒入分液漏斗中,再加入30mL 乙醚溶液,按照萃取分离的操作步骤进行萃取。 [思考题] 萃取操作中如何注意安全? 3.检查 萃取分离后,水相若呈黄色,则表明Fe 3+、Al 3+没有分离完全。可再次用30mL 乙醚重复萃取,进至水相无色为止。每次分离后的有机相都合并在一起。 4.安装 先安装好蒸馏装置。向有机相中加入30mL 水,并转移至圆底烧瓶中。整个装置的高度以

化工分离工程重点

化工分离工程复习题 第一章 1、求解分子传质问题的基本方法是什么? 1)分子运动理论2)速率表示方法(绝对、平均)3)通量 2、漂流因子与主体流动有何关系? p/p BM反映了主体流动对传质速率的影响,定义为“漂流因子”。因p>p BM,所以漂流因数p/p BM>1,这表明由于有主体流动而使物质A的传递速率较之单纯的分子扩散要大一些。 3、气体扩散系数与哪些因素有关? 一般来说,扩散系数与系统的温度、压力、浓度以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物,组分的扩散系数在低压下与浓度无关,只是温度及压力的函数。 4、如何获得气体扩散系数与液体扩散系数? 测定二元气体扩散系数的方法有许多种,常用的方法有蒸发管法,双容积法,液滴蒸发法等。液体中的扩散系数亦可通过实验测定或采用公式估算。 5、描述分子扩散规律的定律是费克第一定律。 6、对流传质与对流传热有何异同? 同:传质机理类似;传递的数学模型类似;数学模型的求解方法和求解结果类似。 异:系数差异:传质:分子运动;传热:能量过去

7、提出对流传质模型的意义是:对流传质模型的建立,不仅使对流传质系数的确定得以简化,还可以据此对传质过程及设备进行分析,确定适宜的操作条件,并对设备的强化、新型高效设备的开发等作出指导。 8、停滞膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么?各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系,其模型参数是什么? 停滞膜模型要点:①当气液两相相互接触时,在气液两相间存在着稳定的相界面,界面两侧各有一个很薄的停滞膜,溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。②在气液相界面处,气液两相出于平衡状态。③在两个停滞膜以外的气液两相主体中,由于流体的强烈湍动,各处浓度均匀一致。关系:液膜对流传质系数k°G=D/(RTz G),气膜对流传质系数k° =D/z L对流传质系数可通过分子扩散系数D和气膜厚度z G或液膜厚度z L来计算。模型参数:L 组分A通过气膜扩散时气膜厚度为模型参数,组分A通过液膜扩散时液膜厚度为模型参数。 溶质渗透模型要点:①液面是由无数微笑的流体单元所构成,当气液两相出于湍流状态相互接触时,液相主体中的某些流体单元运动至界面便停滞下来。在气液未接触前,液体单元中溶质的浓度和液相主体的浓度相等,接触开始后,相界面处立即达到与气相平衡状态。②随着接触时间的延长,溶质A通过不稳态扩散方式不断地向液体单元中渗透。液体单元在界面处暴露的时间是有限的,经过时间θc后,旧的液体单元即被新的液体单元所置换而回到液相主体中去。在液体单元深处,仍保持原来的主体浓度不变。④液体单元不断进行交换,每批液体单元在界面暴露的时间θc 都是一样的。关系:k cm=2[D/(πθc)]1/2对流传质系数可通过分子扩散系数D和暴露时间θc计算。模型参数:暴露时间。 表面更新模型要点:溶质向液相内部传质为非稳态分子扩散过程。界面上液体单元有不同的暴露时间或称年龄,界面上各种不同年龄的液体单元都存在。不论界面上液体单元暴露时间多长,被置换的概率是均等的。单位时间内表面被置换的分率称为表面更新率,用符号S表示。关系:k cm=(DS)1/2对流传质系数可通过分子扩散系数D和表面更新率S 计算。模型参数:表面更新率。 9、对流传质系数有哪几种求解方法,其适用情况如何?

化学分离与富集实验讲义讲解

化学分离与富集实验讲义 昆明理工大学基础化学实验中心 2012-12

实验一表面活性剂增溶增敏的应用 实验目的 1、了解不同性质的表面活性剂在溶液的作用原理; 2、了解表面活性剂的增溶、增敏在光度法中的应用; 3、熟悉分光光度计的使用。 实验原理 表面活性剂,包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂。(I)阴离子表面活性剂:此类表面活性剂在水溶液中会离解为带负电荷的离子(阴离子)和带正电荷的离子(阳离子),而阴离子是其表面活性的载体。(2)阳离子表面活性剂:此类表面活性物质在水溶液中亦会离解成阴、阳离子,而阳离子是其表面活性的载体。(3)非离子表面活性剂:此类表面活性物质在水溶液中不会离解成离子.在水中的溶解度主要靠它的极性基团提供的,其表面活性的载体是它的极性基团。(4)两性表面活性剂:此类表面活性物质在水溶液中,于同一分子内不但含有正电荷,而且还含有负电荷,它是根据组成和介质的pH 值来决定它的阴离子或阳离子的性质。尽管表面活性剂有不同的结构和极性基团,在不同的介质中表现出不同的特性,但对大多数的表面活性剂而言,仍有其共同的特征。表面活性剂最重要的两个特征是在界面上吸附的趋向性和在各种条件下形成具有各种结构的分子聚集体,如:胶束、反胶束。表面活性剂分子溶于水后会不停地旋转,最终找到亲水基与憎水基的恰当位置而基本固定下来,相互靠在一起,形成形状、大小不一的胶束或胶团(如图3所示)。 这种情况容易在逐渐提高表面活性剂浓度而达到某一个浓度数值以上时发生。该浓度称为临界胶束浓度(用CMC表示)。 1、增溶作用 当水溶液中表面活性剂的浓度大于临界胶束浓度时生成胶团或胶束,通过加热与搅拌,体系中难容性成分(显色剂、显色化合物)分散为很小的微粒,被包裹在大量的胶束与胶团之中而间接溶入了体系。表面活性剂的这种能增大不溶物溶解度的作用就叫增溶作用。 2、增敏作用 显色化合物在有表面活性剂胶束存在或不存在时的吸收光谱,往往有明显的不同。通常

化工分离工程试题答卷及参考答案

MESH方程。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量,设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下,若只有重组分是非分 配组分,轻组分为分配组分,存在着两个 恒浓区,出现在精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中,当原溶液非理想性不大时, 加入溶剂后,溶剂与组分1形成具有较强正 偏差的非理想溶液,与组分2形成 负偏差或理想溶液,可提高组分1对2的 相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质 速率的增强程度,增强因子E的定义是化学吸 收的液相分传质系数(k L)/无化学吸收的液相 分传质系数(k0L)。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析,若组 分数为C个,建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η; 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的,所以热力学效 率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂的性质,对溶液施加压力,克服溶 剂的渗透压,是一种用来浓缩溶液的膜 分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算,相平衡关系式推导图1单 级分离基本关系式。 ——相平衡常数; 式中: K i ψ——气相分 率(气体量/进料量)。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1,建立

三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是什么 由混合物或溶液形成若干相,这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小;动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么;在精馏操作中, 一般关键组分与非关键组分在顶、釜的 分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现,在釜中量严格控制; HK绝大多数在塔釜出现,在顶中量严格控制; LNK全部或接近全部在塔顶出现; HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中,塔中每级汽、液流量为 什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程,吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加,气体的流量相应的减少,因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高 热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔 底加入热量的温度,在中间冷凝器所引出的 热量其温度高于塔顶引出热量的温度,相对 于无中间换热器的精馏塔传热温差小,热力 学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 (1)产物一旦生成立即移出反应区;(2)反应区反应物浓度高,生产能力大;(3)反应热可由精馏过程利用;(4)节省设备投资费用;(5)对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分,3题15分,共35分) 1. 将含苯(mol分数)的苯(1)—甲苯(2)混合物在下绝热闪蒸,若闪蒸温度为94℃,用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求 已知:94℃时P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇(1)和醋酸甲酯(2)在常压、54℃ 下形成共沸物,共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下:kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求 该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷(均为摩尔分数),用不挥发的烃类进行吸收,已知吸收后丙烷的吸收率为81%,取丙烷在全塔的平均吸收因子A=,求所需理论板数;若其它条件不变,提高平均液汽比到原来的2倍,此时丙烷的吸 收率可达到多少。

综合化学实验讲义

宁夏理工学院综合化学实验(试用版) 罗桂林陈兵兵陈丽等主编 文理学院化工系 2014年10月

目录 实验一过氧化钙的合成及含量分析.............................. 错误!未定义书签。实验二三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备及组成测定.................. 错误!未定义书签。实验三食盐中碘含量的测定(分光光度法)..................... 错误!未定义书签。实验四乙酸正丁酯的制备...................................... 错误!未定义书签。实验五水果中总酸度及维生素C含量的测定...................... 错误!未定义书签。实验六查尔酮的全合成........................................ 错误!未定义书签。

实验一过氧化钙的合成及含量分析 一、实验目的 1. 掌握制备过氧化钙的原理及方法。 2. 掌握过氧化钙含量的分析方法。 3. 巩固无机制备及化学分析的基本操作。 二、实验原理 在元素周期表中,第一主族和第二主族以及银与锌等均可形成化学稳定性各异的简单过氧化物;它们是氧化剂,对生态环境是有好的,生产过程中一般不排放污染物,可以实现污染的零排放。 CaO 2·8H 2 O是白色或微黄色粉末,无臭无味,在潮湿空气中可以长期缓慢释 放出氧气,50℃转化为CaO 2·2H 2 O,110℃-150℃可以脱水,转化为CaO 2, 室温下 较为稳定,加热到270℃时分解为CaO和O 2。 2CaO 2 =2CaO + O 2 △ r H m = mol CaO 2难溶于水,不溶于乙醇和丙酮,它与稀酸反应生成H 2 O 2 ,若放入微量的 碘化钾作催化剂,可作为应急氧气源;CaO 2 广泛用作杀菌剂、防腐剂、解酸剂和 油类漂白剂,CaO 2 也是种子及谷物的消毒剂,如将其用于稻谷种子拌种,不易发生秧苗烂根。 制备的原料可以是CaCl 2·6H 2 O、H 2 O 2 、NH 3 ·H 2 O,也可以是Ca(OH) 2 和NH 4 Cl, 在较低的温度下,通过原料物质之间的反应,在水溶液生成CaO 2·8H 2 O,在110℃ 条件下真空干燥,得到白色或微黄色粉末CaO 2 。有关反应式如下: CaCl 2 + 2 NH 3 ·H 2 O = 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + H 2 O 2 + 6 H 2 O = CaO 2 ·8H 2 O 连解得: CaCl 2 + H 2 O 2 + 2 NH 3 ·H 2 O + 6 H 2 O ══ CaO 2 ·8H 2 O + 2NH 4 Cl 过氧化钙含量的测定,可以利用在酸性条件下,过氧化钙与稀酸反应生成过氧化氢,用标准高锰酸钾滴定来确定其含量。为加快反应,可加入微量的硫酸锰。 5CaO 2 + 2MnO 4 - + 16H+ = 5Ca2+ + 2Mn2+ + 5O 2 ↑+ 8H 2 O CaO 2的质量分数为:W(CaO 2 )= *C *V *M /m

化工分离工程

化工分离工程 第一章绪论 1.1概述 1.1.1 分离过程的发展与分类 随着世界工业的技术革命与发展,特别是化学工业的发展,人们发现尽管化工产品种类繁多,但生产过程的设备往往都可以认为是由反应器、分离设备和通用的机、泵、换热器等构成。其中离不开两类关键操作:一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;-其中离不开两类关键操作:一是反应器,产生新物质的化学反应过程,其为化工生产的核心;-于是研究化学工业中具有共同性的过程和设备的规律,并将之运用于生产的“化学工程”这一学科应运而生。 分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离过程的对象都是两相或两相以上的非均相混合物,只要用简单的机械方法就可将两相分离,而两相间并无物质传递现象发生传质分离过程的特点是相间传质,可以在均相中进行,也可以在非均相中进行。传统的单元操作中,蒸发、蒸馏、吸收、吸附、萃取、浸取、干燥、结晶等单元操作大多在两相中进行。依据处于热力学平衡的两相组成不相等的原理,以每一级都处于平衡态为手段,把其他影响参数均归纳于效率之中,使其更符合实际。它的另一种工程处理方法则是把现状和达到平衡之间的浓度梯度或压力梯度作为过程的推动力,而把其他影响参数都归纳于阻力之中,传递速率就成为推动力与阻力的商了。上述两种工程处理方法所描述的过程,都称作平衡级分离过程。分离行为在单级中进行时,往往着眼于气相或液相中粒子、离子、分子以及分子微团等在场的作用下迁移速度不同所造成的分离。热扩散、反渗透、超过滤、电渗析及电泳等分离过程都属此类,称速率控制分离过程,都是很有发展潜力的新分离方法。综上所述,分离过程得以进行的基础是在“场”的存在下,利用分离组分间物理或化学性质的差异,并采用工程手段使之达到分离。显然,构思新颖、结构简单、运行可靠、高效节能的分离设备将是分离过程得以实施乃至完成的保证。 1.1.2 分离过程的地位 广泛的应用、科技的发展、环境的需要都说明分离过程在国计民生中所占的地位和作用,并展示了分离过程的广阔前景:现代社会离不开分离技术,分离技术发展于现社会。 1.2 分离分子

化工原理实验讲义08.9.1

化工原理实验讲义 合肥学院化学与材料工程系 化工实验教研室编 2007.8.

实验二 离心泵特性曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵结构与特性,学会离心泵的操作; 2. 掌握离心泵特性曲线测定方法。 二、基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一,其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H 、轴功率N 及效率η与泵的流量V 之间的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。由于泵内部流动情况复杂,不能用数学方法计算这一特性曲线,只能依靠实验测定。 1.扬程H 的测定与计算 在泵进、出口取截面列柏努利方程: g u u + Z Z +g ρp p = H 22 1 22 12 1 2 式中:p 1,p 2——分别为泵进、出口的压强 N/m 2 ρ——流体密度 kg/m 3 u 1, u 2——分别为泵进、出口的流量m/s g ——重力加速度 m/s 2 当泵进、出口管径一样,且压力表和真空表安装在同一高度,上式简化为: g p p H ρ'1'2-= 由上式可知:只要直接读出真空表和压力表上的数值,就可以计算出泵的扬程。 2.轴功率N 的测量与计算 轴的功率可按下式计算: w N ?=94.0 式中,N —泵的轴功率,W w —电机输出功率,W 由上式可知:测定泵的轴功率,只需测定电机的输出功率,乘上功率转换中的倍率即可。 3.效率η的计算

泵的效率η是泵的有效功率Ne 与轴功率N 的比值。有效功率Ne 是单位时间内流体自泵得到的功,轴功率N 是单位时间内泵从电机得到的功,两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。 泵的有效功率Ne 可用下式计算: Ne=HV ρg 故 η=Ne/N=HV ρg/N 4.速改变时的换算 泵的特性曲线是在指定转速下的数据,就是说在某一特性曲线上的一切实验点,其转速都是相同的。但是,实际上感应电动机在转矩改变时,其转速会有变化,这样随着流量的变化,多个实验点的转速将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,须将实测数据换算为平均转速下的数据。换算关系如下: 流量 n n V V '=' 扬程 2 )(n n H H ' =' 轴功率 3)(n n N N '=' N 效率 η ρρη=='''='N g VH N g H V 离心泵功率转换系数=0.89 三、实验装置与流程 离心泵性能特性曲线测定系统装置工艺控制流程图如图2-1:

化工分离工程分章重点剖析

化工分离工程 第一章 化工分离工程概述 分离过程的分类:机械分离、传质分离 传质分离过程用于各种均相混合物的分离,其特点是有质量传递现象发生,按所依据的物理化学原理不同,工业上常用的传质分离过程又可分为两大类,即平衡分离过程和速率分离过程。 平衡分离过程是借助分离媒介(如热量、溶剂或吸附剂)使均相混合物系统变成两相系统,再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。分离媒介可以是能量媒介(ESA )或物质媒介(MSA ),有时也可两种同时应用。 蒸发、蒸馏、吸收、萃取、结晶、离子交换、吸附、干燥、浸取、泡沫吸附 速率分离过程是在某种推动力(浓度差、压力差、温度差、电位差等)的作用下,有时在选择性透过膜的配合下,利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。 气体扩散、热扩散、电渗析、电泳、反渗透、超过滤 分离因子表示任一分离过程所达到的分离程度,其定义为 2211//j i j i s ij x x x x =α 分离方法的选择 可行性、分离过程类别的选择、产品的价格、产品的热敏性、物质与分子的性质、经济性、安全与环保、经验 分离过程类别的选择 ? 分子特性:分子重量、V an der Waals 体积、Van der Waals 面积、 偶极矩、极化度、双电常数、电荷、旋转 半径 ? 热力学与传递性质:蒸气压、溶解度、吸附活性、扩散特性 第二章 精馏 蒸馏(Distillation ):借助液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作方法。 简单蒸馏(simple distillation):混合液受热部分汽化,产生的蒸汽进入冷凝器种冷凝,分批收集不同组成的馏出液产品。 平衡蒸馏(equilibrium distillation):釜内液体混合物被部分汽化,使气相与液相处于平衡状态,然后将气相与液相分开,是一种单级蒸馏操作。 精馏 (rectification):液体混合物多次进行部分冷凝或部分汽化后,最终可以在气相中得到较纯的易挥发组分,而在液相中得到较纯的难挥发组分。 精馏计算:物料衡算,热量衡算,相平衡关系 计算方法:双组份常用图解法;多组分常用简捷法、严格计算法 普通精馏不适用下列物料的分离: (1)待分离组分间的相对挥发度很接近于1。此时,它们的分离需要很多理论板数和很大的回流比,因此设备投资和操作费用很大,不经济。一般认为,当分离所需的理论板数大于100时,精馏已不适用。 (2)待分离组分形成恒沸物,此时相对挥发度等于1,平衡的汽液两相组成一样,普通精馏无法实现分离。 (3)待分离物料是热敏性的,或是在高温下易发生聚合、结垢、分解等不良反应的。 (4)待回收的组分是难挥发组分,且在料液中含量很低。此时能量消耗太大,不经济。 理论板、板效率和填料的理论板当量高度 理论板:进入该板的不平衡的物流发生了充分的接触传质,离开了两相的物流间达到了平衡;在该板上发生传质接触的汽液两相各自完全混合,板上各点的汽相和液相浓度各自一样;该板上充分接触后的汽液两相实现了机械上的完全分离,离开该板的汽流中不夹带雾滴,液流中不夹带气泡,也不存在漏液。

绿叶中色素的提取与分离实验操作过程(图文)

绿叶中色素的提取与分离实验 一、实验原理 1、提取的原理:利用色素溶于有机溶剂无水乙醇而不溶于水的性质。 2、分离的原理:利用各种色素在层析液中的溶解度不同,随着层析液在滤纸上扩散的速度不同。(纸层析法) 二、目的要求 1、进行绿叶中色素的提取和分离; 2、探究绿叶中含有几种色素 三、材料用具 1、材料:新鲜的绿叶(如菠菜、韭菜的绿叶)。 2、用具:剪刀、药匙、研钵、量筒、漏斗、试管、棉塞、尼龙纱布、盖玻片、试管架、干燥的定性滤纸、铅笔、直尺、烧杯、穿针的细线、滴管。 3、试剂:无水乙醇、层析液、二氧化硅(石英沙)和碳酸钙。 四、方法步骤 1、提取绿叶中的色素 (1)取深绿色的植物叶片,洗净,抹干水分,并称取5g,剪成小块置于研钵中。(2)在研钵中加入少许二氧化硅(SiO2)、碳酸钙(CaCO3),再加入6ml无水乙醇。(3)迅速、充分地研磨成糊状。 (4)在漏斗基部放一小块单层尼龙纱布,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。将滤液收集到试管中,及时用棉塞将试管口塞严。 剪碎绿叶加二氧化硅、碳酸钙,(迅速)研磨成糊状 再加入10ml无水乙醇 过滤收集滤液,棉塞封口 2、制备滤纸条(如下图) 3、画滤液细线(如下图) 滤纸条:长6cm,宽1cm,用盖玻片一端蘸取滤液,沿铅笔线画线, 距一端1cm处用铅笔和直尺等滤液细线风干后,再画下一道细线,重复 画一条细的横线。2—3次。画线要求:细、直、齐。

4、分离色素 将3ml 层析液倒入小烧杯中,将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中,随后用培养皿盖盖住小烧杯。注意:不能让滤液细线接触到层析液。 5、观察与记录 观察烧杯中滤纸条上出现了几条色素带,以及每条色素带的 颜色和宽度。 将观察结果记录下来,并将层析结果的分离结果贴在上面。 “培养皿法” 五、讨论 1、滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么? 2、滤纸条上的绿叶细线为什么不能触及层析液? 3、将有色素带的滤纸条夹在书里,几天后会出现什么现象?这说明了什么? 4、到了秋天叶色变黄、变红的原因是什么? 注:无水乙醇-------------------溶解、提取色素 二氧化硅(SiO 2)--------研磨充分 碳酸钙(CaCO 3)--------防止色素破坏 层析液----------------------分离色素 胡萝卜素叶绿素b 叶绿素a 叶黄素 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色

(完整版)化工分离工程0708期末试题A答案

2007 —2008 学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷(A 卷)答案及评分标准

2007—2008学年第1、2学期分离工程课程期末考试试卷(A卷)答案及评分标准 注意:装订线左侧请不要答题,请不要在试卷上书写与考试无关的内容,否则将按相应管理规定处理。 院系:化学化工学院 专业:化工班级:04- 姓名: 学号: 三、判断题(本大题14分,每小题2分,对的打√,错的打×) 1、对拉乌尔定律有偏差的物系一定是恒沸体系。…………………………………………(×) 2、绝热闪蒸过程,节流后的温度降低。…………………………………………………(√ ) 3、若组成为 i z的物系,1 > ∑K X i i ,且1 /> ∑ i i k y,其相态为气液两相。………………(√ ) 4、在精馏操作中回流比是可调设计变量。………………………………………………(√ ) 5、在萃取精馏操作中,液相流率总是大于气相流率。……………………………………(×) 6、在萃取精馏中所选的萃取剂使p1A值越大,溶剂的选择性越大。……………………(√ ) 7、吸收中吸收因子小的组分是易于吸收组分。…………………………………………(×) 四、分析题(本大题10分,每小题5分) 1、分析下图的点E,D,C三点表观吸附量为什么等于零?曲线CD及DE说明了溶质优先被吸附还是溶剂优先被吸附?为什么? 2、预将甲苯-烷烃二元恒沸物进行分离,现以甲醇为恒沸剂分离甲苯-烷烃的流程如图,分析各塔物流,并将恒沸精馏塔和脱甲醇塔分离过程用三角相图表示出来。 答:C,E点为纯溶液,所以吸附前后无浓 度变化,表观吸附量为零。D点,按溶液配比吸 附,所以吸附前后也无浓度变化,表观吸附量为 零。曲线CD说明了溶质优先被吸附,曲线DE 说明了溶剂优先被吸附。 答:分析可知: 恒沸精馏塔:由于恒沸剂加入过量,塔底为甲醇 -甲苯的混合物,塔顶烷烃-甲醇的 二元恒沸物。 脱甲醇塔:塔底为甲苯,塔顶为甲苯-甲醇的二元 恒沸物。 萃取塔:塔底为甲醇水溶液,塔顶为烷烃。 脱水塔:塔底为水,塔顶为甲醇。 相图如下: 3

大孔树脂吸附分离实验

实验二大孔树脂吸附分离实验 一、实验目的 1、了解大孔树脂的使用方法; 2、掌握利用大孔树脂的静态和动态吸附分离操作; 3、掌握大孔树脂的洗脱方法; 4、学习吸附等温曲线、吸附动力学曲线和洗脱曲线的测定方法。 二、实验原理 大孔树脂是一种具有大孔结构的有机高分子共聚体,是一类人工合成的有机高聚物吸附剂。因其具多孔性结构而具筛选性,又通过表面吸附、表面电性或形成氢键而具吸附性。一般为球形颗粒状,粒度多为20-60目。大孔树脂有非极性(HPD-100,HPD-300,D-101,X-5,H103)、弱极性(AB-8,DA-201,HPD-400)、极性(NKA-9,S-8,HPD-500)之分。大孔吸附树脂理化性质稳定,一般不溶于酸碱及有机溶媒,在水和有机溶剂中可以吸收溶剂而膨胀。 大孔树脂吸附技术以大孔吸附树脂为吸附剂,利用其对不同成分的选择性吸附和筛选作用,通过选用适宜的吸附和解吸条件借以分离、提纯某一或某一类有机化合物的技术。吸附分离依据相似相容的原则,一般非极性树脂宜于从极性溶剂中吸附非极性有机物质,相反强极性树脂宜于从非极性溶剂中吸附极性溶质,而中等极性吸附树脂,不但能从非水介质中吸附极性物质,也能从极性溶液中吸附非极性物质。 大孔吸附树脂吸附技术广泛应用于制药及天然植物中活性成分如皂甙、黄酮、内脂、生物碱等大分子化合物的提取分离以及维生素和抗生素的提纯、化学制品的脱色、医院临床化验和中草药化学成分的研究等。它具有吸附快,解吸率高、吸附容量大、洗脱率高、树脂再生简便等优点。 大孔树脂吸附分离操作步骤: (1)树脂的预处理

目的是为了保证制剂最后用药安全。树脂中含有残留的未聚合单体,致孔剂,分散剂和防腐剂对人体有害。预处理的方法:乙醇浸泡24h→用乙醇洗至流出液与水1:5不浑浊→用水洗至无醇味→5%HCl通过树脂柱,浸泡2-4h→水洗至中性→2%NaOH通过树脂柱,浸泡2-4h→水洗至中性,备用。 (2)上样 将样品溶于少量水中,以一定的流速加到柱的上端进行吸附。上样液以澄清为好,上样前要配合一定的处理工作,如上样液的预先沉淀、滤过处理,pH调节,使部分杂质在处理过程中除去,以免堵塞树脂床或在洗脱中混入成品。上样方法主要有湿法和干法两种。 (3)洗脱 先用水清洗以除去树脂表面或内部还残留的许多非极性或水溶性大的强极性杂质(多糖或无机盐),然后用所选洗脱剂在一定的温度下以一定的流速进行洗脱。 (4)再生 再生的目的:除去洗脱后残留的强吸附性杂质,以免影响下一次使用过程中对于分离成分的吸附。 再生的方法:95%乙醇洗脱至无色,再用2%盐酸浸泡,用水洗至中性,再用2%NaOH浸泡,再用水洗至中性。 注意:再生后树脂可反复进行使用,若停止不用时间过长,可用大于10%的NaCl溶液浸泡,以免细菌在树脂中繁殖。一般纯化某一品种的树脂,当其吸附量下降30%以上不宜再使用。 三、试剂及仪器 仪器:紫外可见分光光度计,电子天平,恒温水浴振荡器,玻璃层析柱,恒流泵 试剂:AB-8大孔树脂,大豆异黄酮,无水乙醇,盐酸,氢氧化钠 四、实验内容

化工分离工程试卷及答案

一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等 于设计变量,设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下,若只有重组分是 非分配组分,轻组分为分配组分,存在 着两个恒浓区,出现在精镏段和进料 板位置。 3. 在萃取精镏中,当原溶液非理想性不大 时,加入溶剂后,溶剂与组分1形成具有较强正偏差的非理想溶液,与组分2形成负偏差或理想 溶液,可提高组分1对2的相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度,增强因子E的定义是化学吸收的液相分传质系数(k L)/无化学吸收的液相分传质系数(k0L)。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析,若组分数为C个,建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 6. 热力学效率定义为 = η;实际的分离过 程是不可逆的,所以热力学效率必定 于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂的性质,对溶液施加压力,克服 溶剂的渗透压,是一种用来浓缩溶液 的膜分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算,相平衡关系式推导图1 单级分离基本关系式。 式中:K i——相平衡常数; ψ——气相分率(气体量/进料量)。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1,建立MESH方程。

三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是 什么 由混合物或溶液形成若干相,这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小;动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么;在精馏操 作中,一般关键组分与非关键组分 在顶、釜的分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现,在釜中量严格控制; HK绝大多数在塔釜出现,在顶中量严格控制; LNK全部或接近全部在塔顶出现; HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中,塔中每级汽、液流 量为什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程,吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加,气体的流量相应的减少,因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会 提高热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低 于塔底加入热量的温度,在中间冷凝器 所引出的热量其温度高于塔顶引出热 量的温度,相对于无中间换热器的精馏 塔传热温差小,热力学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 (1)产物一旦生成立即移出反应区;(2)反应区反应物浓度高,生产能力大;(3)反应热可由精馏过程利用;(4)节省设备投资费用;(5)对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分,3题15分,共35分) 1. 将含苯(mol分数)的苯(1)—甲苯(2)混合物在下绝热闪蒸,若闪蒸温度为94℃,用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求已知:94℃时P10=P20= 2. 已知甲醇(1)和醋酸甲酯(2)在常压、54℃下形成共沸物,共沸组成X2=(mol分率), 在此条件下: kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷(均为摩尔分数),用不挥发的烃类进行吸收,已知吸收后丙烷的吸收率为81%,取丙烷在全塔的平均吸收因子A=,求所需理论板数;若其它条件不变,提高平均液汽比到原来的2倍,此时丙烷的吸收率可达到多少。

化工分离工程07-08期末试题A答案

2007—2008学年分离工程课程期末考试试卷(A卷)答案及评分标准 注意:装订线左侧请不要答题,请不要在试卷上书写与考试无关的内容,否则将按相应管理规定处理。 院系:化学化工学院 专业:化工班级:04- 姓名: 学号: 一、填空题(本大题20分,每空1分) 1、分离工程分为( 机械分离法)和( 传质分离法)两大类。 2、对拉乌尔定律产生偏差的溶液称为( 非理性溶液)或( 实际溶液)。 3、对于能生成二元恒沸物的物系来说,在恒沸点处气液相两相组成(相等)。在恒沸点两侧组分的挥发能力(不同或相反)。 4、端值常数A为( 0 )时体系为理想溶液,A为( <0 )时体系为负偏差溶液。 5、用郭氏法分析,串级单元的可调设计变量为(1 ),侧线采出板的可调设计变量为(0 )。 6、根据萃取精馏原理,通常希望所选择的萃取剂与塔顶组分形成具有(正)偏差的非理想溶液,与塔底组分形成理想溶液或具有(负)偏差的非理想溶液。 7、萃取精馏塔中,当原料以液相加入时,则提馏段中的溶剂浓度将会因料液的加入而变得比精馏段(低),此时为了保证整个塔内萃取剂的浓度,常将部分溶剂随(料液)一起加入。 8、恒沸精馏过程恒沸剂的加入不仅影响原溶液组分(挥发度或相对挥发度a),同时与原溶液中的一个或几个组分形成恒沸物,当形成最低温度的恒沸物时恒沸剂从塔(顶)出来。 9、在多组分精馏过程中,由芬斯克公式计算的最少理论板数决定于两组分的分离要求和(挥发度或相对挥发度a),与进料组成(无关)。 10、吸附负荷曲线是以(吸附剂中吸附质的浓度)为纵坐标绘制而成,透过曲线是以(流出物中吸附质的浓度)为纵坐标绘制而成。

二、选择题(本大题20分,每小题2分) 1、由1-2两组分组成的混合物,在一定T 、P 下达到汽液平衡,液相和汽相组成分别为 11,y x ,若体系加入10 mol 的组分(1),在相同T 、P 下使体系重新达到汽液平衡,此时汽、液相的组成分别为 '1'1,y x ,则 ( C ) (A )1'1x x >和 1'1y y > (B )1'1x x <和1'1y y < (C )1'1x x =和1'1y y = (D )不确定 2、对于绝热闪蒸过程,当进料的流量组成及热状态给定之后,经自由度分析,只剩下一个自由度由闪蒸罐确定,则还应该确定的一个条件是 ( D ) (A )闪蒸罐的温度 (B )闪蒸罐的压力 (C )气化率 (D )任意选定其中之一 3、某二元混合物,其中A 为易挥发组分,液相组成5.0=A x 时泡点为1t ,与之相平衡的气相组成75.0=A y 时,相应的露点为2t ,则 ( A ) (A )21t t = (B )21t t > (C )21t t < (D )不能确定 4、用郭氏法分析可知理论板和部分冷凝可调设计变量数分别为 ( A ) (A )1,1 (B )1,0 (C )0,1 (D )0,0 5、如果二元物系有最高压力恒沸物存在,则此二元物系所形成的溶液一定是 ( A ) (A )正偏差溶液 (B )理想溶液 (C )负偏差溶液 (D )不一定 6、用纯溶剂吸收混合气中的溶质,逆流操作,平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y 1上升,而其它入塔条件不变,则气体出塔浓度y 2和吸收率?的变化为 ( C ) (A )y 2上升,?下降 (B )y 2下降,?上升 (C )y 2上升,?不变 (D )y 2上升,?变化不确定 7、逆流填料吸收塔,当吸收因数A <1且填料为无穷高时,气液两相将在哪个部位达到平衡 ( B ) (A) 塔顶 (B)塔底 (C)塔中部 (D)塔外部 8、平衡常数较小的组分是 ( D ) (A )难吸收的组分 (B )较轻组份 (C )挥发能力大的组分 (D )吸收剂中的溶解度大 9、吸附等温线是指不同温度下哪一个参数与吸附质分压或浓度的关系曲线。 ( A ) (A) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量 10、液相双分子吸附中,U 型吸附是指在吸附过程中吸附剂 ( A ) (A) 始终优先吸附一个组分的曲线 (B) 溶质和溶剂吸附量相当的情况 (C) 溶质先吸附,溶剂后吸附 (D) 溶剂先吸附,溶质后吸附

纳滤反渗透膜分离实验上课讲义

纳滤反渗透膜分离实 验

化工原理实验报告学院:专业:班级:

三、实验装置 本实验装置均为科研用膜,透过液通量和最大工作压力均低于工业现场实际使用情况,实验中不可将膜组件在超压状态下工作。主要工艺参数如表1-1 膜组件膜材料膜面积/m2最大工作压力/Mpa 纳滤(NF)芳香聚纤胺0.4 0.7 反渗透(RO) 芳香聚纤胺0.4 0.7 表1-1膜分离装置主要工艺参数 反渗透可分离分子量为100级别的离子,学生实验常取0.5%浓度的硫酸钠水溶液为料液,浓度分析采用电导率仪,即分别取各样品测取电导率值,然后比较相对数值即可(也可根据实验前做得的浓度-电导率值标准曲线获取浓度值)。 图1-1膜分离流程示意图 1-料液灌;2-低压泵;3-高压泵;4-预过滤器;5-预过滤液灌;6-配液灌;7-清液灌; 8-浓液灌;9-清液流量计;10-浓液流量计;11-膜组件;12-压力表;13-排水阀

图1 电导率与溶液浓度关系曲线 电导率与溶液浓度模型:C= 0.6253k - 0.0195 式中k为电导率,单位ms/cm;C为溶液浓度,单位×10-3g/cm3。 ① 原料液浓度C0=0.6253*6.07-0.0195=3.776071*10-3(g/cm3)=0.026584561 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.13-0.0195=0.061789*10-3(g/cm3)=0.000435011 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*6.99-0.0195= 4.351347*10-3(g/cm3)= 0.030634659 kmol/m3 ② 原料液浓度C0=0.6253*5.95-0.0195= 3.701035*10-3(g/cm3) =0.026056287 kmol/m3 透过液浓度C P=0.6253*0.07-0.0195=0.024271*10-3(g/cm3) =0.000170874 kmol/m3 浓缩液浓度C R=0.6253*7.26-0.0195= 4.520178*10-3(g/cm3) =0.031823275 kmol/m3 (2)膜组件性能表征: 利用公式:

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