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CHAPTER1ST1.评价分离方法好坏的指标有哪些,请简述分离度,回收率,富集倍数的联系?回收率(回收因子)、分离因子、富集倍数、准确性和重现性。首先,这三个指标均是针对分离出的组分而非废弃母液。回收率是实际回收量和理论回收量的一个比值,反映分离中组分的损失量;分离因子是混合体系中目标组分和共存组分的回收因子的比值,反映两种组分互相分离的程度,比值越大,表示两组分分离程度越大。而富集倍数则是目标组分回收率和基体组分回收率的比值,其实也相当于把基体组分当做共存组分的分离因子。2.分离过程的热力学本质是什么?体系自发变化的方向是体系自由能G降低的方向,即dG=0;dG=0即达到化学平衡。对不可自发的分离过程,我们希望通过一些手段,使分离过程的dG0,这样就能使分离过程自发进行,由式G总=μi+RTLnai为体系总自由能表达式可知,我们可以通过减小体系势能项(μi)或熵项(RTLnai)来完成分离。3.请完善表格(题目用红色标出)分类分离原理常见方法(至少两种p7)平衡分离过程利用外加能量或分离剂,使原混合物形成新的相界面,进而分离。吸收、蒸馏、萃取,结晶速差分离过程利用外加能量,强化特殊梯度场,使均一混合物在某一方向产生速差进而分离。超速离心、沉降、质朴反应分离过程利用外加能量或者化学试剂,促进化学反应达到分离的方法。离子交换、螯合交换、反应萃取CHAPTER2ND1.试述外场存在对于分离的作用?一方面是提供外力帮助待分离组分进行输运;另一方面是利用外场对不同组分作用力的不同,造成或扩大待分离组分之间的化学势之差,起到促进分离的作用。具体来说,外场给予物质分子以某种随位置变化的势能,这种势能可以转化成吉布斯自由能G的附加部分。2.给定相中决定溶质化学势的因素?一个是溶质对相的亲和势能,这是由溶质分子与相物质分子之间相互作用力的大小决定的;另一个是溶质i在该相的稀释程度,这将影响稀释过程的熵的变化。3.请写出吸附平衡方程在气-固、液-固、液-液体系中的平衡方程,并解释为什么只有在低浓度下,液-液分配等温线才是直线。气-固:朗格缪尔等温吸附方程(p19)液-固:(注意与朗格缪尔的细微区别)液-液:能斯特分配定律(p20)因为在高浓度下,分配等温线方程中的浓度项用活度代替,因而偏离直线。CHAPTER3RD1.请写出费克(Fick)第一扩散定律公式和其物理含义,并简述其与费克第二扩散定律最大的区别答:物理含义:扩散系数一定时,单位时间扩散通过单位截面积的物质的量(mol)与浓度梯度成正比,负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反区别:费克第一扩散定律是假设溶质浓度c在扩散方向上不随时间变化,而费克第二定律考虑了溶质浓度在三维方向的扩散。CHAPTER4TH1.请简述色散力有哪些特点?答:1色散力的大小,在三种范德华力中是最大的。2.色散力在任何两个分子间均存在,而另外两种只存在于极性分子间。3.色散力随着分子间距增加急剧下降。4.色散力没有饱和性。5.色散相互作用势能大小不随温度改变。2.请简述氢键对物质物理性质的影响答:1.熔沸点:分子间氢键会导致熔沸点增加,但分子内氢键会导致熔沸点减小。2.溶解度:在极性溶剂里,如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键,则溶质的溶解度增大;如果溶质分子形成分子内氢键,那么在极性溶剂中溶解度会变小,在非极性溶剂中溶解度会增大。3.粘度:分子间有氢键的液体,一般粘度较大。4.密度:若分子间形成氢键,有可能发生缔合现象,由于氢键有饱和性和方向性,所以冰比水的密度要小。5.酸性:当酸解离出氢离子时所形成的阴离子中,能形成分子间氢键变得更加稳定后,酸性变强。3.请简述在分离中,以罗氏极性参数为依据的溶剂选择的一般方法答:首先,根据相似相溶规律,选择与溶质极性尽可能相等的溶剂,以使溶质在溶剂中的溶解度达到最大;其次,在保持溶剂极性不变的前提下,更换溶剂的种类,调整溶剂的选择性,使分离选择性达到最佳。CHAPTER5TH1.影响胺类萃取体系的因素有哪些?1.胺的类型和结构,如伯胺仲胺的亲水性好,所以不常用作萃取剂,而油溶性好的叔胺常用作萃取剂。2.稀释剂的种类,且影响较大。加入介电常数较大的稀释剂可能和有机相形成氢键从而发生和金属阳离子的竞争,使得阳离子的萃取程度下降。3.水相中的酸的性质以及浓度,且酸的阴离子的半径越大,水和能力小,使得萃取更加容易进行。2.请简述盐析剂对萃取过程影响的机理。1.盐析剂往往含有与被萃取金属离子相同的配对阴离子,加入盐析剂将产生同离子效应,使金属离子更多地形成中性分子而被萃取,从而提高了分配系数。2.加入盐析剂后,因为盐析剂的水合作用,消耗了一部分自由水分子,使水的活度降低。水的活度降低同时使被萃取金属离子的水合作用减弱,活度增强,从而使分配系数提高。3.请写出固相微萃取的定量依据的完整方程、标出每项的含义,写出它的简化式并阐明能够进行简化的理由。答:其中:N(目标物的量)、cf(固相涂层中目标物的浓度)、Vf(涂层体积)、K(分配系数)、Vs(溶液体积)、c0(样品溶液中目标物的初始浓度)。在公式中,,可知,这一项的数值相比要小很多,所以在分母项可以忽略不计,所以公式可化简为:CHAPTER8TH1.纳滤的机理与微滤和超滤的区别是什么?答:1.纳滤膜表面分离层由聚电解质构成,即使对小于孔径的离子也会有因静电相互作用而截留,而其余两者只会截留大于孔径的分子即只受化学势梯度影响。2.三者孔径有区别,由大到小排列为:微滤(大于0.05微米),超滤(介于0.05微米到1纳米),纳滤(约1纳米)3.分离对象有区别,微滤(高分子化合物,聚合物,固体颗粒悬浮物等)、超滤(生物大分子,病毒等500~分子量的物质)、纳滤(小分子有机及无机物)。2.为什么采用错流过滤,它的主要优点是?答:由于常规过滤操作的进行,污染层将不断增厚和压实,过滤阻力将不断增加,膜渗透率下降,因此常规过滤只能是间歇操作,只适合实验室小规模场合。而错流过滤是将原料液以切线方向流过膜表面,经膜表面高剪切力可使沉积在表面的颗粒扩散返回主流体,这样不会形成污染堆积层,过滤阻力几乎不增加,可以进行持续性工业生产。
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