河南工業(yè)大學(xué)生物工程設(shè)備習(xí)題集(編輯修改稿)
2025-05-01 23:33 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的垂直通道進(jìn)入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)，由于互不溶解的兩種液體重度不同，離心沉降速度也不同，重液（奶）的離心沉降速度大，就離開(kāi)軸線向外運(yùn)動(dòng)，輕液（酯）的離心沉降速度小，則向軸線流動(dòng)。這樣，奶油(酯)和奶就在碟片間的隙道流動(dòng)的過(guò)程中被分開(kāi)。16. 以超濾或反滲透為例講述膜分離原理。答： 以反滲透為例講述膜分離原理如下：假設(shè)有一個(gè)僅能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)的半透膜，將純?nèi)軇ū热缂兯┖蜐馊芤悍謩e置于膜兩側(cè)，因施加在溶液上方的壓力不同，表現(xiàn)出三種情況如下圖所示。無(wú)外界壓力作用時(shí)，由于純?nèi)軇ㄋ┑幕瘜W(xué)位 U1大于溶液中溶劑的化學(xué)位 U2，引起純?nèi)軇ㄋ┩高^(guò)膜向溶液側(cè)遷移，這就是滲透，如圖A。對(duì)溶液施加壓力，提高其化學(xué)位，就降低了膜兩側(cè)溶劑的化學(xué)位差，從而降低了純?nèi)軇┫蛉芤簼B透的透過(guò)速率。當(dāng)施加在溶液上的壓力恰好使溶劑的化學(xué)位與純?nèi)軇兯┑幕瘜W(xué)位相等，于是系統(tǒng)達(dá)到滲透平衡，此時(shí)溶液承受的壓力稱(chēng)為滲透壓 Δπ，如圖B。對(duì)溶液施加的壓力超過(guò)滲透壓 Δπ 時(shí)，溶液中溶劑的化學(xué)位高于純?nèi)軇ㄋ┑幕瘜W(xué)位，于是溶液中溶劑（水）以壓力差為推動(dòng)力，透過(guò)膜向純?nèi)軇ㄋ﹤?cè)遷移，實(shí)現(xiàn)了從溶液中分離出溶劑（水）。由于此時(shí)溶劑的遷移方向與滲透方向相反，故稱(chēng)為反滲透，如圖C。17. 什么是超濾過(guò)程中的濃差極化現(xiàn)象，如何降低濃差極化現(xiàn)象。答：待分離液從膜面一側(cè)流過(guò)時(shí)，靠近膜面的液體處于層流狀態(tài)；同時(shí)，當(dāng)水及小分子溶質(zhì)透過(guò)膜面時(shí)，大分子的溶質(zhì)在靠近膜面處被阻留。被阻留分子從膜面返回液體主流的速度受其通過(guò)層流區(qū)的擴(kuò)散速度所控制，當(dāng)這一速度低于被阻留分子在膜面聚集的速度，就必然會(huì)在膜面的一側(cè)逐漸形成一高濃度的被阻留溶質(zhì)層。這就是濃差極化。隨著濃縮倍數(shù)的提高，濃差極化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，膜的透過(guò)通量也越來(lái)越低。提高液流的雷諾準(zhǔn)數(shù)，可以減小層流區(qū)的厚度，增大被阻留分子返回液體主流的速度，這是削弱濃差極化的重要措施。但其些酶在高的剪切應(yīng)力下，容易喪失其部分酶活力，因此不能無(wú)限提高液體流速（提高液流的雷諾準(zhǔn)數(shù)方法之一）。提高液溫也是削弱濃差極化常用的方法，但也受被濃縮液及膜的耐熱性的限制。18. 用膜分離(超濾和反滲透)技術(shù)分離化工產(chǎn)品有什么特點(diǎn)?答： 膜分離(超濾和反滲透)技術(shù)分離化工產(chǎn)品特點(diǎn)是：①. 膜分離過(guò)程中不發(fā)生相變化,與有相變化的分離法和其他分離法相比,能耗要低。②. 膜分離過(guò)程是在常溫下進(jìn)行的,因而特別適用于對(duì)熱敏性物質(zhì)的分離、分級(jí)、濃縮和富集。例如用于果汁、酶、藥品生產(chǎn)中。3. 膜分離技術(shù)不僅適用于有機(jī)物和無(wú)機(jī)物、病毒、細(xì)菌的分離，而且還適用于許多特殊溶液體系的分離，如將溶液中大分子與無(wú)機(jī)鹽的分離，一些共沸物或近沸物系的分離等。4. 由于只是用壓力作為超濾和反滲透的推動(dòng)力，因此分離裝置簡(jiǎn)單，操作方便，易于自動(dòng)控制，易于維修。19. 什么是真空蒸發(fā)濃縮？祥細(xì)敘述升膜式蒸發(fā)器的工作原理。答：溶液在真空狀態(tài)，較低的溫度下即沸騰、溶劑汽化，這稱(chēng)之為真空蒸發(fā)濃縮。升膜式蒸發(fā)器的工作原理。溶液在加熱的管子里由下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在管壁的液體受熱溫度上升，密度下降，而管子中心的液體溫度變化較小，這就使管內(nèi)液體產(chǎn)生如圖a所示的自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)。溫度升得越高對(duì)流越激烈，當(dāng)溫度升到相應(yīng)沸騰溫度時(shí)，溶液便開(kāi)始沸騰，產(chǎn)生蒸汽氣泡分散于連續(xù)的液相中。由于蒸汽氣泡的密度小故氣泡通過(guò)液體而上升，如圖b所示。液相因混有蒸汽氣泡，使液體靜壓頭下降，液體繼續(xù)受熱，溫度不斷上升，氣泡大量增加。蒸汽氣泡相互碰撞，小氣泡就聚合成大氣泡于管子中部上升，氣泡增大，氣體上升的速度則加快，如圖c所示。當(dāng)氣泡繼續(xù)增大形成柱狀，占據(jù)管子中部的大部分空間時(shí)，氣體以很大的速度上升，而液體受重力作用沿氣泡邊緣下滑，如圖d所示。 液體下降較多時(shí)，大個(gè)柱狀氣泡則被液層截?cái)?，如圖e所示。若液體溫度繼續(xù)上升，溶液的蒸發(fā)速度繼續(xù)增加，氣泡的上升速度激增，蒸汽的密度也增大，由于重力作用，滑流下來(lái)的液體很快受熱蒸發(fā)，未蒸發(fā)的濃縮液體也被高速氣流帶著上升，氣泡斷層不能形成，蒸汽占據(jù)了整個(gè)管子中部空間，液體只能分布于管壁，開(kāi)始形成液膜，如圖f所示，這時(shí)稱(chēng)為環(huán)形流。環(huán)形流液體的上升是靠高速蒸汽氣流對(duì)流層的拖帶而形成，稱(chēng)之為“爬膜”現(xiàn)象。這時(shí)液膜沿管壁上升不斷受熱蒸發(fā)，濃度不斷增大，最后與蒸汽一齊離開(kāi)，管子越高則上升蒸發(fā)時(shí)間越長(zhǎng),溶液濃縮越大。20. 在味精生產(chǎn)過(guò)程中（包括麩酸）使用了哪些結(jié)晶設(shè)備？采用真空煮晶鍋進(jìn)行味精的精制,其優(yōu)點(diǎn)是什么？答：在味精生產(chǎn)過(guò)程中（包括麩酸）使用了三種結(jié)晶設(shè)備，立式結(jié)晶箱（也稱(chēng)中和罐），臥式結(jié)晶箱（也稱(chēng)育晶槽），真空煮晶鍋。采用真空煮晶鍋進(jìn)行味精的精制,其優(yōu)點(diǎn)是可以控制溶液的蒸發(fā)速度和進(jìn)料速度，以維持溶液一定的過(guò)飽和度進(jìn)行育晶，同時(shí)采用連續(xù)通入未飽和液來(lái)補(bǔ)充溶質(zhì)的量，使晶體長(zhǎng)大。真空煮
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