制药分离工程习题册

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1、第 1 章绪论 1-1 分离技术在制药过程中的任务和作用是什么？1-2 与化工分离过程相比，制药分离过程有哪些特点？1-3 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。1-4 根据过程的原理，分离过程共分为几大类？1-5 分离过程所基于的被分离物质的分子特性差异、以及热力学和传递特性包括哪些？1-6 针对分离任务，决定选用哪一种分离技术时需考虑的主要因素有哪些？1-7 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的 8 种分离技术。1-8 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？1-9 吸附、膜分离和离子交换三种分离

2、技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种？1-10 试说明选择分离方法的步骤。第 2 章精馏技术 2-1 精馏技术在制药过程中主要应用于哪些方面？2-2 为什么制药过程中主要采用间歇精馏方式？2-3 与连续精馏相比，间歇精馏有哪些优点？2-4 试分析简单蒸馏和精馏的相同点和不同点，并说明各自的适用场合。2-5 什么是间歇精馏的一次收率和总收率？这两个值在什么情况下相等？2-6 试比较间歇共沸精馏和间歇萃取精馏的优缺点。2-7 试比较萃取精馏和加盐精馏的优缺点。2-8 试说明间歇变压精馏的操作方法。2-9 为什么塔顶存液量的增大会使间歇精馏的操作时间变长？2-10 试说明间歇精馏操作过

3、程中塔顶温度和塔釜温度的变化规律。2-11 水蒸汽蒸馏的应用条件是什么？2-12 已知某理想气体的分子直径为 910-9 米，试求操作压力为 1 帕，操作温度为 100时，该物质在平衡条件下的分子平均自由程？2-13 求水在 100进行分子蒸馏时，理想情况下的蒸发速率。2-14 由理论塔板数为 20 的间歇精馏塔分离二组元混合物，轻组分 A 含量 48.6%（摩尔百分数） ，重组分 B 含量 51.4%。采用恒回流比操作，回流比为 9.8。组分 A 和组分B 的相对挥发度为 1.2。（1） 若初始投料浓度为 75%，试计算当馏出总量为初始总投料量的 90%时的产品平均浓度；（2） 若处始总投料

4、量为 100 摩尔，塔釜蒸发速率为 100 摩尔/小时，试计算完成上述操作所需的时间。2-15 氯苯和水的蒸气压如下表所示蒸气压(kN/m2) 13.3 6.7 4.0 2.7(mmHg) 100 50 30 20温度(K)氯苯 343.6 326.9 315.9 307.7水 324.9 311.7 303.1 295.7进行水蒸汽蒸馏的操作压力为 18kN/m2，水蒸汽持续输入釜内。如果釜内始终存在液态水，试计算釜内液相的组成和蒸发温度。2-16 一间歇精馏塔经无数批次重复操作，达到“拟稳定状态”，其每批新鲜投料为 95kmol，原料组成为 A（甲醇）29.95%（摩尔百分数） 、B （乙

5、醇）31.21% 、C （丙醇）38.84% ，各组分的产品和相应的过渡馏分的量和组成如下表所示：组 成 （ mol%）产 品 或 过 渡 馏 分馏 分 量(kmol) A B C25 99 1 010 35 65 020 1 98 110 0 30 7030 0 1 99试计算各产品的一次收率和总收率。 第 3 章萃取分离 3-1 固-液浸取与液- 液萃取各有何特点？它们在操作过程中的影响因素有何相同与不同点？ 3-2 试结合固液提取速率公式说明提高固液提取速率的措施应包括哪些？并说明浸取的总传质系数公式中各项的物理意义。 3-3 试根据索氏提取法工艺流程图写出应用该法进行中药提取的操作步骤

6、。 3-4 在液- 液萃取过程，选择萃取剂的理论依据和基本原则有哪些？ 3-5 试说明单级液-液萃取图解法三角相图中各点的物理意义。 3-6 试比较液-液萃取和萃取精馏的相同点和不同点，并说明两者的适用场合。 3-7 比较多级逆流萃取和多级错流萃取，说明两种操作方式各自的优缺点。 3-8 简述超临界流体的特性，从能量利用观点分析超临界萃取- 分离的几种模式。 3-9 试根据超临界流体萃取的工艺流程图写出过程的操作步骤。 3-10 试结合夹带剂的作用机理说明使用夹带剂的超临界萃取的优点和不足。 3-11 溶质在超临界流体中溶解度的计算的理论依据及方法有哪些？ 3-12 超临界流体从固体（如中草药

7、）中萃取有效成分的传质过程中一般应经过哪些步骤？ 试比较植物药的浸取过程并说明异同处。 3-13 结合超临界二氧化碳的特性说明超临界二氧化碳萃取技术优势与局限性。 3-14 试比较水蒸气蒸馏和超临界流体萃取用于中药有效成分提取时各自的优缺点。3-15 分别说明超声波协助浸取、微波协助浸取、反胶束萃取、双水相的基本原理和特点？举例说明它们在制药领域中的适用范围？第 4 章结晶过程 4-1 结晶技术的特点是什么？适合分离哪些混合物？ 4-2 什么是溶解度？如何根据溶解度曲线选择结晶工艺？ 4-3 简要说明精馏和结晶耦合工艺的优势？ 4-4 饱和氯化钾溶液，从 360K 降温至 290K，如果溶液的

8、密度为 1200kg/m3，且氯化钾溶液的溶解度在 360K 是为 53.55，290K 时为 34.5，计算： 所需要的能量 所得的晶体量，忽视水的蒸发 4-5 10 吨含有 0.3kgNa2CO3/kg 的溶液缓慢降温至 293K，结晶出 Na2CO310H2O，那么如果当 Na2CO3 在 293K 时的浓度为：21.5kg/100kg 水、且蒸发的损失量为 3%时的产量为多少？ 4-6 1kmolMgSO47H2O 在 291K 时在大量水中等温溶解，吸收热量为 13.3MJ，问单位质量盐的结晶热。 4-7 1500kg 的氯化钾溶液，从 360K 冷却到 290K，如果 KCl 的溶

9、解度分别为53、34kg/100kg，且忽略水的蒸发量，问结晶的产率。 4-8 哪些因素对晶体的成长有利？ 4-9 如何说明在结晶工程中存在着晶核的生成和晶体的成长两个子过程？ 4-10 一般的传递过程都希望有较大的推动力，结晶过程是否也是如此？为什么？ 4-11 何为稳定区、介稳区和不稳区？各有何特点？实际的工业结晶过程需控制在哪个区域内进行？结晶过程的推动力是什么？ 4-12 简述晶体成长的扩散理论。 第 5 章非均相分离 5-1 什么叫非均相系？非均相系分离操作通常有哪几种方式？ 5-2 过滤操作的操作原理是什么？影响过滤操作的因素有哪些？ 5-3 根据过滤的推动力不同，过滤操作可分为哪

10、几种？它们各自受到哪些条件的限制？ 5-4 制药工业中常用的液固非均相过滤设备有哪些？试简述它们的结构、特点及操作过程。5-5 什么叫做离心分离因数？写出它的计算式。 5-6 旋风分离器的工作原理是什么？ 5-7 离心机有哪些类型？ 5-8 离心沉淀与离心过滤有什么不同？ 5-9 已知颗粒尺寸为 510-6m。密度为 S=2640kg/m3,试求该颗粒在密度为 1000kg/m3，黏度为 10-3kg/（ms）的水中的重力沉降速度 Vg（m/s）？若处于分离因子 F=1000、转鼓直径为 1000mm 的离心场中，试问该颗粒从自由液面半径 R=350mm 沉降到转鼓壁共需多少时间（s）？ 5-

11、10 某离心机转鼓直径为 800mm，转速为 1450r/min，试求其最大分离因素？ 5-11 求下列各种形状尺寸的固定颗粒在 30C、常压下空气中的自由沉降速度，已知固体颗粒为 2670kg/m3： 直径为 50um 的球形颗粒； 直径为 1mm 的球形颗粒。 5-12 一直径为 0.1cm，密度为 2500kg/m3 的玻璃球，在 20C 水中沉降，试求其沉降速度。5-13 含有质量分率为 13.9%CaCO3 粉末水悬浮液，用板框压滤机在 20C 下进行过滤，过滤面积为 0.1m2，实验过滤数据列表如下，试求过滤常数 K 与 qe，下表中表压即压差。 表 压p/Nm-2滤 液 量V/d

12、m3过 滤 时 间t/s表 压p/Nm-2滤 液 量V/dm3过 滤 时 间t/s3.43104 2.927.8014688810.31042.459.80506605-14 用一台板框压滤机过滤 CaCO3 粉末悬浮液，在表压 10.3104N/m2、20C 条件下过滤 3h 得 6m3 滤液，所用过滤介质与上题相同，试求所需的过滤面积。K=1.5710-6m2/s， qe=3.7210-2m3/m2第 6 章吸附过程 6-1 吸附作用机理是什么？ 6-2 吸附法有几种？各自有何特点？ 6-3 大孔网状聚合物吸附与活性炭吸附剂相比有何优缺点？ 6-4 影响吸附过程的因素有那些？ 6-5 已知

13、 80g 的活性炭最多能吸附 0.78 mol 腺苷三磷酸（ATP） ，这种吸附过程符合兰缪尔等温线。其中 b=1.910E5 mol/L,请问在 1.2L 的料液浓度为多少时才能使活性炭吸附能力达90%? 6-6 气体在固体上的物理吸附一般都是 热过程？ 6-7 物理吸附与化学吸附的主要区别？ 6-8 选择题 1.下列关于吸附过程的描述哪一个不正确（ ） 。 (A)很早就被人们认识，但没有工业化 (B)可以分离气体混合物 (C)不能分离液体混合物 (D)是传质过程 2.下列关于吸附剂的描述哪一个不正确（ ） 。 (A)分子筛可作为吸附剂 (B)多孔性的固体 (C)外表面积比内表面积大 (D)

14、吸附容量有限 3.易吸收组分主要在塔的什么位置被吸收（ ） 。 (A)塔顶板 (B)进料板 (C)塔底板 (D)不确定 4.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) 平衡吸附量 (B) 吸附量 (C) 满吸附量 (D)最大吸附量 5.液相双分子吸附中，U 型吸附是指在吸附过程中吸附剂（ ） 。 (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 6-9 直径为 15nm 密度为 2290kg/m3 的球形颗粒被压缩， 77K 时氮的吸附数据如表，求其表面积和几何面积。77K 时

15、液体氮的密度为 808 kg/m3P/P0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9m3 liq N2*106/kg solid 66.7 75.2 83.9 93.4 108.4 130.0 150.2 202.0 348.06-10 一立方米的丙酮与空气的混合物，温度为 303K，压力为 1par，丙酮的相对饱和度为40%，问用多少活性炭吸附到 5%？如果实际应用 1.6kg 的活性炭，那么在温度不变的情况下，饱和度是怎样变化的。303K 时的吸附平衡数据为： 丙 酮 分 压0 5 10 30 50 90丙 酮 kg/活 性 炭kg0 0.14 0.19 0.27 0.31 0.356-11 含有 0.03 kmol/m3 脂肪酸的溶液通过活性炭吸附，在等温操作情况下，保持液体与固体间的平衡，当液体流速为 1*10-4m3/s，一小时后，计算直径为 0.15m 的床的长度。床位自由吸附，空间间隙为 0.4，应用平衡理论、固定床原理获得三个等温方程：（a）CS=10C （b）