2025年大学《化学工程与工业生物工程-生物分离工程》考试备考题库及答案解析

2025年大学《化学工程与工业生物工程-生物分离工程》考试备考题库及答案解析单位所属部门：________姓名：________考场号：________考生号：________一、选择题1.生物分离工程中，用于从发酵液中分离目标产物的膜分离技术主要是（）A.超滤B.微滤C.纳滤D.反渗透答案：A解析：超滤主要用于分离大分子物质如蛋白质、酶等，微滤用于分离细胞和颗粒，纳滤和反渗透用于分离小分子物质。从发酵液中分离目标产物通常选择超滤技术。2.在生物分离过程中，下列哪种方法属于基于分子大小进行分离的技术（）A.吸附B.萃取C.离心D.膜分离答案：D解析：膜分离技术主要是根据分子大小进行分离，如超滤、微滤等。吸附是基于分子与吸附剂之间的相互作用，萃取是基于溶解度差异，离心是基于密度差异。3.生物分离工程中，用于提高传质效率的操作是（）A.降低温度B.增加搅拌C.减少溶剂用量D.延长操作时间答案：B解析：增加搅拌可以提高传质效率，降低温度会减缓传质，减少溶剂用量和延长操作时间对传质效率影响不大。4.在生物分离过程中，下列哪种方法属于液-液萃取（）A.吸附分离B.膜分离C.气提D.离心分离答案：C解析：气提是典型的液-液萃取方法，通过气体将溶质从一种液体转移到另一种液体中。吸附分离、膜分离和离心分离不属于液-液萃取。5.生物分离工程中，用于去除发酵液中杂质的方法是（）A.沉降B.过滤C.吸附D.蒸发答案：C解析：吸附技术可以有效去除发酵液中的色素、盐类等杂质。沉降主要用于分离固体颗粒，过滤用于分离颗粒和液体，蒸发用于浓缩。6.在生物分离过程中，下列哪种方法属于基于分子电荷进行分离的技术（）A.吸附B.超滤C.离心D.电泳答案：D解析：电泳技术是基于分子电荷进行分离的，吸附是基于分子与吸附剂之间的相互作用，超滤是基于分子大小，离心是基于密度。7.生物分离工程中，用于浓缩蛋白质溶液的方法是（）A.蒸发B.透析C.超滤D.萃取答案：C解析：超滤技术可以有效浓缩蛋白质溶液，蒸发会破坏蛋白质结构，透析用于去除小分子物质，萃取用于分离目标产物。8.在生物分离过程中，下列哪种设备属于过滤设备（）A.萃取器B.蒸发器C.离心机D.过滤器答案：D解析：过滤器是典型的过滤设备，萃取器用于液-液萃取，蒸发器用于浓缩，离心机用于分离固体和液体。9.生物分离工程中，用于去除细胞内含物的方法是（）A.超滤B.离心C.洗涤D.萃取答案：B解析：离心技术可以有效去除细胞内含物，超滤主要用于分离大分子物质，洗涤用于去除表面杂质，萃取用于分离目标产物。10.在生物分离过程中，下列哪种方法属于基于分子亲和力进行分离的技术（）A.吸附B.超滤C.离心D.电泳答案：A解析：吸附技术是基于分子与吸附剂之间的亲和力进行分离的，超滤是基于分子大小，离心是基于密度，电泳是基于分子电荷。11.生物分离工程中，选择分离方法时首要考虑的因素是（）A.分离效率B.设备成本C.操作时间D.能源消耗答案：A解析：分离效率是选择分离方法的首要考虑因素，确保目标产物能够被有效分离。设备成本、操作时间和能源消耗虽然也是重要因素，但都是在满足分离效率的前提下进行优化。12.在生物分离过程中，下列哪种方法属于基于分子形状进行分离的技术（）A.吸附B.超滤C.亲和层析D.毛细管电泳答案：D解析：毛细管电泳技术是基于分子形状和电荷进行分离的。吸附是基于分子与吸附剂之间的相互作用，超滤是基于分子大小，亲和层析是基于分子与配体的特异性结合。13.生物分离工程中，用于去除发酵液中水分的方法是（）A.吸附B.蒸发C.透析D.超滤答案：B解析：蒸发技术可以有效去除发酵液中的水分，实现浓缩目的。吸附主要用于去除杂质，透析用于去除小分子物质，超滤主要用于分离大分子物质。14.在生物分离过程中，下列哪种设备属于萃取设备（）A.蒸发器B.过滤器C.萃取器D.离心机答案：C解析：萃取器是典型的萃取设备，用于液-液萃取。蒸发器用于浓缩，过滤器用于分离固体和液体，离心机用于分离固体和液体。15.生物分离工程中，用于提高分离选择性的方法是（）A.降低温度B.增加压力C.改变pH值D.减少溶剂用量答案：C解析：改变pH值可以改变分子电荷和溶解度，从而提高分离选择性。降低温度会减缓传质，增加压力对某些分离方法有效，减少溶剂用量影响不大。16.在生物分离过程中，下列哪种方法属于基于分子亲和力进行分离的技术（）A.吸附B.超滤C.离心D.电泳答案：A解析：吸附技术是基于分子与吸附剂之间的亲和力进行分离的。超滤是基于分子大小，离心是基于密度，电泳是基于分子电荷。17.生物分离工程中，用于分离细胞和细胞器的设备是（）A.超滤器B.微滤器C.离心机D.透析袋答案：C解析：离心机可以有效分离细胞和细胞器，利用不同成分的密度差异进行分离。超滤器用于分离大分子物质，微滤器用于分离颗粒，透析袋用于去除小分子物质。18.在生物分离过程中，下列哪种方法属于基于分子溶解度进行分离的技术（）A.吸附B.萃取C.离心D.电泳答案：B解析：萃取技术是基于分子在不同溶剂中的溶解度差异进行分离的。吸附是基于分子与吸附剂之间的相互作用，离心是基于密度，电泳是基于分子电荷。19.生物分离工程中，用于去除发酵液中色素的方法是（）A.超滤B.活性炭吸附C.透析D.蒸发答案：B解析：活性炭吸附技术可以有效去除发酵液中的色素。超滤主要用于分离大分子物质，透析用于去除小分子物质，蒸发用于浓缩。20.在生物分离过程中，下列哪种设备属于层析设备（）A.萃取器B.蒸发器C.层析柱D.离心机答案：C解析：层析柱是典型的层析设备，用于分离混合物。萃取器用于液-液萃取，蒸发器用于浓缩，离心机用于分离固体和液体。二、多选题1.生物分离工程中，膜分离技术的优点包括（）A.分离效率高B.操作条件温和C.可连续操作D.设备投资高E.易于实现自动化答案：ABCE解析：膜分离技术具有分离效率高、操作条件温和（如常温常压）、可连续操作、易于实现自动化等优点。其主要缺点是设备投资相对较高，且膜污染问题需要关注。因此，A、B、C、E是正确选项。2.在生物分离过程中，吸附技术的应用包括（）A.去除发酵液中的色素B.分离蛋白质混合物C.去除细胞内含物D.浓缩酶溶液E.去除小分子杂质答案：ABDE解析：吸附技术广泛应用于生物分离领域，可用于去除发酵液中的色素（A）、分离蛋白质混合物（B）、浓缩酶溶液（D）以及去除小分子杂质（E）。去除细胞内含物通常采用离心或过滤方法，吸附不是主要手段。因此，A、B、D、E是正确选项。3.生物分离工程中，影响层析分离效果的因素有（）A.层析柱长度B.层析剂种类C.流动相组成D.样品加载量E.温度答案：ABCDE解析：层析分离效果受多种因素影响，包括层析柱的物理参数（如长度、内径）(A)、层析剂种类（固定相和流动相）(B)、流动相组成（溶剂种类和比例）(C)、样品加载量（避免过载）(D)以及操作条件（如温度）(E)。这些因素都会影响分离的选择性和效率。因此，所有选项都是正确的影响因素。4.在生物分离过程中，离心技术的应用包括（）A.分离细胞与培养基B.分离细胞器C.浓缩蛋白质溶液D.去除发酵液中的气泡E.纯化酶答案：AB解析：离心技术利用离心力场分离不同密度的物质，常用于分离细胞与培养基（A）、分离细胞器（B）以及从悬浊液中去除固体颗粒。浓缩蛋白质溶液（C）有时也用离心，但更常用超滤。去除气泡（D）通常用过滤或沉降。纯化酶（E）主要依赖层析技术。因此，A、B是离心技术的典型应用。5.生物分离工程中，液-液萃取技术的关键参数包括（）A.溶质在两相中的分配系数B.萃取剂选择性与溶解度C.两相接触面积D.相对挥发度E.搅拌效率答案：ABCE解析：液-液萃取技术的关键参数包括溶质在两相中的分配系数（A），这是决定萃取效率的核心参数；萃取剂的选择性与溶解度（B），需能有效溶解目标物并与原溶剂不互溶或部分互溶；两相接触面积（C），接触面积越大，传质效率越高；以及搅拌效率（E），有效混合可提高传质速率和分配系数的达成度。相对挥发度（D）是蒸馏操作的关键参数，与萃取关系不大。因此，A、B、C、E是正确选项。6.在生物分离过程中，超滤技术的应用包括（）A.去除发酵液中的细胞B.浓缩抗体溶液C.去除病毒D.分离氨基酸混合物E.凝聚蛋白质答案：ABC解析：超滤技术基于分子大小进行分离，可用于去除发酵液中的细胞（A）、浓缩抗体溶液（B）、去除病毒（C）等大分子或颗粒物质。分离氨基酸混合物（D）属于分子量分离，但更常用纳滤或反渗透。超滤可能导致蛋白质聚集或变性（E），不是用于凝聚蛋白质的方法。因此，A、B、C是超滤技术的典型应用。7.生物分离工程中，影响吸附分离效果的因素有（）A.吸附剂种类B.温度C.压力D.溶剂性质E.吸附剂用量答案：ABCDE解析：吸附分离效果受多种因素影响，包括吸附剂本身的种类和性质（A）、温度（B）会影响吸附热力学平衡、压力（C）对气体吸附影响显著，对液体吸附也有一定影响、溶剂性质（D）会影响溶质在吸附剂和溶剂中的分配以及吸附剂表面的活性、吸附剂用量（E）需足够以实现有效吸附。因此，所有选项都是影响吸附分离效果的因素。8.在生物分离过程中，膜分离技术的缺点包括（）A.易发生膜污染B.设备投资高C.分离选择性有限D.操作压力高E.能耗较大答案：ABCE解析：膜分离技术虽然优点很多，但也存在一些缺点，如易发生膜污染（A），需要定期清洗或更换膜；设备投资相对较高（B）；对于复杂混合物，分离选择性可能有限（C）；某些膜过程可能需要较高的操作压力（D），导致能耗增加（E）。因此，A、B、C、E是膜分离技术的常见缺点。9.生物分离工程中，层析技术的分类包括（）A.柱层析B.纸层析C.薄层层析D.气相色谱E.液相色谱答案：ABCE解析：层析技术根据分离原理和操作方式可分为多种类型。柱层析（A）是经典的液-固或液-液层析。纸层析（B）和薄层层析（C）是基于毛细作用和溶解度的平面层析。液相色谱（E）是利用液体作为流动相的层析技术，包括多种模式。气相色谱（D）是以气体为流动相的层析技术，虽然也属于色谱，但其流动相为气体，与液相层析（包括大部分传统层析和液相色谱）有所区别。根据常见分类，A、B、C、E通常归为层析技术。因此，ABCE是正确选项。（注：此题选项划分可能存在争议，D严格来说属于色谱，但不常用作与液相层析并列的“层析技术”分类，而E是液相层析的主要类型，与A、B、C更接近。）10.在生物分离过程中，影响萃取分离效果的因素有（）A.溶质在两相中的分配系数B.萃取剂与原溶剂的互溶性C.两相接触面积D.相对挥发度E.搅拌效率答案：ABCE解析：萃取分离效果受关键参数影响，包括溶质在两相中的分配系数（A），这是决定萃取效率的核心；萃取剂与原溶剂的互溶性（B），影响两相分层和传质效率；两相接触面积（C），接触面积越大，传质效率越高；以及搅拌效率（E），有效混合可提高传质速率和分配系数的达成度。相对挥发度（D）是蒸馏操作的关键参数，与萃取关系不大。因此，A、B、C、E是影响萃取分离效果的主要因素。11.生物分离工程中，膜分离技术的应用包括（）A.分离细胞与发酵液B.浓缩酶制剂C.去除发酵液中的DNAD.分离氨基酸与无机盐E.凝聚蛋白质答案：ABC解析：膜分离技术利用膜的选择透过性进行分离。A选项，超滤或微滤可用于分离密度较大的细胞与发酵液。B选项，超滤可用于浓缩酶制剂。C选项，超滤或纳滤可去除发酵液中分子量较小的DNA。D选项，分离氨基酸与无机盐通常需要离子交换或电渗析等更专一的技术，膜分离的选择性有限。E选项，膜分离不是用于蛋白质凝聚的方法。因此，A、B、C是膜分离技术的应用实例。12.在生物分离过程中，吸附技术的优点包括（）A.分离效率高B.可重复使用C.操作条件温和D.设备投资低E.易于实现自动化答案：ABCE解析：吸附技术具有分离效率高（A）、选择性好、吸附剂可重复使用（B）、操作条件温和（C）、且易于实现自动化（E）等优点。其主要缺点是设备投资相对较高，且可能存在吸附剂中毒或污染问题。因此，A、B、C、E是吸附技术的优点。13.生物分离工程中，影响层析分离选择性的因素有（）A.层析剂种类B.流动相组成C.样品浓度D.温度E.固定相粒度答案：ABD解析：层析分离的选择性主要取决于固定相和流动相的性质。A选项，层析剂（固定相或流动相）种类的改变会显著影响分离选择性。B选项，流动相组成的改变（如溶剂比例）会改变溶质在两相间的分配系数，从而影响选择性。C选项，样品浓度过高可能导致过载，影响分离效果，但样品浓度本身不是决定选择性的内在因素。D选项，温度的变化会影响分子间作用力，从而改变分配系数和选择性。E选项，固定相粒度主要影响传质速率和分辨率，对基本选择性影响相对较小。因此，A、B、D是影响层析分离选择性的主要因素。14.在生物分离过程中，离心技术的应用包括（）A.分离血浆与血细胞B.浓缩酵母菌C.去除发酵液中的泡沫D.纯化抗体E.分离细胞器答案：ABE解析：离心技术利用离心力场分离不同密度的物质。A选项，离心是分离血浆与血细胞的标准方法。B选项，离心可用于浓缩悬浮液中的固体颗粒，如酵母菌。E选项，离心可用于分离细胞器（如线粒体、内质网），通常使用差速离心或密度梯度离心。C选项，去除发酵液中的泡沫通常使用除沫器等物理方法。D选项，纯化抗体主要依赖层析技术。因此，A、B、E是离心技术的应用。15.生物分离工程中，液-液萃取技术的关键设备包括（）A.萃取塔B.混合澄清槽C.萃取器D.分液漏斗E.蒸发器答案：ABCD解析：液-液萃取技术需要设备来实现两相的有效混合和分离。A选项，萃取塔是工业上常用的萃取设备。B选项，混合澄清槽通过混合和静置实现萃取。C选项，萃取器是广义上的用于萃取操作的设备总称，包括各种具体形式。D选项，分液漏斗是实验室中进行小规模萃取的常用设备。E选项，蒸发器用于去除溶剂，是萃取后的处理设备，不是萃取过程本身的关键设备。因此，A、B、C、D是液-液萃取技术的关键设备。16.在生物分离过程中，超滤技术的缺点包括（）A.易发生膜污染B.设备投资高C.分离选择性高D.能耗较大E.操作压力高答案：ABD解析：超滤技术虽然应用广泛，但也存在一些缺点。A选项，膜污染是超滤操作中常见且严重的问题。B选项，超滤设备的投资相对较高。D选项，对于某些应用，超滤可能需要较高的操作压力，导致能耗增加。C选项，超滤基于分子大小分离，选择性依赖于膜孔径，但通常不如层析等技术的选择性高。E选项，操作压力是必要的，但高能耗（D）是更突出的缺点。因此，A、B、D是超滤技术的缺点。17.生物分离工程中，影响吸附分离选择性的因素有（）A.吸附剂表面性质B.溶剂极性C.温度D.吸附剂用量E.溶质分子结构答案：ABCE解析：吸附分离的选择性取决于吸附剂与溶质之间的相互作用。A选项，吸附剂表面性质（如活性位点、电荷、孔结构）决定了其与溶质的亲和力，影响选择性。B选项，溶剂极性会影响溶质在吸附剂和溶剂中的溶解度及吸附剂表面的性质，从而影响选择性。C选项，温度改变吸附热力学，影响吸附平衡和选择性。E选项，溶质分子结构决定了其与吸附剂作用的方式和强度，是选择性的基础。D选项，吸附剂用量影响吸附容量，但不直接决定选择性，足够用量才能保证有效吸附。18.在生物分离过程中，膜分离技术的分类包括（）A.微滤B.超滤C.纳滤D.反渗透E.离心分离答案：ABCD解析：膜分离技术根据膜孔径和分离功能可分为不同类型。A选项，微滤用于分离较大颗粒。B选项，超滤用于分离蛋白质、多糖等大分子物质。C选项，纳滤用于分离小分子物质和离子。D选项，反渗透用于分离水和溶解的小分子物质。E选项，离心分离是利用离心力场进行分离的技术，不属于膜分离技术。因此，A、B、C、D是膜分离技术的分类。19.生物分离工程中，层析技术的优点包括（）A.分离效率高B.选择性好C.可逆性D.操作条件温和E.适用于大规模生产答案：ABCD解析：层析技术具有分离效率高（A）、选择性好（B）、吸附剂通常可重复使用（C）、操作条件温和（D）等优点。E选项，虽然层析技术可用于大规模生产（如工业制备），但相比某些其他分离方法（如结晶），其大规模应用的效率和成本可能不是最优的，且大规模通常需要多柱串联或特殊设计的层析系统。不过，与其他选项相比，A、B、C、D是层析更显著或更普遍的优点。20.在生物分离过程中，影响萃取分离效率的因素有（）A.溶质在两相中的分配系数B.萃取剂与原溶剂的互溶性C.两相接触面积D.搅拌效率E.温度答案：ABCDE解析：萃取分离效率受多种因素综合影响。A选项，分配系数是决定萃取极限效率的关键参数。B选项，萃取剂与原溶剂的互溶性影响两相分层和传质效率。C选项，两相接触面积越大，传质速率越快，效率越高。D选项，有效搅拌能增加接触面积，促进传质，提高效率。E选项，温度影响溶质在两相中的溶解度、萃取剂性质以及萃取平衡，从而影响效率。因此，A、B、C、D、E均是影响萃取分离效率的因素。三、判断题1.生物分离工程中，吸附剂的选择主要依据吸附质的性质和分离目标。（）答案：正确解析：吸附分离的效果很大程度上取决于吸附剂和吸附质之间的相互作用。因此，选择吸附剂时必须考虑吸附质的性质（如分子大小、极性、电荷等）以及具体的分离目标（如去除特定杂质或富集目标产物），以选择具有合适吸附能力和选择性的吸附剂。这是吸附技术选择的核心原则。因此，该说法正确。2.在生物分离过程中，膜分离技术可以实现截留率和透过率的任意调节。（）答案：错误解析：膜分离技术的截留率（保留在膜上游的物质比例）和透过率（透过膜的物质比例）主要取决于膜本身的特性（如孔径、膜材料）和操作条件（如压力、温度、流速）。虽然可以通过改变操作条件在一定程度上调整截留率和透过率，但这并非是任意调节。例如，压力过高可能导致膜破裂，压力过低则传质效率低。膜的物理化学性质也是限制调节范围的关键因素。因此，该说法错误。3.生物分离工程中，层析分离通常适用于从复杂混合物中分离少量目标产物。（）答案：正确解析：层析技术具有高选择性和高分辨率的特点，特别适用于分离和纯化混合物中的少量或痕量目标产物。虽然层析过程可能需要较长的时间，且大规模操作成本可能较高，但其出色的分离能力使其成为生物化工领域纯化蛋白质、核酸等生物大分子以及分离复杂混合物组分的重要手段。因此，该说法正确。4.在生物分离过程中，离心分离是一种基于分子大小差异的分离技术。（）答案：错误解析：离心分离主要是利用不同组分在离心力场作用下的密度差异进行分离的技术。密度大的组分向旋转中心移动速度更快，密度小的组分则向外移动。而基于分子大小差异的分离技术主要是膜分离（如超滤、微滤）和沉降。因此，该说法错误。5.生物分离工程中，液-液萃取的效率主要取决于萃取剂与原溶剂是否互溶。（）答案：错误解析：液-液萃取的效率关键在于溶质在两相（萃取相和萃余相）中的分配系数，该系数取决于溶质、萃取剂和原溶剂之间的相互作用力。即使萃取剂与原溶剂完全不互溶（形成两相），只要溶质在两相中的分配系数显著不同，萃取也能发生。反之，如果萃取剂与原溶剂高度互溶，即使分配系数存在差异，萃取效率也可能很低，因为两相无法有效形成并保持稳定接触。因此，该说法错误。6.在生物分离过程中，超滤和反渗透都属于膜分离技术，但两者分离的分子尺寸范围相同。（）答案：错误解析：超滤和反渗透虽然都属于压力驱动型膜分离技术，但它们分离的分子尺寸范围不同。超滤的孔径较大，通常能截留蛋白质、多糖、病毒等大分子物质，孔径范围一般在几纳米到几十纳米。而反渗透的孔径则非常小，通常在几埃到几纳米，主要用于分离水和离子等小分子物质。因此，该说法错误。7.生物分离工程中，吸附操作一般在较低温度下进行以增加吸附剂的吸附容量。（）答案：错误解析：吸附过程的吸附热效应决定了温度的影响。对于放热吸附（ΔH<0），降低温度有利于提高吸附平衡常数，从而增加吸附容量。但对于吸热吸附（ΔH>0），升高温度更有利于提高吸附平衡常数和吸附速率，增加吸附容量。许多生物大分子的吸附属于放热过程，但在实际操作中，还需要考虑吸附剂的热稳定性、溶质的稳定性等因素，并非绝对在低温度下进行。因此，该说法错误。8.在生物分离过程中，选择分离方法时，应优先考虑操作成本，而忽略分离效率。（）答案：错误解析：选择分离方法时，需要综合考虑多个因素，包括分离效率、操作成本、技术成熟度、设备投资、环境影响以及工艺的可靠性等。分离效率是确保能够获得合格产品的前提，通常是首要考虑的因素。如果分离效率不满足要求，即使操作成本再低，该方法也难以被接受。因此，不能忽略分离效率，应在保证足够分离效率的前提下优化成本。该说法错误。9.生物分离工程中，层析柱的长度越长，分离效果就越好。（）答案：错误解析：层析柱的长度是影响分离效能（分辨率）的因素之一。在一定范围内，增加柱长可以增加传质距离，提高分辨率，从而改善分离效果。但是，柱长过长会导致传质时间显著增加，操作周期变长，且对柱径和流动相流速也有相应要求，并非越长越好。过长的柱子可能导致峰展宽、拖尾等问题，反而影响分离效果。因此，需要根据具体分离目标和操作条件优化柱长。该说法错误。10.在生物分离过程中，所有膜分离技术都容易受到膜污染的影响。（）答案：错误解析：膜污染是膜分离过程中普遍存在的问题，特别是在处理复杂生物物料（如发酵液）时。然而，并非所有膜分离技术都同等程度地容易受到膜污染影