2025 年高职化工生物技术（吸附分离技术）上学期期末测试卷

2025年高职化工生物技术（吸附分离技术）上学期期末测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题4分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.吸附分离技术中，常用的吸附剂不包括以下哪种？（）A.活性炭B.硅胶C.氯化钠D.活性氧化铝2.关于吸附等温线，下列说法错误的是（）A.反映吸附质在吸附剂表面的吸附量与平衡压力之间的关系B.常见的有Langmuir等温线、Freundlich等温线等C.可以用来预测吸附过程的进行程度D.只适用于物理吸附，不适用于化学吸附3.吸附过程中，吸附质与吸附剂之间的作用力不包括（）A.范德华力B.化学键力C.重力D.静电引力4.下列哪种情况不利于吸附分离操作？（）A.提高温度B.降低压力C.增加吸附剂用量D.选择合适的吸附剂5.对于吸附柱的设计，不需要考虑的因素是（）A.吸附剂的粒度B.柱的高度C.柱的颜色D.柱的直径6.在吸附分离过程中，吸附质的浓度变化遵循（）A.一级反应动力学B.二级反应动力学C.零级反应动力学D.不符合反应动力学7.下列关于吸附选择性的说法，正确的是（）A.只与吸附剂有关B.只与吸附质有关C.与吸附剂和吸附质都有关D.与操作条件无关8.吸附分离技术不适用于以下哪种分离场景？（）A.气体混合物分离B.液体混合物分离C.固液分离D.化学反应产物分离9.当吸附剂达到饱和吸附后，可采用以下哪种方法进行再生？（）A.加热B.冷却C.加压D.减压10.吸附分离技术的优点不包括（）A.分离效率高B.操作简单C.成本低D.适用范围广二、多项选择题（总共5题，每题6分，每题至少有两个正确答案，请将正确答案填写在括号内，多选、少选或错选均不得分）1.以下属于物理吸附特点的是（）A.吸附力为范德华力B.吸附热较小C.吸附过程可逆D.选择性高2.吸附分离技术在化工生产中的应用包括（）A.气体净化B.产品精制C.废水处理D.催化剂制备3.影响吸附效果的因素有（）A.吸附剂性质B.吸附质性质C.温度D.压力4.常见的吸附等温线类型有（）A.Langmuir等温线B.Freundlich等温线C.BET等温线D.亨利定律5.吸附剂的性能指标包括（）A.比表面积B.孔径分布C.机械强度D.化学稳定性三、判断题（总共10题，每题3分，请判断下列说法的对错，正确的打“√”，错误的打“×”）1.吸附分离技术只能用于分离气体混合物。（）2.吸附剂的比表面积越大，吸附性能越好。（）3.化学吸附的吸附热比物理吸附大。（）4.吸附过程中，吸附质的浓度会一直降低直至为零。（）5.吸附柱的高度越长，分离效果越好。（）6.温度升高，物理吸附量一定增加。（）7.吸附选择性只取决于吸附剂的性质。（）8.吸附分离技术可以实现连续化生产。（）9.吸附剂再生后，其吸附性能会完全恢复到初始状态。（）10.对于不同的吸附质，同一吸附剂的吸附效果相同。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述Langmuir等温线的基本假设及表达式。2.说明影响吸附剂吸附性能的主要因素。3.举例说明吸附分离技术在化工生产中的一个具体应用及原理。五、综合分析题（总共1题，每题20分，请结合所学知识，分析以下问题）某化工企业采用吸附分离技术对废气中的某污染物进行处理。已知废气流量为1000m³/h，污染物初始浓度为1000mg/m³，选用的吸附剂为活性炭，吸附等温线符合Langmuir等温线，其吸附系数a=0.1，饱和吸附量qm=100mg/g。吸附柱装填活性炭100kg，吸附过程中气体温度为25℃，压力为常压。试计算：（1）吸附柱能够处理该废气的时间。（2）当吸附柱吸附饱和后，若采用加热再生的方式，再生温度需达到多少才能使吸附剂的吸附性能恢复到初始状态？（假设再生过程中吸附剂质量损失忽略不计，吸附质脱附符合一级反应动力学，脱附速率常数k=0.01min⁻¹）答案：一、单项选择题1.C2.D3.C4.A5.C6.A7.C8.D9.A10.C二、多项选择题1.ABC2.ABCD3.ABCD4.ABC5.ABCD三、判断题1.×2.√3.√4.×5.×6.×7.×8.√9.×10.×四、简答题1.Langmuir等温线基本假设：吸附剂表面均匀；吸附质分子间无相互作用；单层吸附；吸附与脱附动态平衡。表达式为：q=qmKa/(1+Ka)，其中q为吸附量（mg/g），qm为饱和吸附量（mg/g），K为吸附系数，a为吸附质平衡分压。2.主要因素：比表面积（越大吸附性能越好）；孔径分布（合适孔径利于吸附质进入）；表面化学性质（影响吸附选择性）；吸附质性质（如分子量、极性等）；温度（影响吸附平衡）；压力（影响气体吸附）。3.如在石油化工中用活性炭吸附分离苯系物。原理：利用活性炭对苯系物具有较强吸附能力，废气通过活性炭吸附柱时，苯系物被吸附在活性炭表面，从而实现与其他气体分离。当吸附饱和后，通过再生使活性炭恢复吸附性能继续使用。五、综合分析题（1）首先计算废气中污染物的质量流量：1000m³/h×1000mg/m³=1000000mg/h=1kg/h。根据Langmuir等温线，当达到吸附平衡时，q=qmKa/(1+Ka)，设平衡时废气中污染物浓度为c，则吸附量q=(1000-c)×V/m（V为废气流量，m为吸附剂质量）。代入数据可得：(1000-c)×1000/100000=100×0.1×c/(1+0.1×c)，解得c=100mg/m³。则吸附柱处理废气时间t=1000kg/[(1000-100)mg/m³×1m³/h]=11.11h。（2）设再生时间为t1，根据一级反应动力学，ln(q0/q)=kt1，q0为初始吸附量，q为再生后吸附量，当吸附性能恢复到初始状态时，q=q0。已知q0=100mg/g，q=0（再生后），k=0.01min⁻¹，则ln(100/0)=0.01t1，解得t1=460.52min。根据Arrhenius方程，k=Aexp(-Ea/RT)，假设脱附活化能E