生物工程中传质技术面试题目集

2026年生物工程中传质技术面试题目集一、单选题（每题2分，共10题）1.在生物反应器中，提高气体传质效率的关键因素是？A.搅拌速度B.反应器体积C.气液接触面积D.温度控制答案：C解析：气液传质效率主要取决于气液接触面积，接触面积越大，传质速率越高。搅拌速度和反应器体积影响混合效果，但不是直接因素。温度控制影响反应速率，不直接影响传质。2.以下哪种膜材料最适合用于气体分离过程中的生物反应器？A.PTFE（聚四氟乙烯）B.PVC（聚氯乙烯）C.PDMS（聚二甲基硅氧烷）D.PP（聚丙烯）答案：A解析：PTFE具有优异的化学稳定性和气体渗透性，适合用于生物反应器的气体分离膜。PVC和PP耐化学性一般，PDMS在高温下易降解，不适合长期应用。3.在微藻生物反应器中，增加传质效率的常用方法是？A.降低搅拌速度B.减少气体流量C.使用微气泡发生器D.增加反应器内固体颗粒答案：C解析：微气泡发生器能产生大量细小气泡，增大气液接触面积，显著提高传质效率。降低搅拌速度或气体流量会减少传质，增加固体颗粒可能堵塞膜孔。4.生物反应器中，传质系数（kLa）的主要影响因素不包括？A.气体流量B.膜孔直径C.液体粘度D.细胞密度答案：D解析：kLa受气体流量、膜孔直径和液体粘度影响，与细胞密度无关。细胞密度影响生物反应动力学，但不直接影响传质系数。5.在动物细胞培养中，提高氧气传质效率的常用技术是？A.降低培养基密度B.使用大孔径膜C.减少搅拌频率D.增加二氧化碳分压答案：B解析：大孔径膜能提高气体渗透性，增加氧气传质。降低培养基密度或搅拌频率会减少传质，增加CO₂分压会降低氧分压，反而不利于氧气传质。6.以下哪种传质模型适用于描述生物反应器中的双膜理论？A.Nernst-Planck方程B.Fick定律C.Maxwell-Stefan方程D.Langmuir-Hinshelwood模型答案：B解析：Fick定律描述扩散传质过程，双膜理论基于此模型。Nernst-Planck适用于非等温体系，Maxwell-Stefan用于多组分体系，Langmuir-Hinshelwood是动力学模型。7.在发酵罐中，提高传质效率的常用措施是？A.减少排气量B.使用微滤膜C.降低搅拌转速D.增加培养基粘度答案：B解析：微滤膜能提高气液接触效率，排气量减少或搅拌转速降低会减少传质，粘度增加会降低传质速率。8.生物反应器中，传质限制的主要表现形式是？A.细胞增殖缓慢B.基础代谢产物积累C.氧气分压下降D.膜污染答案：C解析：传质限制导致氧气分压下降，影响细胞代谢。细胞增殖缓慢或代谢产物积累是结果，膜污染是物理问题，非直接限制因素。9.在植物细胞悬浮培养中，提高二氧化碳传质效率的方法是？A.使用气密性差的反应器B.增加液体流量C.使用多孔陶瓷膜D.降低pH值答案：C解析：多孔陶瓷膜能增加CO₂溶解和扩散速率。气密性差会降低传质，液体流量和pH值影响溶解度，但不是直接传质方法。10.以下哪种传质技术最适合用于高粘度生物反应体系？A.搅拌强化传质B.超声波辅助传质C.膜分离传质D.自然对流传质答案：B解析：超声波能破坏粘度屏障，提高传质效率。搅拌在高粘度体系效果有限，膜分离孔径易堵塞，自然对流效率低。二、多选题（每题3分，共5题）1.影响生物反应器中传质效率的因素包括？A.气体流量B.膜材料疏水性C.液体粘度D.细胞密度E.温度答案：A,C,E解析：气体流量、液体粘度和温度直接影响传质速率。膜疏水性影响气体渗透，但非核心因素。细胞密度影响生物反应动力学，不直接决定传质。2.在微藻生物反应器中，提高传质效率的常用技术包括？A.微气泡发生器B.联合使用气体和搅拌C.多孔膜接触器D.降低培养基密度E.增加CO₂分压答案：A,B,C解析：微气泡、联合气体搅拌和多孔膜能提高传质。降低密度或增加CO₂分压与传质无关。3.生物反应器中，膜污染的主要原因是？A.蛋白质吸附B.细胞聚集C.气体溶解度下降D.膜孔堵塞E.温度升高答案：A,B,D解析：蛋白质吸附、细胞聚集和膜孔堵塞是膜污染主因。气体溶解度下降和温度升高影响膜性能，非直接污染原因。4.在动物细胞培养中，提高氧气传质效率的常用方法包括？A.使用大孔径膜B.增加搅拌频率C.降低培养基粘度D.使用富氧气体E.减少细胞密度答案：A,B,C解析：大孔径膜、高搅拌频率和低粘度能提高传质。富氧气体和减少细胞密度与传质无直接关系。5.传质限制对生物反应的影响包括？A.产物得率下降B.细胞代谢速率降低C.膜污染加剧D.基础代谢产物积累E.温度升高答案：A,B,D解析：传质限制导致产物得率下降、代谢速率降低和代谢产物积累。膜污染和温度升高非直接后果。三、简答题（每题5分，共4题）1.简述双膜理论在生物反应器中的应用。答案：双膜理论认为气液界面存在气膜和液膜，传质速率受膜阻力控制。在生物反应器中，通过搅拌或膜技术减小膜厚度可提高传质效率，如微气泡能打破液膜阻力。2.解释传质系数（kLa）的含义及其影响因素。答案：kLa表示单位时间单位体积反应器中气体转移的量，受气体流量、膜孔特性、液体粘度和温度影响。例如，提高气体流量能增加kLa，而高粘度液体则降低kLa。3.在微藻生物反应器中，如何解决传质限制问题？答案：可通过微气泡发生器、多孔膜接触器、优化搅拌或降低培养基粘度。此外，调整操作条件（如温度、pH）也能间接提高传质效率。4.比较搅拌强化传质和膜分离传质的优缺点。答案：搅拌强化传质成本低但能耗高，适合低粘度体系；膜分离传质效率高但膜易污染，需定期清洗。搅拌适用于快速反应体系，膜分离适合高粘度或精细分离需求。四、计算题（每题10分，共2题）1.某生物反应器体积为100L，搅拌使kLa=5h⁻¹，气体流量为10L/min。若需将kLa提高到10h⁻¹，计算需增加的气体流量（假设kLa与气体流量成正比）。答案：设增加流量为ΔQ，kLa∝Q，则(10/5)=(10+ΔQ)/10→ΔQ=20L/min，总流量需30L/min。2.在微藻生物反应器中，气体通过微孔膜扩散，膜孔直径0.1μm，气体扩散系数0.2cm²/s，液膜厚度0.05cm。计算气体传质系数（假设液膜阻力主导）。答案：kL=D/L=0.2/0.05=4cm/s=1440h⁻¹（换算）。五、论述题（每题15分，共1题）1.结合实际案例，论述传质技术在生物制药中的应用及挑战。答案：