1. 影响色谱柱效能的理论有塔板理论和速率理论，分别简述之。
2. 简述气浮分离的原理。
3. 什么是电渗析分离技术。
4. 简述超临界萃取的特点和原理。
5. 简答膜处理技术的优缺点。针对废水膜处理中存在的问题，通过查阅文献，提出一些建议和解决方法。
1.1 塔板理论。
马丁（martin）和欣革（synge）最早提出塔板理论，将色谱柱比作蒸馏塔，把一根连续的色谱柱设想成由许多小段组成。在每一小段内，一部分空间为固定相占据，另一部分空间充满流动相。组分随流动相进入色谱柱后，就在两相间进行分配。
并假定在每一小段内组分可以很快地在两相中达到分配平衡，这样一个小段称作一个理论塔板（theoretical plate），一个理论塔板的长度称为理论塔板高度（theoretical plate height）h。经过多次分配平衡，分配系数小的组分，先离开蒸馏塔，分配系数大的组分后离开蒸馏塔。由于色谱柱内的塔板数相当多，因此即使组分分配系数只有微小差异，仍然可以获得好的分离效果。
理论塔板高度越低，在单位长度色谱柱中就有越高的塔板数，则分离效果就越好。决定理论塔板高度的因素有：固定相的材质、色谱柱的均匀程度、流动相的理化性质以及流动相的流速等。
塔板理论是基于热力学近似的理论，在真实的色谱柱中并不存在一片片相互隔离的塔板，也不能完全满足塔板理论的前提假设。如塔板理论认为物质组分能够迅速在流动相和固定相之间建立平衡，还认为物质组分在沿色谱柱前进时没有径向扩散，这些都是不符合色谱柱实际情况的，因此塔板理论虽然能很好地解释色谱峰的峰型、峰高，客观地评价色谱柱地柱效，却不能很好地解释与动力学过程相关的一些现象，如色谱峰峰型的变形、理论塔板数与流动相流速的关系等。
塔板理论的特点和不足：
1) 当色谱柱长度一定时，塔板数n越大(塔板高度h越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。
2) 不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。
3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数k相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。
4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。
1.2 速率理论。
荷兰学者范第姆特（van deemter）等吸收了塔板理论中的一些概念，并进一步把色谱分配过程与分子扩散和气液两相中的传质过程联系起来，建立了色谱过程的动力学理论，即速率理论。速率理论认为，单个组分分子在色谱柱内固定相和流动相间要发生千万次转移，加上分子扩散和运动途径等因素，它在柱内的运动式高度不规则的，是随机的，在柱中随流动相前进的速率是不均一的。与偶然误差造成的无限多次测定的结果呈正态分布相类似，无限多个随机运动的组分粒子流经色谱柱所用的时间也是正态分布的。
tr是其平均值，即组分分子的平均行为。
速率理论更重要的贡献是提出了范第姆特方程式。它是在塔板理论的基础上，引入影响板高的动力学因素而导出的。它表明了塔板高度（h）与载气线速（u）以及影响h的三项因素之间的关系，其简化式为：
式中a、b、c为常数：a项称为涡流扩散项，b/u项称为分子扩散项，cu项称为传质项；u为载气线速率，即一定时间里载气在色谱柱中的流动距离，单位为cm/s。由式中关系可见，当u一定时，只有当a、b、c较小时，h才能有较小值，才能获得较高的柱效能；反之，色谱峰扩张，柱效能较低，所以a、b、c为影响峰扩张的三项因素。
速率理论的特点：
1)组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到平衡等因素是造成色谱峰扩展、柱效下降的主要原因。(2)通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。(3)速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。
阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。
4)各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。
2、气浮分离的原理。
1、基本概念。
利用高度分散的微小气袍作为载体粘附于废水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程称为气浮。
悬浮颗粒与气泡粘附的原理 ：水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿润，该颗粒属亲水性；如不易被水湿润，属疏水性。
亲水性与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来解释。在气、液、固三相接触时，固、液界面张力线和气液张力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。为了便于讨论，气、液、固体颗粒三相分别用1，2，3表示。
如图所示。如θ<90为亲水性颗粒，不易与气泡粘附，θ>90为疏水性颗粒，易于与气泡粘附。在气、液、固相接触时，三个界面张力总是平衡的。以σ表示界面张力，有：
1.3=σ1.2cos(180－θ)2.32-1)
式中：σ1.3——水、固界面张力；
σ1.2——液、气界面张力；
σ2.3——气、固界面张力；
θ——接触角。
水中气泡与颗粒粘附之前单位界面面积上的界面能为w1=σ1.3十σ1.2，而粘附后则减为w2=σ2.3界面能减少的数值为：
w＝w1—w2＝σ1.3十σ1.2一σ2.32-2)
将式(2-1)代入式(2-2)得；
w＝σ1.2 (1-cosθ)
亲水性和疏水性物质的接触，当θ→0，即颗粒完全被水湿润cosθ→l，w→0，颗粒不与气泡粘附，就不宜用气浮法处理。当θ→180，颗粒完全不被水湿润，cosθ→-1，w→2σ1.2，颗粒易于与气泡粘附，宜于气浮法处理。
此外如σ1.2很小，w亦小，也不利于气泡与颗粒的粘附。
3、电渗析分离技术。
1. 引言。
电渗析（简称ed）是以溶液中的离子选择性地透过离子交换膜为特征的，一种新兴的高效膜分离技术。它是利用直流电场的作用使水中阴、阳离子定向迁移，并利用阴、阳离子交换膜对水溶液中阴、阳离子的选择透过性（即阳膜具有选择透过阴离子而阻挡阳离子通过），使原水在通过电渗析器时，一部分水被淡化，另一部分则被浓缩，从而达到了分离溶质和溶剂的目。
电渗析利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子（如离子）通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法，它是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱**、电镀废液处理以及从工业废水中**有用物质等。
2. 电渗析原理。
在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过)，使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。
原理是：在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室。与此同时，在两电极上也发生着氧化还原反应，即电极反应，其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢，阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。
因此，在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。
4、简述超临界萃取的特点和原理。
4.1超临界流体概念。
任何物质，随着温度、压力的变化，都会相应的呈现为固态、液态和气态这三种状态，称为物质的三态。三态之间互相转化的温度和压力值叫做三相点，每种分子量不太大的稳定的物质都具有一个固有的临界点，严格意义上，临界点由临界温度、临界压力、临界密度构成。在临界温度以上，无论怎样加压，气态物质绝不会被液化。
当温度和压力超过了临界点时，该物质就进入了超临界状态，超临界状态下的物质既非气体又非液体的状态，叫做超临界流体[11]，scf是气体和液体状态以外的第三流体。
4.2超临界流体萃取原理及其特点。
所谓超临界流体萃取[12]，是指利用超临界条件下的流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取出特定成分，以达到某种分离目的。scf的密度对温度和压力的变化很敏感，而其溶解能力在一定压力范围内与其密度成比例，因此可以通过控制温度和压力来改变物质在scf中的溶解度，特别是在临界点附近，温度和压力的微小变化可导致溶质溶解度发生几个数量级的突变，这就是sfe的依据。
与其它常规分离方法相比，sfe具有以下特点：
1)通过调节温度和压力可全部或选择性地提取有效成分或脱除有害物质；2)选择适宜的溶剂如co2可在较低温度和无氧环境下操作，分离、精制热敏性物质和易氧化物质；
3)临界流体具有良好的渗透性和溶解性，能从固体或粘稠的原料中快速提取有效成分；
4)降低超临界相的密度，很容易使溶剂从产品中分离，无溶剂污染，且回。
收溶剂无相变过程，能耗低；
5)兼有蒸馏和萃取双重功能，可用于有机物的分离、精制。
sfe存在的不足有：
1)高压下萃取，相平衡较复杂，物性数据缺乏；2)高压装置与高压操作，投资费用高，安全要求亦高；
3)超临界流体中溶质浓度相对还是较低，故需大量溶剂循环；4)超临界流体萃取过程固体物料居多，连续化生产较困难。
5、简述膜处理技术的优缺点。
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