2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——生物物質(zhì)吸附與滲透原理研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填入括號內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不是生物吸附劑通常具有的特點(diǎn)？A.來源廣泛，可生物降解B.選擇性高，特異性強(qiáng)C.制備成本通常低于合成材料D.吸附容量通常低于合成吸附劑2.根據(jù)吸附機(jī)理分類，利用生物分子與吸附質(zhì)之間形成共價鍵而發(fā)生的吸附屬于？A.物理吸附B.化學(xué)吸附C.靜電吸附D.沉淀吸附3.在描述吸附等溫線時，F(xiàn)reundlich方程I=Kf*e^1/n通常適用于？A.單分子層吸附B.吸附劑表面不規(guī)則或吸附質(zhì)分子大小不均的情況C.吸附熱恒定的情況D.吸附劑與吸附質(zhì)作用力非常強(qiáng)的情況4.朗繆爾吸附等溫線模型假設(shè)？A.吸附劑表面均勻，吸附熱不隨覆蓋度變化B.吸附劑表面不均勻，吸附熱隨覆蓋度變化C.只發(fā)生單分子層吸附D.吸附過程受擴(kuò)散控制5.生物膜的形成對生物吸附過程的影響通常包括？A.增加傳質(zhì)阻力，降低吸附速率B.提供更大的比表面積，提高吸附容量C.使吸附過程僅發(fā)生在生物膜的外表面D.完全阻止吸附質(zhì)的進(jìn)一步接觸6.滲透壓現(xiàn)象是指？A.溶液中的溶質(zhì)分子自發(fā)擴(kuò)散到純?nèi)軇┲蠦.液體在多孔膜中從壓力較低處流向壓力較高處C.液體在半透膜兩側(cè)由于濃度差而產(chǎn)生的凈流動，以平衡滲透勢D.膜兩側(cè)液體因重力差而產(chǎn)生的壓力差7.能夠選擇性地允許水分子通過而阻止其他溶質(zhì)分子通過的膜稱為？A.氣體分離膜B.離子交換膜C.溶劑滲透膜D.半透膜8.在反滲透過程中，施加在溶液側(cè)的壓力必須？A.小于滲透壓，以促進(jìn)溶劑進(jìn)入溶液B.等于滲透壓，以維持動態(tài)平衡C.大于滲透壓，以克服溶劑通過膜的驅(qū)動力D.小于溶液的表面張力，以降低流動阻力9.下列哪種技術(shù)主要利用壓力差作為驅(qū)動力，通過選擇性膜去除水中的溶解鹽？A.超濾B.電滲析C.反滲透D.吸附10.仿生膜的設(shè)計(jì)思想通常是？A.利用人工合成的材料完全模仿生物膜的結(jié)構(gòu)和功能B.借鑒生物膜的選擇透過性、催化活性或自修復(fù)能力等特性，設(shè)計(jì)具有類似功能的人工膜C.增加膜的機(jī)械強(qiáng)度，使其能承受更高的操作壓力D.減少膜的厚度，以提高傳質(zhì)效率二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填入橫線處）1.生物吸附是指利用__________、__________等生物材料去除水中或其他環(huán)境介質(zhì)中污染物的過程。2.吸附等溫線描述了在一定溫度下，吸附劑表面吸附質(zhì)的平衡濃度（或分壓）與__________之間的函數(shù)關(guān)系。3.吸附動力學(xué)研究的是吸附過程隨__________和時間的變化規(guī)律。4.滲透是指溶劑分子通過__________，從溶劑濃度較高（或滲透勢較高）的一側(cè)向溶劑濃度較低（或滲透勢較低）的一側(cè)的凈流動。5.膜分離技術(shù)的基本要素包括__________、__________和__________。6.溶劑的滲透壓（Π）與溶液的摩爾濃度（c）、氣體常數(shù)（R）和絕對溫度（T）的關(guān)系可以用公式__________表示。7.生物物質(zhì)吸附的選擇性是指吸附劑對不同吸附質(zhì)的吸附能力之比，常用__________來衡量。8.影響生物吸附因素主要包括吸附劑的__________、吸附質(zhì)的__________、溶液的__________和__________等。9.在正滲透過程中，驅(qū)動溶劑跨膜流動的驅(qū)動力是__________差。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述物理吸附和化學(xué)吸附的主要區(qū)別。2.簡述生物吸附相比傳統(tǒng)吸附材料的主要優(yōu)勢。3.簡述影響生物膜吸附性能的主要因素。4.簡述反滲透技術(shù)在水處理中的應(yīng)用及其面臨的挑戰(zhàn)。四、論述題（每題10分，共30分）1.試述吸附動力學(xué)模型（如一級、二級動力學(xué)模型）在描述生物吸附過程中的作用和應(yīng)用。2.論述滲透原理在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例（至少列舉兩個不同領(lǐng)域）。3.結(jié)合當(dāng)前研究熱點(diǎn)，論述開發(fā)高效生物基吸附劑或分離膜材料的重要性及可能的技術(shù)途徑。試卷答案一、選擇題1.D2.B3.B4.A5.A6.C7.D8.C9.C10.B二、填空題1.生物材料；生物成分2.吸附量（或平衡濃度）3.時間4.半透膜（或選擇膜）5.分離膜；驅(qū)動力的產(chǎn)生（或提供）；流體的預(yù)處理與后處理6.Π=cRT7.選擇性系數(shù)8.化學(xué)結(jié)構(gòu)；性質(zhì)；pH；離子強(qiáng)度9.滲透勢（或濃度）三、簡答題1.解析思路：區(qū)分吸附本質(zhì)（分子間作用力類型）和結(jié)果（單分子層/多分子層）。物理吸附是較弱的范德華力，可逆，多分子層；化學(xué)吸附是較強(qiáng)的化學(xué)鍵，不可逆，通常單分子層。*答：物理吸附主要是吸附劑表面與吸附質(zhì)分子之間的范德華力引起的，通常是可逆的，可以形成多分子層吸附；而化學(xué)吸附則是吸附質(zhì)分子與吸附劑表面之間發(fā)生了化學(xué)鍵（如共價鍵、離子鍵）的生成，通常不可逆或難以逆轉(zhuǎn)，且一般發(fā)生在飽和單分子層上。2.解析思路：從來源、成本、環(huán)境友好、選擇性和特異性等角度對比生物吸附劑與傳統(tǒng)吸附劑（如活性炭、合成樹脂）的優(yōu)勢。*答：生物吸附劑的主要優(yōu)勢包括：來源廣泛（動植物殘體、微生物等），可再生，且具有環(huán)境友好、易于生物降解的特點(diǎn)；此外，許多生物材料表面具有復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)和多孔網(wǎng)絡(luò)，使其具有較大的比表面積和豐富的官能團(tuán)，能夠提供高選擇性或?qū)μ囟ㄎ廴疚锞哂袕?qiáng)吸附能力。3.解析思路：考慮影響生物吸附過程的各種因素，特別是生物材料本身的性質(zhì)和溶液環(huán)境條件。*答：影響生物膜吸附性能的主要因素包括：生物膜的組成和結(jié)構(gòu)（如細(xì)胞壁成分、細(xì)胞外聚合物）；溶液的pH值（影響電荷狀態(tài)和親和力）；溶液的離子強(qiáng)度（影響靜電相互作用和溶質(zhì)溶解度）；吸附質(zhì)的性質(zhì)（如分子大小、電荷、疏水性）；以及溫度等因素。4.解析思路：闡述反滲透的核心原理（高壓驅(qū)動去鹽）和應(yīng)用場景（海水淡化、純水制備等），并提及面臨的能量消耗、膜污染等挑戰(zhàn)。*答：反滲透是利用高壓作為驅(qū)動力，迫使含有鹽分的水溶液透過具有選擇性分離功能的半透膜，從而實(shí)現(xiàn)水與溶解鹽分離的過程。其主要應(yīng)用包括海水淡化、苦咸水脫鹽、飲用水凈化、工業(yè)廢水處理和物料濃縮等。面臨的挑戰(zhàn)主要包括：為了克服滲透壓需要消耗大量的能量；膜容易受到水中懸浮物、有機(jī)物、微生物等污染，導(dǎo)致通量下降和分離性能下降，需要定期清洗或更換膜。四、論述題1.解析思路：首先說明動力學(xué)模型的定義和目的（描述速率），然后分別介紹一級和二級模型的形式、適用條件（如初始速率、表觀活化能），并說明其在擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、估算吸附時間和預(yù)測過程終點(diǎn)方面的應(yīng)用價值。*答：吸附動力學(xué)模型用于描述吸附過程的速度，即吸附量隨時間的變化關(guān)系。一級動力學(xué)模型（rate=k?(1-q/t))假設(shè)吸附過程受化學(xué)吸附步驟控制，其線性擬合形式為ln(qe-q)vst，適用于低覆蓋度或初始階段。二級動力學(xué)模型（rate=k?q(qe-q))假設(shè)吸附過程為化學(xué)控制或表面反應(yīng)控制，其線性擬合形式為t/qvst，對多種吸附體系均適用，并能更好地描述較快的吸附過程。這些模型不僅用于擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，判斷吸附過程的控制步驟，還能估算達(dá)到平衡所需的時間，為過程優(yōu)化提供依據(jù)。2.解析思路：列舉至少兩個明確的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用實(shí)例，如藥物遞送、血液凈化，并分別闡述其利用的滲透原理（如濃度梯度驅(qū)動、滲透壓調(diào)節(jié)）。*答：滲透原理在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。例如，在藥物遞送方面，可以利用滲透壓驅(qū)動技術(shù)（如滲透泵）實(shí)現(xiàn)藥物的控釋和定位釋放，提高治療效果和生物利用度。在血液凈化領(lǐng)域，血液透析利用半透膜和滲透壓原理，清除血液中的代謝廢物和小分子毒素，同時通過補(bǔ)充電解質(zhì)溶液維持血液滲透壓和電解質(zhì)平衡。此外，紅細(xì)胞對滲透壓的變化非常敏感，通過調(diào)節(jié)血漿滲透壓可以用于治療水腫或防止溶血。3.解析思路：首先強(qiáng)調(diào)生物基材料的重要性（可持續(xù)性、環(huán)境友好、特定功能）。然后論述開發(fā)目標(biāo)（高效吸附/分離），并從材料設(shè)計(jì)、改性、仿生等角度提出具體的技術(shù)途徑，如利用天然高分子、酶工程、納米技術(shù)、構(gòu)建仿生膜結(jié)構(gòu)等。*答：開發(fā)高效生物基吸附劑或分離膜材料具有重要意義，不僅因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂协h(huán)境友好、可再生等優(yōu)點(diǎn)，還可能因其獨(dú)特的生物結(jié)構(gòu)和功能。開發(fā)高效材料的關(guān)鍵在于提高其吸附