《生物工程設(shè)備 第八章 過濾離心與膜分離設(shè)備》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物工程設(shè)備 第八章 過濾離心與膜分離設(shè)備（133頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、前言前言v 過濾速率的強(qiáng)化過濾速率的強(qiáng)化 發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的預(yù)處理 過濾介質(zhì)選擇過濾介質(zhì)選擇v 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 板框式及板式壓濾機(jī)板框式及板式壓濾機(jī) 真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)v 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備 分離原理與分離因數(shù)分離原理與分離因數(shù) 常用離心機(jī)結(jié)構(gòu)及選型常用離心機(jī)結(jié)構(gòu)及選型v 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備 膜分離方法膜分離方法 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備一、發(fā)酵液一、發(fā)酵液過濾特性過濾特性的改變的改變1.微生物發(fā)酵液的特性為：微生物發(fā)酵液的特性為：(1)發(fā)酵發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低產(chǎn)物濃度較低，大多為，大多為1-10%，懸浮液中，懸浮液中大部分是水大部分是水；(2)懸浮物顆粒小懸浮物顆粒小，相對密度與液相

2、相差不大；，相對密度與液相相差不大；(3)固體粒子固體粒子可壓縮性大可壓縮性大；(4)液相液相粘度高粘度高 ，大多為非牛頓型流體；，大多為非牛頓型流體；(5)性質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定不穩(wěn)定，隨時間變化，如易受空氣氧化、微生物污染、，隨時間變化，如易受空氣氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影響。蛋白酶水解等作用的影響。 微生物發(fā)酵液的成分極為復(fù)雜，其中除了所培養(yǎng)的微生物菌體微生物發(fā)酵液的成分極為復(fù)雜，其中除了所培養(yǎng)的微生物菌體及殘存的固體培養(yǎng)基外，還有未被微生物完全利用的及殘存的固體培養(yǎng)基外，還有未被微生物完全利用的糖類、無機(jī)鹽、糖類、無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)，以及微生物的各種代謝產(chǎn)物蛋白質(zhì)，以及微生物的各種代謝

3、產(chǎn)物。 根據(jù)流體力學(xué)原理，濾液通過濾介質(zhì)的根據(jù)流體力學(xué)原理，濾液通過濾介質(zhì)的速率速率與液體的與液體的粘度成反比粘度成反比，降低液體粘度（加水降低液體粘度（加水稀釋稀釋法和法和加熱加熱法等）可有效提高過濾速率。法等）可有效提高過濾速率。注意注意加熱溫度與時間，不影響產(chǎn)物活性和細(xì)胞的完整性。加熱溫度與時間，不影響產(chǎn)物活性和細(xì)胞的完整性。 pHpH值直接值直接影響影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)電離度和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)，適當(dāng)調(diào)節(jié)pHpH值可改善其過濾特性。值可改善其過濾特性。氨基酸、蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的調(diào)節(jié)氨基酸、蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的調(diào)節(jié)；在膜過濾中，；在膜過濾中，發(fā)酵液中的發(fā)酵液中的

4、大分子物質(zhì)大分子物質(zhì)易與膜發(fā)生吸附，通過調(diào)整易與膜發(fā)生吸附，通過調(diào)整pHpH值改變易吸附分子值改變易吸附分子的電荷性質(zhì)，即可的電荷性質(zhì)，即可減少堵塞和污染減少堵塞和污染；細(xì)胞、細(xì)胞碎片及某些膠體物質(zhì)細(xì)胞、細(xì)胞碎片及某些膠體物質(zhì)等在某個等在某個pHpH值下也可能值下也可能趨于絮凝而成為較大顆粒趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于過濾的進(jìn)行。，有利于過濾的進(jìn)行。 采用采用凝聚凝聚和和絮凝絮凝技術(shù)能有效改變細(xì)胞、細(xì)胞碎片及溶解大分子物技術(shù)能有效改變細(xì)胞、細(xì)胞碎片及溶解大分子物質(zhì)的質(zhì)的分散狀態(tài)分散狀態(tài)，使，使其聚結(jié)成較大的顆粒其聚結(jié)成較大的顆粒，便于提高過濾速率。另外，便于提高過濾速率。另外，還能有效地除去

5、雜蛋白和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。還能有效地除去雜蛋白和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。2.2.改變發(fā)酵液特性的方法改變發(fā)酵液特性的方法凝聚凝聚指在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間指在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層電排雙電層電排斥作用降低斥作用降低，電位下降，而使，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象；的現(xiàn)象；絮凝絮凝指指在某些高分子絮凝劑存在下，基于在某些高分子絮凝劑存在下，基于橋架作用橋架作用，使膠粒形成較大使膠粒形成較大絮凝團(tuán)絮凝團(tuán)的過程。的過程。2.2.改變發(fā)酵液特性的方法改變發(fā)酵液特性的方法Fig.10-5 Coagulation陽離子陽離子對帶負(fù)電荷的膠粒對帶負(fù)電荷的膠粒凝聚能力凝聚

6、能力的次序?yàn)椋旱拇涡驗(yàn)椋篈l3+ Fe3+ H+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ Li+常用的凝聚劑電解質(zhì)有：常用的凝聚劑電解質(zhì)有：硫酸鋁硫酸鋁 Al2(SO4)318H2O（明礬）；（明礬）；氯化鋁氯化鋁 AlCl36H2O;三氯化鐵三氯化鐵 FeCl3;硫酸亞鐵硫酸亞鐵 FeSO47H2O ；石灰；石灰；ZnSO4；MgCO3凝聚凝聚 發(fā)酵液中的細(xì)胞、菌體或蛋白質(zhì)等膠體粒子發(fā)酵液中的細(xì)胞、菌體或蛋白質(zhì)等膠體粒子雙電層雙電層的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)使膠粒之間使膠粒之間不易聚集不易聚集而保持穩(wěn)定的而保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)分散狀態(tài)。 a.絮凝劑是一種絮凝劑是一種能溶于水的高分子聚合物能溶于水的高分子聚合物，其

7、相對分子質(zhì)量可高達(dá)，其相對分子質(zhì)量可高達(dá)數(shù)數(shù)萬至一千萬萬至一千萬以上，長鏈狀結(jié)構(gòu)，以上，長鏈狀結(jié)構(gòu)，其鏈節(jié)上含有許多活性官能團(tuán)，包括其鏈節(jié)上含有許多活性官能團(tuán)，包括帶電荷的陰離子（如帶電荷的陰離子（如-COOH）或陽離子（如）或陽離子（如-NH2）基團(tuán)以及不帶）基團(tuán)以及不帶電荷的非離子型基團(tuán)電荷的非離子型基團(tuán)。b.它們通過它們通過靜電引力、范德華引力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒靜電引力、范德華引力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒的表面。的表面。c.當(dāng)當(dāng)一個高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠粒表面上，產(chǎn)一個高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠粒表面上，產(chǎn)生橋架聯(lián)結(jié)時生橋架聯(lián)結(jié)時，就形成

8、了較大的絮團(tuán)，這就是絮凝作用。就形成了較大的絮團(tuán)，這就是絮凝作用。 絮凝絮凝1）合成有機(jī)高分子聚合物合成有機(jī)高分子聚合物，如聚丙烯酰胺類衍生物、聚如聚丙烯酰胺類衍生物、聚苯乙烯類衍生物；苯乙烯類衍生物；2）無機(jī)高分子聚合物無機(jī)高分子聚合物，如聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等；如聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等；3）天然有機(jī)高分子絮凝劑天然有機(jī)高分子絮凝劑，如聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、，如聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼聚糖、脫乙酰殼聚糖等。明膠、骨膠、殼聚糖、脫乙酰殼聚糖等。目前最常見的高分子聚合物絮凝劑目前最常見的高分子聚合物絮凝劑有機(jī)合成的有機(jī)合成的聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺（polyacrylamide）類衍生物

9、）類衍生物根據(jù)活性基團(tuán)在水中解離情況不同，可分為三類：根據(jù)活性基團(tuán)在水中解離情況不同，可分為三類：非離子型、非離子型、陰離子型（含有羧基）陰離子型（含有羧基）陽離子型（含有胺基）陽離子型（含有胺基）工業(yè)上使用的絮凝劑可分為三類：工業(yè)上使用的絮凝劑可分為三類：聚丙烯酰胺類絮凝劑的聚丙烯酰胺類絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)l 用量少，一般以用量少，一般以mg/L計量；計量；l 絮凝體粗大，分離效果好；絮凝體粗大，分離效果好；l 絮凝速度快；絮凝速度快；l 種類多，適用范圍廣。種類多，適用范圍廣。聚丙烯酰胺類絮凝劑的聚丙烯酰胺類絮凝劑的缺點(diǎn)缺點(diǎn)u存在一定的存在一定的毒性毒性，特別是陽離子型聚丙烯酰胺，特別是陽離子

10、型聚丙烯酰胺，用于用于食品和醫(yī)藥工業(yè)時應(yīng)謹(jǐn)慎食品和醫(yī)藥工業(yè)時應(yīng)謹(jǐn)慎。聚丙烯酰胺類絮凝劑的聚丙烯酰胺類絮凝劑的應(yīng)用應(yīng)用n 醫(yī)藥和食品工業(yè)：醫(yī)藥和食品工業(yè)：聚丙烯酸類陰離子絮凝劑（無毒），聚苯乙烯類衍聚丙烯酸類陰離子絮凝劑（無毒），聚苯乙烯類衍生物，無機(jī)高分子聚合物絮凝劑（聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等），天然有生物，無機(jī)高分子聚合物絮凝劑（聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等），天然有機(jī)高分子絮凝劑（多聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖、機(jī)高分子絮凝劑（多聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖、脫乙酰殼多糖等）。脫乙酰殼多糖等）。 a.對于帶負(fù)電荷的菌體或蛋對于帶負(fù)電荷的菌體或蛋白質(zhì)來白質(zhì)來說，采用說，采用陽

11、離子型高分子絮凝劑陽離子型高分子絮凝劑同同時時具有降低膠粒雙電層電位和產(chǎn)生具有降低膠粒雙電層電位和產(chǎn)生吸附橋架的雙重機(jī)理；吸附橋架的雙重機(jī)理；b. 對于對于非離子型和陰離子型高分子非離子型和陰離子型高分子絮凝劑而言，可以通過添加電解質(zhì)絮凝劑而言，可以通過添加電解質(zhì)產(chǎn)生凝聚作用，并結(jié)合自身的絮凝產(chǎn)生凝聚作用，并結(jié)合自身的絮凝機(jī)理能提高過濾效果，這種包括凝機(jī)理能提高過濾效果，這種包括凝聚和絮凝機(jī)理的過程，稱為聚和絮凝機(jī)理的過程，稱為混凝混凝。陽離子型高分子絮凝劑陽離子型高分子絮凝劑 一種不可壓縮的多孔微粒，它能使濾餅疏松，濾速增大。懸浮液中一種不可壓縮的多孔微粒，它能使濾餅疏松，濾速增大。懸浮液中

12、大量的細(xì)微膠體粒子被吸附到助濾劑的表面上，改變了濾餅結(jié)構(gòu)，降低大量的細(xì)微膠體粒子被吸附到助濾劑的表面上，改變了濾餅結(jié)構(gòu)，降低了過濾阻力。了過濾阻力。 常用的助濾劑有：常用的助濾劑有： 硅藻土、纖維素、石棉粉、白土、炭粒、淀粉硅藻土、纖維素、石棉粉、白土、炭粒、淀粉等，最常用的是等，最常用的是硅藻土硅藻土。使用硅藻土?xí)r，通常細(xì)粒用量為使用硅藻土?xí)r，通常細(xì)粒用量為500 g/m500 g/m3 3；中；中等粒度用量為等粒度用量為700 g/m700 g/m3 3；粗粒用量為；粗粒用量為700-1000 g/m700-1000 g/m3 3。 （1 1）加入反應(yīng)劑和某些）加入反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類可

13、溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀不溶性沉淀，如，如CaSOCaSO4 4，AlPOAlPO4 4等。等。生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑沉淀本身可作為助濾劑，且能使膠狀物和懸浮物凝固，改善過濾性能；，且能使膠狀物和懸浮物凝固，改善過濾性能；（2 2）如發(fā)酵液中含有）如發(fā)酵液中含有不溶性多糖物質(zhì)不溶性多糖物質(zhì)，用酶將其轉(zhuǎn)化為，用酶將其轉(zhuǎn)化為可溶性單糖可溶性單糖，以提高過濾速率。如萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵液過濾前加入以提高過濾速率。如萬古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵液過濾前加入0.025%0.025%的淀粉

14、酶，攪拌的淀粉酶，攪拌30min30min后，再加后，再加2.5%2.5%硅藻土助濾劑，可提高過濾硅藻土助濾劑，可提高過濾效率效率5 5倍倍 2.2.改變發(fā)酵液特性的方法改變發(fā)酵液特性的方法3. 雜蛋白的去除方法雜蛋白的去除方法(1) 沉淀法沉淀法蛋白質(zhì)一般以蛋白質(zhì)一般以膠體狀態(tài)膠體狀態(tài)存在于發(fā)酵液中。存在于發(fā)酵液中。l在酸性溶液中帶正電荷；在酸性溶液中帶正電荷；l在堿性溶液中帶負(fù)電荷。在堿性溶液中帶負(fù)電荷。在某一在某一pH下，凈電荷為零，下，凈電荷為零，溶解度最小，稱為等電點(diǎn)溶解度最小，稱為等電點(diǎn)。特特征征在在酸性酸性溶液中，溶液中，蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)與一些與一些陰離子陰離子，如三氯乙酸鹽、水楊，

15、如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、鞣酸鹽、過氯酸鹽等形成沉淀；酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、鞣酸鹽、過氯酸鹽等形成沉淀；在在堿性堿性溶液中，溶液中，蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)與一些與一些陽離子陽離子，如如Ag+、Cu+、Zn+、Fe+和和Pb+等形成沉淀。等形成沉淀。酸堿調(diào)節(jié)，使蛋白質(zhì)與鹽或離子形成沉淀酸堿調(diào)節(jié)，使蛋白質(zhì)與鹽或離子形成沉淀+(2) 變性法變性法 加熱加熱大幅度調(diào)節(jié)大幅度調(diào)節(jié)pH值，值，加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等。加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等。不足之處不足之處a. 加熱法只適合于對熱較穩(wěn)定的目的產(chǎn)物；加熱法只適合于對熱較穩(wěn)定的目的產(chǎn)物；b. 極端極端pH值也會導(dǎo)致某些目的產(chǎn)

16、物失活，且要消耗大量酸堿；值也會導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，且要消耗大量酸堿；c. 有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場合。有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場合。 在四環(huán)素類抗生素中，采用在四環(huán)素類抗生素中，采用黃血鹽和硫酸鋅黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同的協(xié)同作用生成作用生成亞鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀亞鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀來吸附蛋白質(zhì)；來吸附蛋白質(zhì)；在枯草桿菌發(fā)酵液中，加入在枯草桿菌發(fā)酵液中，加入氯化鈣和磷酸氫二鈉氯化鈣和磷酸氫二鈉，兩者生成兩者生成龐大的凝膠龐大的凝膠，把蛋白質(zhì)、菌體及其他不溶，把蛋白質(zhì)、菌體及其他不溶性粒子性粒子吸附并包裹吸附并包裹在其中除去。在其中除去。 (3) 吸附

17、法吸附法黃血鹽黃血鹽龐大的凝膠龐大的凝膠一 過濾速率的強(qiáng)化 2.過濾介質(zhì)選擇過濾介質(zhì)選擇過濾介質(zhì)特性：截留固體粒子和對濾液的透過性。過濾介質(zhì)特性：截留固體粒子和對濾液的透過性。常用過濾介質(zhì)：常用過濾介質(zhì)：1.織物介質(zhì)織物介質(zhì)(濾布濾布)： 由棉、毛、麻等織成的天然纖維濾布和合成纖維濾布由棉、毛、麻等織成的天然纖維濾布和合成纖維濾布2.粒狀介質(zhì)：硅藻土、珍珠巖石、細(xì)砂、活性碳、白土粒狀介質(zhì)：硅藻土、珍珠巖石、細(xì)砂、活性碳、白土3.多孔固體介質(zhì)：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。多孔固體介質(zhì)：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。 1.板框式壓濾機(jī)板框式壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)圖板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)圖三三 過濾設(shè)備

18、過濾設(shè)備2. 常用過濾設(shè)備常用過濾設(shè)備（1）板框壓濾機(jī)）板框壓濾機(jī)培養(yǎng)基制備的過濾培養(yǎng)基制備的過濾; b.霉菌、放線菌、霉菌、放線菌、酵母菌和細(xì)菌等多種酵母菌和細(xì)菌等多種發(fā)酵液的固液分離發(fā)酵液的固液分離。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：過濾面積大，結(jié)構(gòu)簡單，價格低，動力過濾面積大，結(jié)構(gòu)簡單，價格低，動力消耗少，對不同過濾特性的發(fā)酵液適應(yīng)性強(qiáng)。消耗少，對不同過濾特性的發(fā)酵液適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：不能連續(xù)操作，設(shè)備笨重，勞動強(qiáng)度不能連續(xù)操作，設(shè)備笨重，勞動強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差，非過濾的輔助時間較長。大，衛(wèi)生條件差，非過濾的輔助時間較長。適合于固體含量適合于固體含量1-10%1-10%的懸浮液的分離。的懸浮液的分離。單元

19、組成單元組成板板布布板板布布板板 結(jié)構(gòu)組成及操作結(jié)構(gòu)組成及操作 a. a.濾板和濾框間隔排列，框兩側(cè)覆以濾濾板和濾框間隔排列，框兩側(cè)覆以濾布，形成空腔供濾板支撐、壓緊。布，形成空腔供濾板支撐、壓緊。 b.b.濾板的作用：支撐濾布，提供濾液流濾板的作用：支撐濾布，提供濾液流出的通道。正方形，角端開有小孔，兩面出的通道。正方形，角端開有小孔，兩面制成溝槽，與濾出口和洗水孔道連通制成溝槽，與濾出口和洗水孔道連通 c.c.濾框的作用：提供濾漿進(jìn)入的空間，濾框的作用：提供濾漿進(jìn)入的空間，容納濾餅，總框數(shù)由其生產(chǎn)能力和懸浮液容納濾餅，總框數(shù)由其生產(chǎn)能力和懸浮液固體濃度確定。固體濃度確定。 濾液引出方式：明

20、流和暗流。過濾濾液引出方式：明流和暗流。過濾 d.d.洗滌洗滌 卸渣卸渣 清洗清洗 濾布濾布 過濾過濾 板框過濾機(jī)板框過濾機(jī) Plate shifter1500 x 1500 Filter Press Cloth washing1. 板式壓濾機(jī)板式壓濾機(jī)凹腔板式壓濾機(jī) 2.自動板框壓濾機(jī)自動板框壓濾機(jī)（1）過濾與洗餅防止濾布蛇形裝置濾漿濾布濾液濾布張緊裝置濾布驅(qū)動滾筒濾框?yàn)V板（2）降框，卸餅及洗刷濾布濾框?yàn)V板濾布濾餅濾餅推出板圖8-3 型自動板框過濾機(jī) (2)自動板框過濾機(jī)自動板框過濾機(jī) 是一種較新型的壓濾設(shè)備，它使。 該板框過濾機(jī)的板框在構(gòu)造上與傳統(tǒng)的無多大差別，唯一不同是板與框的兩邊側(cè)上下

21、有，構(gòu)成液體或氣體的通路。濾布不需要開孔，是首尾封閉的。 2.自動板框壓濾機(jī)自動板框壓濾機(jī)IFP自動板框壓濾機(jī)工作原理圖自動板框壓濾機(jī)工作原理圖降框、卸餅及洗刷濾布 :a.懸浮液從流入濾框。b.濾液在壓力的作用下，穿過在濾框前后兩側(cè)的濾布，沿濾板表面流入下部通道，最后流出機(jī)外。c.清洗濾餅也按照此路線進(jìn)行。 ：a.洗餅完畢后，油壓機(jī)按照既定距離，再把濾框升降架帶著全部。然后推動濾餅推板，將框內(nèi)的濾餅向水平方向推出落下；b.濾布由牽動裝置循環(huán)行進(jìn)，并由防止濾布歪行的裝置自動修位，同時洗刷濾布。c.最后，使濾布復(fù)位，重新夾緊，進(jìn)入下一操作周期。 4.真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)（2）真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)）真空轉(zhuǎn)

22、鼓過濾機(jī) 結(jié)構(gòu)組成：結(jié)構(gòu)組成：a.a.是一個由篩板組成能轉(zhuǎn)動的是一個由篩板組成能轉(zhuǎn)動的，b.b.表面有一層金屬絲網(wǎng)，表面有一層金屬絲網(wǎng)，c.c.網(wǎng)上覆蓋濾布，網(wǎng)上覆蓋濾布，d.d.筋板分隔成若干個筋板分隔成若干個空間，空間，e.e.分配頭內(nèi)沿徑向隔離成分配頭內(nèi)沿徑向隔離成3 3個室。個室。 工作原理：當(dāng)圓筒緩慢旋轉(zhuǎn)時，筒內(nèi)每一空間相繼與分工作原理：當(dāng)圓筒緩慢旋轉(zhuǎn)時，筒內(nèi)每一空間相繼與分配頭中的配頭中的1 1，2 2，3 3室相通，可順序進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹室相通，可順序進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項(xiàng)操作。即整個圓筒分為過濾區(qū)、洗滌及脫水區(qū)、松、卸餅等項(xiàng)操作。即整個圓筒分為過濾區(qū)、洗滌

23、及脫水區(qū)、卸渣及再生區(qū)卸渣及再生區(qū)3 3個區(qū)域。個區(qū)域。 4.真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 4.真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)操作過程操作過程a.過濾區(qū)：空間與真空管連通（吸濾）過濾區(qū)：空間與真空管連通（吸濾）b.洗滌及脫水區(qū)：空間也與真空管連通，吸入洗滌水，吸干濾餅。洗滌及脫水區(qū)：空間也與真空管連通，吸入洗滌水，吸干濾餅。 c.卸渣及再生區(qū)：與壓縮空氣管路連通，壓縮空氣由筒內(nèi)向外，穿過濾布而將濾餅卸渣及再生區(qū)：與壓縮空氣管路連通，壓縮空氣由筒內(nèi)向外，穿過濾布而將濾餅吹松，隨后由刮刀刮除。吹凈殘渣，濾布再生。吹松，隨后由刮刀刮除。吹凈殘渣，濾布再生。（2）真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)）真空轉(zhuǎn)鼓過濾

24、機(jī)234567891011 圖8-10 RCF真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)工作原理1-過濾筒 2-洗滌水 3-真空調(diào)整 4-過濾槽 5-攪拌裝置 6-洗滌液 7-刮板 8-濾餅剝離滾 9-噴嘴 10-張緊滾 11-濾布脫水脫液洗滌真空剝離236745濾出液壓縮空氣卸渣區(qū)再生區(qū)過濾區(qū)洗滌吸干區(qū)料液 圖8-8 真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)工作原理示意圖1-轉(zhuǎn)鼓 2-過濾室 3-分配閥 4-料液槽 5-搖擺式攪拌器 6-洗滌液噴嘴 7-刮刀 4.真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)及工作原理轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)及工作原理動畫演示動畫演示離心過濾機(jī)離心過濾機(jī)帶式壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)（3）真空帶式過濾機(jī)）真空帶式過濾機(jī)Screw press螺旋壓濾機(jī)螺旋

25、壓濾機(jī)螺旋壓濾機(jī)螺旋壓濾機(jī)RqxpddqoopRqpxqoo2Rqxpddqooqxpqoo 122121221ooppqq 12oo2121221ppqq2121221221ppAAVVpRqpxqoo221212qqpxqqoo21212AVAVpxVAVAoo 小型過濾實(shí)驗(yàn)裝置及過濾的放大小型過濾實(shí)驗(yàn)裝置及過濾的放大 小型過濾實(shí)驗(yàn)裝置及過濾的放大小型過濾實(shí)驗(yàn)裝置及過濾的放大 2.優(yōu)點(diǎn)：分離速度快，分離效率高、液相澄清度好；優(yōu)點(diǎn)：分離速度快，分離效率高、液相澄清度好； 3.缺點(diǎn)：設(shè)備投資高、能耗大。缺點(diǎn)：設(shè)備投資高、能耗大。 4.離心機(jī)種類：碟片式離心機(jī)、管式離心機(jī)、傾析式離心機(jī)離心機(jī)種類

26、：碟片式離心機(jī)、管式離心機(jī)、傾析式離心機(jī)離心分離離心分離 1.概念：概念： 在液相非均一系統(tǒng)中，利用離心力達(dá)到液液、在液相非均一系統(tǒng)中，利用離心力達(dá)到液液、液固、液液固分離的方法，統(tǒng)稱為液固、液液固分離的方法，統(tǒng)稱為離心分離離心分離。FgFf 離心沉降的基礎(chǔ)是固體的沉降。當(dāng)固離心沉降的基礎(chǔ)是固體的沉降。當(dāng)固體粒子在體粒子在無限連續(xù)流體中沉降無限連續(xù)流體中沉降時，受到兩時，受到兩種力的作用，一種是種力的作用，一種是連續(xù)流體對它的浮力連續(xù)流體對它的浮力，另一種是另一種是流體對運(yùn)動粒子的粘滯力流體對運(yùn)動粒子的粘滯力。3()()6gssdFgVg2222124 1()()()()2424fDeFCud

27、udRgfFF2()18sdug 最終沉降速率與粒子最終沉降速率與粒子直徑的平方成正比直徑的平方成正比，與，與粒子和流體的密粒子和流體的密度差成正比度差成正比，而與流體，而與流體黏度成反比黏度成反比。就是說，粒子的沉降速度僅。就是說，粒子的沉降速度僅僅是液體性質(zhì)及粒子本身特性的函數(shù)。僅是液體性質(zhì)及粒子本身特性的函數(shù)。 當(dāng)這兩種力達(dá)到平衡時，固體粒子將保持當(dāng)這兩種力達(dá)到平衡時，固體粒子將保持勻速運(yùn)動。勻速運(yùn)動。如果粒子在離心力場中沉降，則重力加速度g應(yīng)換成2w r2()18sdug22()18sduw r 從式中可以看出，沉降速度與從式中可以看出，沉降速度與 的二次方成正比，因此只的二次方成正比

28、，因此只要根據(jù)要求改變或提高要根據(jù)要求改變或提高 ，使粒子快速旋轉(zhuǎn)，就可獲得比重，使粒子快速旋轉(zhuǎn)，就可獲得比重力沉降或過濾時高得多的分離效果。力沉降或過濾時高得多的分離效果。ww怎樣來判斷這種效果呢？怎樣來判斷這種效果呢？可用離心分離因數(shù)可用離心分離因數(shù) 來定量評價：來定量評價：f離心分離因數(shù)離心分離因數(shù)(什么是什么是 f , 怎樣計算怎樣計算 f ? ?) 重量為重量為M(Kg)的物體旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)其圓周速度為的物體旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)其圓周速度為(m/s),(m/s),旋轉(zhuǎn)半徑為旋轉(zhuǎn)半徑為R(m),則產(chǎn)生的離心力為則產(chǎn)生的離心力為: 22222()60900RnMMuMRnFRR222222290090

29、0RRuRnRnfggRgRg222900uRnR 如果定義如果定義“離心分離因素離心分離因素” f 為離心加速度為離心加速度除以重力加速度，則除以重力加速度，則f 為：為：由由 f 可將離心機(jī)分為三類：可將離心機(jī)分為三類： (1)(1)普通離心機(jī)普通離心機(jī) f 30005000050000 (3) (3) 懸浮液中的懸浮液中的顆粒在離心機(jī)中能夠被分離并顆粒在離心機(jī)中能夠被分離并沉降至轉(zhuǎn)鼓壁上的條件沉降至轉(zhuǎn)鼓壁上的條件：料液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留：料液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間時間t t1 1應(yīng)大于等于顆粒離心沉降所需的時間應(yīng)大于等于顆粒離心沉降所需的時間t t2 2 。 重 液輕 液重 液輕 液液輕重 液重

30、 液圖 8 - 1 2 管 式 離 心 機(jī) 分 離 盤t1t2折轉(zhuǎn)器折轉(zhuǎn)器十字形擋板十字形擋板（1）手柄，（2）滑動軸承組，（3）帶空心軸的底蓋，（4）對稱的四片翅片，（5）箱門，（6）積液盤，（7）上蓋，（8）再流入槽，（9）聯(lián)接螺母，（10）主軸，（12）主軸皮帶輪，（13）壓帶輪，（17）電動機(jī)，（18）管狀的轉(zhuǎn)鼓，（19）離心機(jī)的外殼、（21）進(jìn)料口 簡單的碟式離心機(jī)沒有自動排渣裝置。簡單的碟式離心機(jī)沒有自動排渣裝置。 自動除渣碟式離心機(jī)在四壁上開設(shè)若干噴嘴或活門自動除渣碟式離心機(jī)在四壁上開設(shè)若干噴嘴或活門碟片離心機(jī)碟片離心機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖碟片離心機(jī)碟片離心機(jī)1 1離心過濾原理離心過濾原

31、理R1R2R3H圖8-15 離心過濾工作原理圖懸浮液濾液 離心過濾是將料液將料液送入送入有孔有孔的轉(zhuǎn)鼓并利的轉(zhuǎn)鼓并利用離心力場進(jìn)行過濾用離心力場進(jìn)行過濾的過程，以離心力為的過程，以離心力為推動力完成過濾作業(yè)推動力完成過濾作業(yè)，兼有離心和過濾的，兼有離心和過濾的雙重作用雙重作用。其工作原理見圖所示。 2.離心操作過程離心操作過程 (1)料液料液首先首先進(jìn)入進(jìn)入裝有裝有過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)的的裝鼓裝鼓中，然后被加速到中，然后被加速到轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)速度，形成附著在轉(zhuǎn)鼓壁上的速度，形成附著在轉(zhuǎn)鼓壁上的液環(huán)液環(huán)，(2)粒子受到離心粒子受到離心力而沉降，過濾介質(zhì)阻礙粒子通過，形成濾餅力而沉降，過濾介質(zhì)阻礙粒

32、子通過，形成濾餅，(3)懸浮液的懸浮液的固體顆粒截留而沉積下來，濾餅表面固體顆粒截留而沉積下來，濾餅表面生成了澄清液，該濾液生成了澄清液，該濾液透過濾餅層和過濾介質(zhì)向外排出。透過濾餅層和過濾介質(zhì)向外排出。R1R2R3H圖8-15 離心過濾工作原理圖懸浮液濾液3.離心過濾一般分成三個階段離心過濾一般分成三個階段（1）濾餅形成濾餅形成 懸浮液進(jìn)入離心機(jī)，在離心機(jī)的作用下液體懸浮液進(jìn)入離心機(jī)，在離心機(jī)的作用下液體通過過濾面排出，濾渣形成濾餅。通過過濾面排出，濾渣形成濾餅。（2）濾餅壓縮濾餅壓縮 濾餅中的固體物質(zhì)濾餅中的固體物質(zhì)逐漸排列緊密逐漸排列緊密，減小，減小，空隙間的液體逐漸排出，空隙間的液體逐

33、漸排出，濾餅體積減小濾餅體積減小。這時。這時過濾推動力為過濾推動力為濾餅對液體的壓力和液體所受到的離心力濾餅對液體的壓力和液體所受到的離心力。（3）濾餅壓干濾餅壓干 此時濾餅層的結(jié)構(gòu)已經(jīng)排列地非常緊密，其此時濾餅層的結(jié)構(gòu)已經(jīng)排列地非常緊密，其的液體被進(jìn)一步排出。液體受到離心力和固體顆的液體被進(jìn)一步排出。液體受到離心力和固體顆粒的壓力，由于越靠近轉(zhuǎn)鼓壁出處的壓力越大，所以越靠近粒的壓力，由于越靠近轉(zhuǎn)鼓壁出處的壓力越大，所以越靠近轉(zhuǎn)鼓壁的濾餅越干。轉(zhuǎn)鼓壁的濾餅越干。12131110814756431215 圖8-16 人工卸料三足式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)1-盤底 2-支足 3-緩沖彈簧 4-擺桿 5-轉(zhuǎn)鼓壁

34、 6-轉(zhuǎn)鼓底 7-攔液板 8-機(jī)蓋 9-主軸 10-軸承座 11-制動器手把 12-外殼 13-電動機(jī) 14-制動輪 15-濾液出口8 89 97 76 65 54 43 3轉(zhuǎn)鼓由主軸連接傳動裝置，它們通過滾動軸承裝于軸承座上， 軸承座與外殼均固定在底盤上，并用三根擺桿懸掛于三根支足的球面座上，球面的作用是不影響擺動，通過調(diào)節(jié)擺桿下的螺母調(diào)正底盤的水平度。擺桿上套有壓縮彈簧以承受垂直方向的動載荷。電動機(jī)也裝在底盤上，當(dāng)機(jī)身擺動時，電動機(jī)也隨之搖動。三個支足安裝在同一底板上以便于整體安裝。在傳動皮帶輪上還裝有離心式離合器和剎車裝置。 圖 8-17 臥式刮刀卸料離心機(jī)的結(jié)構(gòu)1濾液出口 2-外殼 3

35、-轉(zhuǎn)鼓 4-主軸 5-耙齒 6-刮刀 7-攔液板 8-游缸 9-導(dǎo)向柱 10-刀架 11-刀桿 12-進(jìn)料桿 13-卸料斗 14-前蓋2314131211984567 轉(zhuǎn)鼓是水平安裝的，轉(zhuǎn)鼓的一側(cè)與傳動軸連接；另一側(cè)為中空，裝有卸料斗、刮刀、耙齒等。 tgrwtoe2fgrwo2tftegwlrC222ctgrrgZC3132232第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備 膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)是上世紀(jì)50年代才發(fā)展起來的一種分離技術(shù)，1955年世界上建立了第一個海水淡化廠標(biāo)志著膜分離技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域。60年代，隨著膜技術(shù)的發(fā)展，膜分離技術(shù)也。目前膜分離技術(shù)已成為一種重要的分離手段。 超濾 因此，

36、膜必須是見圖2、圖3。 膜分離過程是以選擇性透過膜為分離介質(zhì),當(dāng)膜兩側(cè)存在某種(如壓力差P 、濃度差C 、電位差v 、溫度差T等)時，原料側(cè)組分選擇性地透過膜,以達(dá)到分離，提純的目的。不同的膜過程使用不同的膜,推動力也不同。 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備圖3 PL傳統(tǒng)纖維素膜的電子顯微鏡切面圖圖2 PL改良纖維素膜的電子顯微鏡切面圖v以靜壓力差為推動力的過程微濾（microfiltration, MF)超濾（ultrafiltration, UF）反滲透（reverse osmosis, RO)納濾（nanofiltration, NF)v以蒸汽分壓為推動力的過程膜蒸餾（membrane distil

37、lation, MD)滲透蒸發(fā)（pervaporation, PV）v以濃度差為推動力的過程滲析（dialysis, D)v以電位差為推動力的過程電滲析（electrodialysis, ED)表1 膜分離方法 進(jìn)口料液進(jìn)口料液透過膜的溶液透過膜的溶液超濾膜超濾膜出口溶液出口溶液被截留物質(zhì)被截留物質(zhì)透過膜的物質(zhì)透過膜的物質(zhì)超過濾原理示意圖超過濾原理示意圖液相室氣相室膜真空泵冷凝液冷凝器液相室氣相室膜冷凝液冷凝器惰性氣體惰性氣體凈化利用1C1C1C1C1C1CNaNaNaNaNaNa12345 陽膜 陰膜陽膜陰膜陰極陽極濃縮室淡化室 濃縮室圖1339 電滲析過程原理示意圖空隙作用空隙作用磺酸型陽

38、膜的空隙結(jié)構(gòu)作用磺酸型陽膜的空隙結(jié)構(gòu)作用靜電作用和擴(kuò)散作用靜電作用和擴(kuò)散作用離子交換膜的選擇透過性離子交換膜的選擇透過性v基本結(jié)構(gòu) 膜膜 工業(yè)應(yīng)用膜應(yīng)具有的條件：工業(yè)應(yīng)用膜應(yīng)具有的條件： 1. 較大的透過性；較大的透過性； 2. 較高的選擇性；較高的選擇性； 3. 機(jī)械強(qiáng)度好、耐熱、化學(xué)性能穩(wěn)定；機(jī)械強(qiáng)度好、耐熱、化學(xué)性能穩(wěn)定；4. 不被細(xì)菌污染不被細(xì)菌污染幾種常用膜的適用范圍幾種常用膜的適用范圍幾種常用膜幾種常用膜圖14 鈦濾芯圖15 非金屬材料燒結(jié)濾芯陶瓷膜陶瓷膜表面SEM照片 A.孔的特征（孔徑、孔分布和孔隙度）孔的特征（孔徑、孔分布和孔隙度）B.截斷分子量截斷分子量C.水通量水通量D.

39、抗壓能力抗壓能力E.pH適用范圍適用范圍F.對熱和溶劑的穩(wěn)定性對熱和溶劑的穩(wěn)定性第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備二、膜材料二、膜材料 3、表征膜特征的參數(shù)、表征膜特征的參數(shù) 第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備二、膜材料二、膜材料 4、選用膜和膜設(shè)備應(yīng)考慮的因素、選用膜和膜設(shè)備應(yīng)考慮的因素 表3 根據(jù)分離的目的選用膜分離設(shè)備 酶制劑、農(nóng)用抗生素、檸檬酸、生物發(fā)酵制劑、輸液除熱源、釀造產(chǎn)品等，作為半成品的發(fā)酵液和成品的液體型產(chǎn)品中，可能存在眾多影響生產(chǎn)控制和成品品質(zhì)的，這些物質(zhì)的存在，輕則影響產(chǎn)品的純度，重則產(chǎn)生污染而導(dǎo)致產(chǎn)品報廢甚至更嚴(yán)重的后續(xù)后果。 通常情況下,在需去除物分子量在1000-1

40、000000之間時，選用UF設(shè)備，小于1000分子量時選用RO或NF，大于1000000分子量時選擇MF或其它方式。由于不同的發(fā)酵產(chǎn)品有其不同的自身特性，因此選擇時應(yīng)充分考慮： 1、加工產(chǎn)品本身的物理穩(wěn)定性（如溫度對其活性的影響；壓力，機(jī)械剪切力影響等； 2、加工產(chǎn)品本身的化學(xué)穩(wěn)定性（如pH范圍；發(fā)酵液中需去除物或需截留物有無與其它物質(zhì)的共生，絡(luò)合，聚合等） 3、加工產(chǎn)品中不同物質(zhì)之間在外形尺寸或分子量大小方面的級差； 4、分離過程及設(shè)備配置的經(jīng)濟(jì)合理性； 5、分離廢棄物的環(huán)保處理方式及成本； 6、膜的再生性及壽命周期。第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備二、膜材料二、膜材料 4、選用膜和膜設(shè)備

41、應(yīng)考慮的因素、選用膜和膜設(shè)備應(yīng)考慮的因素 按膜的結(jié)構(gòu)可分為按膜的結(jié)構(gòu)可分為對稱對稱和和非對稱膜非對稱膜兩大類，兩大類，其中非對稱膜還可細(xì)分為其中非對稱膜還可細(xì)分為多孔膜多孔膜、疊合膜疊合膜以及以及復(fù)復(fù)合膜合膜等。等。均質(zhì)膜均質(zhì)膜非對稱性膜非對稱性膜微孔對稱性膜微孔對稱性膜鋁膜納米管膜聚酰胺轉(zhuǎn)相膜非對稱膜對稱膜（致密表皮層）（細(xì)孔表皮層）（多孔支撐層）第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 1、通用型管式膜過濾器 管式裝置的形式很多，管的流通方式有（管規(guī)格一般為Dg25）及（管規(guī)格一般為Dg15），液流的流動方式有管和管式，由于單管式

42、和管外流式的湍動性能較差，目前趨向采用管內(nèi)流管束式裝置，其外形類似于列管式換熱器。見圖38 圖38 管束膜過濾器示意圖 第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 1、通用型管式膜過濾器 ，微孔管采用微孔環(huán)氧玻璃鋼管，見圖37。鉆孔管采用增強(qiáng)塑料管、不銹鋼管或銅管（孔徑為1.5mm），管狀膜裝入管內(nèi)或直接在管內(nèi)澆膜陶瓷膜陶瓷膜的制備及其結(jié)構(gòu) 第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 1、通用型管式膜過濾器 （見圖40），耐高壓，無死角，適宜于處理高黏度及固體含量較高的料液，比其

43、他形式應(yīng)用更為廣泛，見圖41。其不足是體積大，壓力降大，單位體積所含的過濾面積小。 圖40 管式膜分離裝置單根管子可以更換 圖41 管式膜分離裝置照片第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 2、陶瓷膜過濾器、陶瓷膜過濾器 無機(jī)膜具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高、抗微生物能力強(qiáng)、滲透量大、可清洗性強(qiáng)、孔徑分布窄、分離性能好和使用壽命長等特點(diǎn)，。 圖43 陶瓷濾膜的橫斷面第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 2、陶瓷膜過濾器、陶瓷膜過濾器 圖44 陶瓷濾膜工作原理示意圖第

44、四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 2、陶瓷膜過濾器、陶瓷膜過濾器 陶瓷膜過濾器的優(yōu)點(diǎn)：陶瓷膜過濾器的優(yōu)點(diǎn)： a.相比于有機(jī)膜而言，可以耐受更高的相比于有機(jī)膜而言，可以耐受更高的過濾溫度；因此非常適合于高溫的過程；過濾溫度；因此非常適合于高溫的過程； b.可以通過高溫蒸汽對膜組件進(jìn)行殺菌，可以通過高溫蒸汽對膜組件進(jìn)行殺菌，因此適合于除菌過濾過程；因此適合于除菌過濾過程； c.過濾孔徑一般在過濾孔徑一般在0.01um-4um之間選擇；之間選擇；通常是一個微濾過程；通常是一個微濾過程； d.耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿；耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿； e.根據(jù)物料的

45、粘度、懸浮物含量可選擇根據(jù)物料的粘度、懸浮物含量可選擇不同通道的陶瓷膜進(jìn)行應(yīng)用；不同通道的陶瓷膜進(jìn)行應(yīng)用； 缺點(diǎn)是國產(chǎn)陶瓷膜的質(zhì)量還不穩(wěn)定，進(jìn)缺點(diǎn)是國產(chǎn)陶瓷膜的質(zhì)量還不穩(wěn)定，進(jìn)口的組件單位造價比有機(jī)膜高不少?？诘慕M件單位造價比有機(jī)膜高不少。圖圖45 用于藥劑分離的陶瓷膜過濾器用于藥劑分離的陶瓷膜過濾器第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 3、燒結(jié)金屬過濾設(shè)備、燒結(jié)金屬過濾設(shè)備 隨著國內(nèi)外制藥和食品加工產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，隨著國內(nèi)外制藥和食品加工產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，也在制藥、也在制藥、食品工藝領(lǐng)域得到了更加廣泛的應(yīng)用。它屬于燒結(jié)金屬材料過濾

46、介質(zhì)，食品工藝領(lǐng)域得到了更加廣泛的應(yīng)用。它屬于燒結(jié)金屬材料過濾介質(zhì)，圖圖46為各種鈦過濾器濾芯。為各種鈦過濾器濾芯。 圖46 各種鈦過濾器濾芯 制藥和食品加工工業(yè)對于鈦制過濾設(shè)備性能要求極為苛制藥和食品加工工業(yè)對于鈦制過濾設(shè)備性能要求極為苛刻，又因其它刻，又因其它濾材的腐蝕產(chǎn)物及表面脫落物可能會對人類濾材的腐蝕產(chǎn)物及表面脫落物可能會對人類的健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，或改變食品色澤和風(fēng)味的健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，或改變食品色澤和風(fēng)味，所以國，所以國外在幾十年前就開始了鈦制過濾設(shè)備的應(yīng)用，并認(rèn)為鈦濾外在幾十年前就開始了鈦制過濾設(shè)備的應(yīng)用，并認(rèn)為鈦濾材是解決食品加工、制藥行業(yè)中腐蝕和污染的最為理想的材是解決食

47、品加工、制藥行業(yè)中腐蝕和污染的最為理想的材料。材料。 第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 3、燒結(jié)金屬過濾設(shè)備、燒結(jié)金屬過濾設(shè)備 圖47 鈦過濾器及不銹鋼外殼照片圖48 另一種金屬膜過濾器結(jié)構(gòu)局部剖面圖第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備圖49 金屬膜過濾器布置實(shí)例1圖50 金屬膜過濾器布置實(shí)例2第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 板式膜過濾器板式膜過濾器 1、實(shí)驗(yàn)型超濾設(shè)備 實(shí)驗(yàn)型超濾設(shè)備常被做成膜塊或膜堆。模塊或膜堆都是平板式，液體流向與膜的表面平行。 圖27 Pe

48、llicon膜塊液體流向示意圖第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （一）板式膜過濾器（一）板式膜過濾器 1、實(shí)驗(yàn)型超濾設(shè)備 Prostak膜堆采用熱溶法將膜熔合在聚丙烯的支撐體上。然后由10或20層模塊溶合成膜堆 Prostak膜堆單層膜塊的結(jié)構(gòu)和液體流向示意圖 第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （一）板式膜過濾器（一）板式膜過濾器 1、實(shí)驗(yàn)型超濾設(shè)備 圖30 膜堆Prostak 50超濾系統(tǒng)樣品處理量為1001000升，膜面積最大可達(dá)4.5平方米 第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （一）板式膜過濾器（一）

49、板式膜過濾器 2、生產(chǎn)用板式膜過濾器 板式膜過濾器的結(jié)構(gòu)類似于板框式過濾機(jī)。如圖36所示。濾膜復(fù)合在剛性多孔支撐板上，微孔玻璃纖維壓板或帶溝槽的模壓酷醛板。料液從膜面上流過時，水及小分子溶質(zhì)透過膜，透過液從支撐板的下部孔道中匯集排出。濃縮液則從另一孔道流出收集。 圖36 類似于板框式過濾機(jī)結(jié)構(gòu)的板式膜過濾器 板式膜過濾器板式膜過濾器透過水透過水1原水濃縮水透過水2341雙頭螺栓；2橡膠密封圈；3膜；4多孔性板板框式膜裝置第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 4、中空纖維膜分離器 用環(huán)氧樹脂將許多中空纖維的。在壓力的作用下能使小分子

50、物質(zhì)透過膜成為超濾液，其它的高分子物質(zhì)，膠體，超微粒子，細(xì)菌等則被膜面阻擋成為濃縮液，從而達(dá)到物質(zhì)的分離，濃縮和提純目的 圖53 中空纖維膜分離器 第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 4、中空纖維膜分離器 圖54 中空纖維膜分離器實(shí)物正面圖55 中空纖維膜分離器實(shí)物背面第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 4、中空纖維膜分離器 為進(jìn)一步增大膜分離器，可采用空心纖維管狀膜，中空纖維超濾膜是以高分子材料采用特殊工藝制成的不對稱半透膜，?？筛鶕?jù)需要制成不同直徑的纖維膜，內(nèi)

51、徑一般為0.51.4mm，外徑1.l2.3mm。如圖54。中空纖維有。 細(xì)絲型適用于黏性低的溶液，粗絲型可用于黏度較高和帶有固體粒子的溶液，見圖54。 圖54 中空纖維膜束 圖55 中空纖維膜過濾方式第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 5、螺旋卷式膜分離器 卷式反滲透裝置是由若干個，若干膜組順次連接裝入外殼內(nèi)。操作時，將原水加壓輸入裝置中，料液在膜表面通過間隔材料沿軸向流動，而透過液則沿螺旋形流向中心管，就能達(dá)到水與鹽分、膠體、微粒、細(xì)菌等分離的目的,見圖56。 圖56 螺旋卷式膜分離器工作原理示意圖 第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜

52、過濾設(shè)備四、膜分離設(shè)備四、膜分離設(shè)備 （二）管式膜過濾器（二）管式膜過濾器 5、螺旋卷式膜分離器 圖57 螺旋卷式膜分離器端面封頭 圖59 大型螺旋卷式反滲透膜分離器 圖61 注射用水生產(chǎn)線中反滲透工序設(shè)備布置軸側(cè)圖 膜在使用中，盡管操作條件保持不膜在使用中，盡管操作條件保持不變，但通量仍逐漸降低的現(xiàn)象。變，但通量仍逐漸降低的現(xiàn)象。 ：膜與料液中某一溶質(zhì)的相互作用；：膜與料液中某一溶質(zhì)的相互作用；吸附在膜上的溶質(zhì)和其它溶質(zhì)的相互作用。吸附在膜上的溶質(zhì)和其它溶質(zhì)的相互作用。 的辦法才能消除。經(jīng)清洗的辦法才能消除。經(jīng)清洗后如純水通量達(dá)到或接近原來水平，則認(rèn)為污染后如純水通量達(dá)到或接近原來水平，則認(rèn)

53、為污染已消除。已消除。第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備五、膜的污染五、膜的污染1. 減輕膜污染的方法減輕膜污染的方法(1)預(yù)處理預(yù)處理將料液經(jīng)過一預(yù)過濾器，以除去較大的粒子；將料液經(jīng)過一預(yù)過濾器，以除去較大的粒子；調(diào)節(jié)料液的調(diào)節(jié)料液的pH遠(yuǎn)離等電點(diǎn)可使蛋白質(zhì)吸附作用減弱；遠(yuǎn)離等電點(diǎn)可使蛋白質(zhì)吸附作用減弱；加入絡(luò)合劑如加入絡(luò)合劑如EDTA可防止鈣離子等沉淀。可防止鈣離子等沉淀。第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備五、膜的污染五、膜的污染(2)改變膜的表面性質(zhì)改變膜的表面性質(zhì)機(jī)械方法機(jī)械方法化學(xué)方法化學(xué)方法a) 起溶解作用的物質(zhì)：酸、堿、酶（蛋白質(zhì)）、鰲合劑，表起溶解作用的物質(zhì)：酸、堿、酶（蛋白質(zhì)

54、）、鰲合劑，表面活性劑。面活性劑。b) 起切斷離子結(jié)合作用的方法：改變離子強(qiáng)度、起切斷離子結(jié)合作用的方法：改變離子強(qiáng)度、pH、電位。、電位。c) 起氧化作用的物質(zhì)：過氧化氫、次氯酸鹽起氧化作用的物質(zhì)：過氧化氫、次氯酸鹽d) 起滲透作用的物質(zhì)：磷酸鹽、聚磷酸鹽。起滲透作用的物質(zhì)：磷酸鹽、聚磷酸鹽。加海綿球，增大流速，逆洗（對中空纖維超濾器），加海綿球，增大流速，逆洗（對中空纖維超濾器），脈沖流動，超聲波等脈沖流動，超聲波等膜清洗后，如暫時不用，應(yīng)儲存在清水中，膜清洗后，如暫時不用，應(yīng)儲存在清水中，并加些甲醛，以防止細(xì)菌生長。并加些甲醛，以防止細(xì)菌生長。 膜過濾的應(yīng)用范圍很廣，例如膜過濾的應(yīng)用范圍

55、很廣，例如純水制造純水制造、工業(yè)廢水處理和在食品、牛乳、工業(yè)廢水處理和在食品、牛乳、生物技術(shù)工業(yè)中回收有價值的產(chǎn)品生物技術(shù)工業(yè)中回收有價值的產(chǎn)品等。等。(1)反滲透主要用于海水、苦咸水脫鹽，純水制造以及小分子產(chǎn)品的濃縮等；反滲透主要用于海水、苦咸水脫鹽，純水制造以及小分子產(chǎn)品的濃縮等；(2)微濾主要用于在某些產(chǎn)品最后成品階段，去除一些所夾帶的微細(xì)異物；微濾主要用于在某些產(chǎn)品最后成品階段，去除一些所夾帶的微細(xì)異物；(3)超濾在生物技術(shù)中應(yīng)用最廣，主要用于血漿制品、疫苗、酶、發(fā)酵產(chǎn)品和超濾在生物技術(shù)中應(yīng)用最廣，主要用于血漿制品、疫苗、酶、發(fā)酵產(chǎn)品和一些注射劑的去熱原等，以及基因工程產(chǎn)品和單克隆抗體

56、的回收。一些注射劑的去熱原等，以及基因工程產(chǎn)品和單克隆抗體的回收。第四節(jié)第四節(jié) 膜過濾設(shè)備膜過濾設(shè)備六、膜過濾的應(yīng)用六、膜過濾的應(yīng)用1. 小分子產(chǎn)品的生產(chǎn)小分子產(chǎn)品的生產(chǎn)抗生素生產(chǎn)中，如果產(chǎn)品分子量在抗生素生產(chǎn)中，如果產(chǎn)品分子量在1000以下，可以有效利以下，可以有效利用用MWCO為為10000的超濾膜除去熱原（脂多糖類物質(zhì)）。的超濾膜除去熱原（脂多糖類物質(zhì)）。(molecular weight cutoff, MWCO) 2. 大分子產(chǎn)品的生產(chǎn)大分子產(chǎn)品的生產(chǎn)如為胞內(nèi)酶，應(yīng)先收集細(xì)胞。超濾是收集細(xì)胞的一種較好如為胞內(nèi)酶，應(yīng)先收集細(xì)胞。超濾是收集細(xì)胞的一種較好方法。中空纖維超濾器對收集方法。中

57、空纖維超濾器對收集E.coli、B.subtilus、Pseudomonas、Streptomyces以及酵母、真菌和藻類等以及酵母、真菌和藻類等都很有效。都很有效。在干擾素生產(chǎn)中，可用在干擾素生產(chǎn)中，可用MWCO為為105的中空纖維超濾器去除的中空纖維超濾器去除細(xì)胞碎片，透過液（含干擾素）然后再經(jīng)細(xì)胞碎片，透過液（含干擾素）然后再經(jīng)MWCO為為104的超的超濾器進(jìn)行純化，收率可達(dá)濾器進(jìn)行純化，收率可達(dá)80100。 各種膜裝置性能的比較各種膜裝置性能的比較圖22 純水（制藥用，二次反滲透）車間照片 應(yīng)用實(shí)例廢水處理用水處理Electrodialysis stacks for nitrate removal in drinking water (3320 m3/day). Electrodialysis system for the desalting of amino acid solutions.Electrodialysis plant process skids for sugar juice demineralization.