生物工程设备-过滤离心膜分离课件.ppt

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1、第八章过滤离心与膜分离设备前言过滤速率的强化发酵液的预处理过滤介质选择过滤设备板框式及板式压滤机真空过滤机离心分离设备分离原理与分离因数常用离心机结构及选型膜分离设备膜分离方法膜分离设备第一节过滤分离操作过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而使固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的单元操作。过滤是分离悬浮液最普遍和最有效的单元操作之一一过滤速率的强化1.发酵液的预处理目的：增大悬浮液中固体粒子的尺寸，除去高价无机离子和杂蛋白质，降低液体黏度，实现有效分离。方法：1.加热2.凝聚和絮凝3.加入盐类除去高价无机离子4.调节pH

2、5.加入助滤剂一过滤速率的强化2.过滤介质选择过滤介质特性：截留固体粒子和对滤液的透过性。常用过滤介质：1.织物介质(滤布)：由棉、毛、麻等织成的天然纤维滤布和合成纤维滤布2.粒状介质：硅藻土、珍珠岩石、细砂、活性碳、白土3.多孔固体介质：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。二过滤介质选择和操作条件优化过滤分类：按粒经不同，分为过滤及超滤。以微孔滤膜为介质的叫微滤，用滤膜分离的操作叫超滤按过滤推动力分类：有加压、减压、常压过滤及离心过滤按滤材截留粒子的方式分为表面过滤、深层过滤按料液与颗粒的流动方向分为截留过滤、错流过滤1.板框式压滤机板框压滤机结构图三过滤设备板框过滤机P

3、lateshifter1500x1500FilterPressClothwashing1.板框式压滤机横穿洗涤法1.板式压滤机凹腔板式压滤机2.自动板框压滤机2.自动板框压滤机IFP自动板框压滤机工作原理图降框、卸饼及洗刷滤布3.加压叶滤机4.真空过滤机4.真空过滤机转筒真空过滤机4.真空过滤机4.真空过滤机转筒结构及工作原理动画演示水平回转翻盘式真空过滤器4.真空过滤机5.其他过滤设备离心过滤机带式压滤机Screwpress螺旋压滤机螺旋压滤机第二节过滤设备一）小型过滤试验装置将式在恒温恒压下积分得：二）过滤过程的放大由过滤方程知，若忽略过滤介质阻力：于是有：对于不可

4、压缩滤饼第二节过滤设备则：或：上式中1.2分别表示小型试验装置和工业规模生产的操作条件恒压条件下，过滤方程为：则：或小型过滤实验装置及过滤的放大小型过滤实验装置及过滤的放大第三节离心分离一离心技术分类用途分类1)、分析性：超速离心机2)、制备性：A、实验室用；B、工业用工业应用分类1)、管式离心机2)、多室离心机（管式离心机的变形）3)、碟式离心机：Ａ、人工排渣式,Ｂ、喷嘴排渣式,Ｃ、活塞排渣式4)、螺旋卸料沉降离心机5)、离心过滤6)、三足式离心机1管式离心机2螺旋卸料沉降离心操作：立式，卧式应用：A、高浓度的大颗粒的固液分离(达50%,2um-5mm)，如淀粉精制和

5、污水处理。卧式螺旋卸料过滤离心机卧式螺旋沉降离心机打开外罩的双锥筒体离心机SGZ型三足式刮刀卸料自动离心机并流离心机逆流离心机离心设备的选择基本参数选择颗粒d,固液差,基本型号固体物浓度亚型产物热稳定性低温离心流量Q,规模规格、台数气溶胶,活cell密封灭菌设计二离心分离设备的放大一。以等效时间放大等效时间是依据离心力和离心时间的乘积来估计离心分离的难易程度式中：te—离心机等效时间，sro---特征半径，通常为转鼓半径,mT---分离时间，s且为离心机的分离因数，上式可写成：可见等效时间可理解为离心分离因素与分离时间的乘积二。以几何特性参数放大对管式离心机，可推得

6、几何特征参数为：式中：Z----碟片数目r2---碟片外半径,mr1---碟片内半径，mα----碟片半锥角可见，几何特性参数C不是微粒性质的函数，而是与离心机的特性有关，C的单位和面积单位相同，可理解为离心沉降所需要的面积碟片式离心机的几何特性参数为;式中Z---碟片数目r2----碟片外径，mr1----碟片内半径，mα-----碟片半锥角进行离心机选型时，首先应该选择那些能满足几何特性参数C的离心机，以保证分离过程中所需要的微粒沉降速度v1和分离能力Q值第四节膜分离技术按动力本质分以静压力差为推动力的过程微滤（microfiltration,MF)超滤（ultr

7、afiltration,UF）反渗透（reverseosmosis,RO)纳滤（nanofiltration,NF)以蒸汽分压为推动力的过程膜蒸馏（membranedistillation,MD)渗透蒸发（pervaporation,PV）以浓度差为推动力的过程渗析（dialysis,D)以电位差为推动力的过程电渗析（electrodialysis,ED)一.膜分离技术的类型膜分离法与物质大小的关系。膜的分类二膜分离方法常见的膜分离过程有渗透、透析、电渗析、反渗透、微过滤、超滤、气体透过等。膜进料浓缩液稀释液浓缩液渗透膜进料纯化液杂质渗析