过滤、离心与膜分离设备.ppt
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1、过滤、离心与膜分离设备v 过滤速率的强化 发酵液的预处理 过滤介质选择v 过滤设备 板框式及板式压滤机 真空过滤机v 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v 膜分离设备 膜分离方法 膜分离设备.滤饼过滤其基本原理是在外力(重力、压力、离滤饼过滤其基本原理是在外力(重力、压力、离心力)作用下,使悬浮液中的液体通过多孔性介质,心力)作用下,使悬浮液中的液体通过多孔性介质,而固体颗粒被截留,从而使液、固两相得以分离,而固体颗粒被截留,从而使液、固两相得以分离,如图所示。如图所示。.过滤推动力过滤推动力 在过滤过程中,滤液通过过滤介质和滤饼层流动时需克服流动阻力,因此,过滤过程必须施
2、加外力。外力可以是重力、压力差,也可以是离心力,其中以压力差和离心力为推动力的过滤过程在工业生产中应用较为广泛。.滤饼的压缩性和助滤剂滤饼的压缩性和助滤剂(1)压缩性 若形成的滤饼刚性不足,则其内部空隙结构将随着滤饼的增厚或压差的增大而变形,空隙率减小,称这种滤饼为可压缩滤饼,反之,若滤饼内部空隙结构不变形,则称为不可压缩滤饼。(2)助滤剂 若滤浆中所含固体颗粒很小,或者所形成的滤饼孔道很小,又若滤饼可压缩,随着过滤进行,滤饼受压变形,都使过滤阻力很大而导致过滤困难。可采用助滤剂以改善滤饼的结构,增强其刚性。助滤剂通常是一些不可压缩的粉状或纤维状固体,能形成结构疏松的固体层。常用的助滤剂有:硅
3、藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等。.过滤速率的强化过滤、离心与膜分离设备 发酵液的预处理发酵液的预处理目的: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:方法:1.加热2.凝聚和絮凝3.加入盐类4.调节pH5.加入助滤剂.过滤速率的强化过滤、离心与膜分离设备 过滤介质选择过滤介质选择过滤介质主要的特性:过滤介质主要的特性:所能截留的固体粒子的大小和对滤液的透过性。常用过滤介质: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
4、、多孔塑料等。过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质,过滤介质应具有下列特性:多孔性、孔径大小适宜、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。.过滤速率的强化 过滤操作条件优化过滤操作条件优化优化操作条件的目的主要是提高过虑速率。优化操作条件的目的主要是提高过虑速率。过滤方程过滤方程 dv 1 pF d r0R1、改善悬浮液的物理性质、改善悬浮液的物理性质2、优化操作条件、优化操作条件 恒压过滤:恒压过滤:若过滤过程中保持过滤推动力(压差)不变,则称为恒压过滤。恒速过滤:恒速过滤:若过滤时保持过滤速度不变,则过滤过程为恒速过滤。.过滤、离心与膜分离设备过滤设备 板板框式框式压滤机压滤机板框压滤机结构图板
5、框压滤机结构图.过滤、离心与膜分离设备过滤设备 板板框式框式压滤机压滤机滤板和滤框滤板和滤框.过滤、离心与膜分离设备过滤设备 板板框式框式压滤机操作过程压滤机操作过程过滤阶段过滤阶段洗涤阶段洗涤阶段.过滤、离心与膜分离设备过滤设备 常用板常用板框式框式压滤机类型压滤机类型通常有BMS、BAS、BMY、BAY类型。BMS 40/635-25板框压滤机板框压滤机明流明流手动压紧手动压紧过滤面积过滤面积滤框规格滤框规格框厚度框厚度.过滤、离心与膜分离设备过滤设备 板式压滤机板式压滤机凹腔板式压滤机.过滤设备 自动板框压滤机自动板框压滤机过滤、离心与膜分离设备.过滤设备 自动板框压滤机自动板框压滤机过
6、滤、离心与膜分离设备IFP自动板框压滤机工作原理图自动板框压滤机工作原理图降框、卸饼及洗刷滤布.过滤设备 真空过滤机真空过滤机过滤、离心与膜分离设备动画演示动画演示.过滤设备 真空过滤机真空过滤机过滤、离心与膜分离设备转筒真空过滤机转筒真空过滤机.过滤设备 真空过滤机真空过滤机过滤、离心与膜分离设备转筒结构及工作原理转筒结构及工作原理动画演示动画演示.水平回转翻盘式真空过滤器水平回转翻盘式真空过滤器过滤设备过滤、离心与膜分离设备 真空过滤机真空过滤机动画演示动画演示.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 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.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 小型过
7、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.离心分离设备过滤、离心与膜分离设备离心分离设备离心分离设备过滤离心分离设备过滤离心分离设备沉降式离心分离设备沉降式离心分离设备.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 离心分离原理与分离因数离心分离原理与分离因数常用的离心机有常用的离心机有管式离心机管式离心机和和碟式离心机碟式离心机。管式离心机管式离心机r2r1r悬浮液中微粒在轴向的运动速度:.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 离心分离原理与分离因数离心分离原理与分离因数 碟式离心机的分离原理分离因数碟式离心机的分离原理分离因数物料在离心机中所受离心力为:离心分离因数:.过滤设备过滤、离心与膜分离设备
8、 离心分离原理与分离因数离心分离原理与分离因数 碟式离心机的分离原理分离因数碟式离心机的分离原理分离因数工业上根据离心分离因数大小将离心机分为三类:普通离心机,f3000,一般为6001200,可用于分离0.01 1.0mm固体颗粒;高速离心机,f300050000,可用于乳浊液的分离;超速离心机,f50000,适用于分散度较高的乳浊液的分离。.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 常用离心机结构及选型常用离心机结构及选型 管式离心机的结构及操作管式离心机的结构及操作.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 常用离心机结构及选型常用离心机结构及选型 碟式离心机的结构及操作碟式离心机的结构及操作.过滤设备过滤
9、、离心与膜分离设备 常用离心机结构及选型常用离心机结构及选型 螺旋卸料离心机的结构及操作螺旋卸料离心机的结构及操作动画演示动画演示.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 离心分离设备的放大离心分离设备的放大 以等效时间放大以等效时间放大 等效时间: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。以几何特征参数放大以几何特征参数放大 对于管式离心机,其几何特征参数 对于碟片式离心机,其几何特征参数.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜分离设备膜分离设备 膜分离方法膜分离方法 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。过滤、
10、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液进料透析.过滤设备过滤、离心与膜分离设备 膜分离方法膜分离方法膜盐水进料浓缩液水反渗透膜进料水微过滤膜进料浓缩液水超滤膜进料贫气富气气体透过.过滤设备 膜分离特点膜分离特点1.膜分离过程不发生相变化,能耗低。2.膜分离过程在常温下进行。3.不仅适用于有机物,无机物和病毒、细菌分离,还适用于一些共沸物近沸物的分离。.半透膜半透膜半透膜(a)渗透(b)平衡点和渗透压(c)反渗透渗透压压力 反渗透原理反渗透原理过滤设备过滤、离心与膜分离设备开始时两边液开始时两边液面相面相同同由于浓度差存在,半透膜由于浓度差存在,半透膜又不允许溶质通
11、过,所以又不允许溶质通过,所以水透过膜,使浓液一边液水透过膜,使浓液一边液面升高,产生渗透压面升高,产生渗透压在浓液边加压,当压在浓液边加压,当压力超过渗透压时,则力超过渗透压时,则水透过半透膜,即反水透过半透膜,即反渗透,实现分离过程。渗透,实现分离过程。渗透和反渗透原理示意图渗透和反渗透原理示意图.超滤工作原理超滤工作原理过滤设备过滤、离心与膜分离设备超滤是超滤是通过膜表面通过膜表面的微孔结构对物质的微孔结构对物质进行选择性分离。进行选择性分离。当液体混合物在一当液体混合物在一定压力下流经膜表定压力下流经膜表面时,小分子溶质面时,小分子溶质透过膜(称为超滤透过膜(称为超滤液),而大分子物液
12、),而大分子物质则被截留,使原质则被截留,使原液中大分子浓度逐液中大分子浓度逐渐提高(称为浓缩渐提高(称为浓缩液),从而实现大、液),从而实现大、小分子的分离、浓小分子的分离、浓缩的目的。缩的目的。.超滤技术的优点是操作简便,成本低廉,不需增加任何化学试剂,尤其是超滤技术的实验条件温和,与蒸发、冰冻干燥相比没有相的变化,而且不引起温度、pH的变化,因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。在生物大分子的制备技术中,超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。超滤法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液,一般只能得到1050的浓度。超超 滤滤过滤设备过滤、离心与膜分离设备.过滤
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