第七章過濾、離心分離設備計劃授課時間

2學時單元目標與要求

掌握過濾的基本理論各幾種形式的過濾設備的結構原理及操作方法授課內容

過濾速度的強化，過濾設備，離心分離設備，膜分離設備。重點和難點

過濾速度的強化方法，板框過濾機、碟片式離心過濾機的特點、原理、結構與計算。

一、幾個基本概念過濾介質：一種能讓液體通過，將固體粒子截留的介質。濾渣：濾漿中的固體粒子濾餅：被截留在過濾介質上的濾渣濾液：濾過的液體恒壓過濾：將過濾操作的推動力維持在某一不變的壓力下進行。恒速過濾：操作中以恒定的流量向過濾機供料以維持過濾速率不變。

二、生物物料過濾特點餅有高度可壓縮性，過濾困難

膠體粒子能吸水，形成不流動的液體層，過濾阻力增大。

三、過濾介質（一）過濾介質的特性

1、過濾介質所能截留的固體粒子的大小纖維10um硅藻土1um超濾膜0.5um2、過濾介質的滲透性滲透性越大，阻力越小3、其他耐酸堿性、耐熱性(二)天然纖維濾布和合成纖維濾布

棉花纖維或合成纖維織成的濾布是工業上應用最廣的過濾介質。影響因素：纖維特性，耐熱性，耐磨性，耐酸性等等。(三)松散粉粒過濾介質

構成沙濾床的硅藻土用法：1.作為深層過濾介質過濾懸浮液。2.在撓性或剛性支持性介質表面上欲先形成硅藻土薄層，以保護支持性介質的毛細孔在過濾時不被微小的顆粒所堵塞。3.使形成的濾餅具有多孔隙，并降低濾餅的可壓縮性，提高過濾速度和延長過濾操作的周期。

四、過濾速率的強化

過濾速率

dV/dτ=ΔP/[u（r0l+R）]

濾餅比阻阻力的異異常性與與過濾速速度的強強化1．降低低濾餅比比阻力r0r0=128a/(nллd4)增大毛細細孔直徑徑d，濾餅阻阻力r0下降。采用方法法：添加電解解質、絮絮凝劑、、凝固劑劑：d增大加助濾劑劑：小粒粒子附于于其上成成大粒子子，d增大加熱：膠膠體粒子子變性凝凝固，d增大調PH：：蛋白質質等電點點，溶解解度變小小或凝固固，d增大2．降低低濾液粘粘度μ升溫使使粘度u下降加酶熱熱敏性物物料用加加酶法3．降低低懸浮液液中懸浮浮固體的的濃度x0工藝方方面主主要從從培養養基方方面考考慮設備方方面用用連續續能除除渣的的設備備4．熱熱處理理熱處理理能使使蛋白白質等等膠體體粒子子變性性凝固固，d增大大,使過濾濾速度度大為為提高高。5.提提高高過濾濾壓力力差ΔΔPΔP增增加，，dV/dττ增大大允許壓壓差操操作≦≦0.3Mpa開始壓壓力小小，逐逐步提提高壓壓力。問題關于提提高過過濾壓壓力差差ΔP是否否是強強化過過濾的的的好好途徑徑?第二節節過過濾設設備設備分分類：：常壓、、加壓壓、真真空等等過濾設設備1、麥麥汁平平底篩篩過濾濾槽結構上半部與與糊化化鍋相相似，，平底底。濾濾液液排出出管過過濾濾篩板板耕耕槽機機噴淋水水裝置置主要部部件過濾篩篩板：由若干干塊排排列組組成離離底8-12cm，，水平平，開開長條條形孔孔，開開孔率率6%。耕槽機機：裝于中中央垂垂直轉轉軸上上，有有耕刀刀。耕槽機機作用用：進料時時攪拌拌后期疏疏松麥麥糟層層排糟要求：：麥槽層層厚度度為0.3-0.4m過濾面面積：100kg干干麥芽芽需過過濾面面積0.5m2左右。。特點：：不用加加過濾濾介質質，運運轉費費用低低，濾濾液澄澄清度度好，，但生生產效效率低低操作過過程：：2、快速過過濾槽槽結構圓柱形形或長長方形形錐底底結構構,槽槽身身下部部裝有有5-7層層過濾濾管。。特點過濾面面積和和壓差差增大大了,過過濾速速度快快。3、板板框式式壓濾濾機設備動動畫\3分分離過過濾\3-4板板框過過濾機機.swf設備動動畫\3分分離過過濾\板框框壓濾濾機.swf結構濾框：：正方方形濾板：：支撐撐濾布布并提供供濾液液流出的的通道道通常使使用壓壓力：：3-5*105Pa。。改進后后的RCP設備備操作作過程程在過濾濾區形形成的的濾餅餅，依依次經經過吸吸脫、、洗餅餅、脫脫水、、空氣氣反吹吹剝離離后行行進的的濾布布載著著濾餅餅在通通過濾濾餅脫脫離滾滾筒時時，因因方向向轉折折，濾濾餅被被剝離離。除除去濾濾餅后后再從從正反反兩面面用刷刷子及及高壓壓噴嘴嘴洗滌滌再生生，重重新進進入過過濾區區，特點：：比GP機速速度高高50-100%4、垂垂直式式葉片片硅藻藻土過過濾機機結構不銹鋼鋼圓柱柱體外外殼，，頂部部為快快開式式頂蓋蓋，底底部有有一根根水平平濾液液總管管濾葉：：骨架為為方形形框，，框中中間平平面上上夾持一層粗粗的大大孔格格金屬屬絲網網，兩兩側有有細密密的金金屬絲絲網（（400-500目目），，每只只濾葉葉下有有接管管接于于濾液液總管管上。。設備動動畫\3分分離過過濾\3-10加壓壓葉濾濾機.swf操作過過程過濾時時器蓋蓋緊閉閉，從從混合合槽中中將啤啤酒與與硅藻藻土混混合液液泵入入過濾濾器，，以制制備硅硅藻土土預涂涂層。。混合合液中中的硅硅藻土土粒子子被截截留在在濾葉葉表面面的細細金屬屬絲網網上，，而啤啤酒進進入濾濾框內內腔進進而從從水平平濾液液總管管流出出。濁濁液返返流，，直至至流出出澄清清的啤啤酒，，至此此預涂涂層完完成。。然后后將待待過濾濾啤酒酒過濾濾。5、真真空過過濾機機設備主主體特點：：將過濾濾、洗洗餅、、吹干干、卸卸餅分分別在在轉鼓鼓的一一周轉轉動中中完成成。連連續且且濾餅餅阻力力小。。為恒恒壓恒恒速過過濾過過程。。操作過過程設備改改進設備動動畫\3分分離過過濾\3-11轉筒筒真空空過濾濾機.swf第三節節、離離心分分離設設備離心分離是是在液液相非非均勻勻體系系中，，利用用離心心力來來達到到液液液分離離，液液固分分離的的方法法，通通稱為為離心心分離離。分分為離離心沉沉降和和離心心過濾濾。離心機機是在在高速速旋轉轉的轉轉鼓中中，藉藉慣性性離心心力的的作用用，過過濾、、澄清清懸浮浮液，，或將將兩種種輕重重不同同、互互不溶溶解的的液體體分離離的設設備。。一.分分類按作用用原理理分類類過濾式式:（分離離機））：轉轉鼓壁壁上有有孔并并裝濾濾布（（三足足式））沉降式式:（澄清機機）：：轉鼓鼓壁上上無孔孔無濾濾布，，碟片片式、、管式式按離心心分離離因素素分類類常速離離心機機，分分離因因素f小于于3000中速離離心機機，分分離因因素f3000-50000高速離離心機機，分分離因因素f大于于50000超高速速離心心機，，分離離因素素f大大于20萬萬；二.離離心力力與轉轉鼓直直徑和和轉速速的關關系重量為M（（kg）的的物體旋轉轉時，當其其圓周速度度為μ（m/s），旋旋轉半徑為為R（m），則則產生的離離心力為式中g———重力力加速度，，m/s；；n——轉轉數，r/min；；D———旋轉直徑徑，m。如果以旋轉轉角速度ωω（弧度/秒）表示示，并取旋旋轉加速度度與與重力加加速度之比比稱為“離離心分離因因數”，以以表表示。則M增加，F增增加；R增加，F增加；n增加，，F增加顯顯著三.離心澄澄清機和離離心分離機機1.定義離心澄清機機定義：藉離心沉降降速度的不不同將懸浮浮液中的液液、固相分分開的離心心機稱作離離心澄清機機。離心分離機機定義：藉離心沉降降速度的不不同將輕重重不同或互互不溶解的的兩種液體體分開的離離心機稱作作離心分離離機。三足式離心澄清機機設備動畫\3分離過過濾\三足足式離心機機.swf碟片式離心心機1.結構轉鼓：懸在在轉鼓軸的的頂端。轉鼓芯：在在轉鼓內部部，由50-80只只形狀與尺尺寸相同的的碟片按一一定間距疊疊裝而成。。離心澄清機機的結構2.原理離心分離機機機的轉鼓鼓內有數十十只(50-80)形狀和尺尺寸相同的的碟片,碟碟片按一定定間距(0.5-1.2mm)疊置起起來組成碟碟片組，每每只碟片在在離開軸線線一定距離離的圓周上上開有幾個個對稱分布布的圓孔許許多這樣的的碟片疊置置起來時，，對應的圓圓孔就形成成垂直的通通道。兩種種不同重度度液體的混混合液進入入離心分離離機后，通通過碟片上上圓孔形成成的垂直通通道進入碟碟片間的隙隙道，并被被帶著高速速旋轉，由由于兩種不不同重度液液體的離心心沉降速度度的不同，，重液的離離心沉降速速度大，就就離開軸線線向外運動動，輕液的的離心沉降降速度小，，則向軸線線流動。這這樣，兩種種不同重度度液體就在在碟片間的的隙道流動動的過程中中被分開。。2、工作原原理：當懸浮液在在動壓頭的的作用下，，經中心管管流入高速速旋轉的碟碟片之間的的間隙時，，便產生了了慣性離心心力，其中中密度較大大的固體顆顆粒在離心心力的作用用下向上層層碟片的下下表面運動動，而后沿沿碟片下表表面向轉子子周圍下滑滑，液體則則沿轉子中中心上升，，從套管中中排出，達達到分離的的目的。同同樣對于乳乳濁液的分分離，輕液液沿中心向向上流動，，重液沿周周圍向下流流動而得到到分離。自動排出沉沉渣的離心心澄清機分批自動排排出沉渣的的離心澄清清機第四節膜膜分離一.定義對溶液中粒粒徑很小的的粒子進行行過濾分離離的操作濃差極化現現象當待分離液液從膜面一一側流過時時，靠近膜膜面的液體體處于層流流狀態，水水及小分子子溶質透過過膜，大分分子溶質則則被膜阻留留。被阻留留分子從膜膜面返回液液體主流的的速度，受受分子通過過層流區的的擴散速度度所控制，，當這一速速度低于被被阻留分子子在膜面聚聚集的速度度，就逐漸漸在膜面上上，行成一一高濃度的的被阻留的的溶質分子子層。隨著著濃差極化化愈來愈嚴嚴重，膜的的濾出速度度也愈來愈愈低膜分離的特特點膜分離過程程不發生相相變化，能能耗低。膜分離過程程在常溫下下進行。不僅適用于于有機物，，無機物和和病毒、細細菌分離，，還適用于于一些共沸沸物或近沸沸物的分離離。二.膜分離過過程的類型型按膜內平均均孔徑、推推動力和傳傳遞機制進進行分類過程孔孔徑推推動力機機制制微濾0.02-10um壓壓力差差篩篩分超濾0.001-0.02um壓壓力差篩篩分反滲透無無孔壓壓力差