1、O返回第六章第六章 非均相分離設備非均相分離設備 目目 錄錄第一節第一節 細胞破碎設備細胞破碎設備第二節第二節 沉降設備沉降設備第三節第三節 過濾設備過濾設備全國高等學校高職高專藥品類專業衛生部全國高等學校高職高專藥品類專業衛生部“十一五十一五”規劃教材規劃教材生物制藥設備生物制藥設備第四節第四節 膜分離設備膜分離設備O返回 學習目的學習目的 本章是制藥過程中原料藥通過發酵、提取等單元操作過程的一個非常本章是制藥過程中原料藥通過發酵、提取等單元操作過程的一個非常重要后續環節，對于藥品最終的得率和質量關系密切。通過對本章的學習，重要后續環節，對于藥品最終的得率和質量關系密切。通過對本章的學習，要

2、求掌握各種分離非均相混合物設備的原理及操作技能。要求掌握各種分離非均相混合物設備的原理及操作技能。 知識要求知識要求 掌握高壓均質機、珠磨機、轉鼓真空過濾機、碟片式離心機、高速管掌握高壓均質機、珠磨機、轉鼓真空過濾機、碟片式離心機、高速管式離心機的結構。掌握各種膜的分離特點及所對應的膜組件；式離心機的結構。掌握各種膜的分離特點及所對應的膜組件； 熟悉高壓均質機、珠磨機的工作原理。熟悉膜過濾的基本原理；熟悉高壓均質機、珠磨機的工作原理。熟悉膜過濾的基本原理； 了解顆粒沉降速度的計算，了解顆粒離心沉降速度計算。了解顆粒沉降速度的計算，了解顆粒離心沉降速度計算。 能力要求能力要求 掌握精密過濾機、超

3、濾機的操作方法；掌握精密過濾機、超濾機的操作方法； 學會按規程操作板框壓濾機、高壓均質機、高速管式離心機、冷凍離學會按規程操作板框壓濾機、高壓均質機、高速管式離心機、冷凍離心機。心機。學習目標學習目標O返回微生物細胞基本結構微生物細胞基本結構第一節第一節 細胞破碎設備細胞破碎設備細胞壁由多糖和磷酸細胞壁由多糖和磷酸酯類組成，其結構較酯類組成，其結構較細密而堅硬，是產生細密而堅硬，是產生細胞破碎阻力之源。細胞破碎阻力之源。 微生物細胞通常由細胞壁、微生物細胞通常由細胞壁、細胞膜、細胞質和細胞器組細胞膜、細胞質和細胞器組成，成，生物藥物成分常存在于生物藥物成分常存在于生物細胞內生物細胞內 。O返回

4、 為了使有效成分從細胞中釋放出來，需要進行細胞破為了使有效成分從細胞中釋放出來，需要進行細胞破碎。破碎細胞的方法較多，工業生產需要處理量大，破碎。破碎細胞的方法較多，工業生產需要處理量大，破碎速度較快的方法，因而常采用機械破碎法。碎速度較快的方法，因而常采用機械破碎法。機械法機械法 依靠機械產生的剪切作用進行破碎。依靠機械產生的剪切作用進行破碎。 非機械法非機械法 依靠酶解、滲透性和滲透壓的改變、凍依靠酶解、滲透性和滲透壓的改變、凍 結熔化等方法進行破碎。結熔化等方法進行破碎。細細胞胞破破碎碎O返回高壓勻漿法高壓勻漿法 液體剪切作用液體剪切作用 珠磨法珠磨法 固體剪切作用固體剪切作用 超聲波法

5、超聲波法 液體剪切作用液體剪切作用 X-press法法 固體剪切作用固體剪切作用機械法機械法工業上常長的機械破碎法有高壓勻漿法和珠磨法工業上常長的機械破碎法有高壓勻漿法和珠磨法 O返回一、高壓均質機一、高壓均質機（一）高壓均質機結構及工作原理（一）高壓均質機結構及工作原理高壓均質機由高壓均質機由高壓泵高壓泵和和均質頭均質頭兩部分組成兩部分組成 高壓泵一般采用柱塞高壓泵一般采用柱塞式往復泵，由活塞柱、式往復泵，由活塞柱、進料閥和排料閥等部件進料閥和排料閥等部件組成，其結構與一般柱組成，其結構與一般柱塞泵相同塞泵相同 。O返回均質頭的結構均質頭的結構均質頭均質頭 均質頭由手柄、均質頭由手柄、調節彈

6、簧、均質閥三調節彈簧、均質閥三部分組成，其中均質部分組成，其中均質閥的組成部件有閥桿、閥的組成部件有閥桿、閥座、撞擊環。閥座、撞擊環。 均質閥安裝在細胞懸浮液的排均質閥安裝在細胞懸浮液的排出管路上，閥桿與閥座間形成狹出管路上，閥桿與閥座間形成狹縫，構成懸浮液流動通道?？p，構成懸浮液流動通道。O返回高壓均質機結構及工作原理高壓均質機結構及工作原理 破碎后的懸浮液破碎后的懸浮液沿閥座與閥桿之間沿閥座與閥桿之間的環形縫隙再次撞的環形縫隙再次撞擊到撞擊環上，隨擊到撞擊環上，隨后從細胞勻漿排料后從細胞勻漿排料口排出?？谂懦觥?細胞懸浮液被高壓泵吸入后獲得很高的靜壓力，在高壓細胞懸浮液被高壓泵吸入后獲得很

7、高的靜壓力，在高壓泵的作用下，以泵的作用下，以100100400 m/s400 m/s的速度直接沖擊到閥桿上。的速度直接沖擊到閥桿上。O返回 細胞懸浮液在兩次撞擊和細胞懸浮液在兩次撞擊和經過環形縫隙時，將從柱塞泵經過環形縫隙時，將從柱塞泵獲得的靜壓能轉換成了動能，獲得的靜壓能轉換成了動能，因而流動速度快。在高速通過因而流動速度快。在高速通過時，細胞懸浮液承受了強大的時，細胞懸浮液承受了強大的撞擊力、剪切作用力和空穴爆撞擊力、剪切作用力和空穴爆破力，細胞被拉伸延長而變形，破力，細胞被拉伸延長而變形，隨后被破碎。隨后被破碎。O返回 在細胞破碎過程中，由于各種力的作用產生了熱在細胞破碎過程中，由于各

8、種力的作用產生了熱效應，隨著細胞懸浮液溫度升高，生物活性成分受熱失去效應，隨著細胞懸浮液溫度升高，生物活性成分受熱失去活性，因而需要冷卻。通常在高壓均質機的均質頭設計有活性，因而需要冷卻。通常在高壓均質機的均質頭設計有循環冷卻裝置，以保證破碎過程中活性成分的活性。循環冷卻裝置，以保證破碎過程中活性成分的活性。 注意注意細胞的破碎率可通過生物染色法確定細胞的破碎率可通過生物染色法確定O返回（二）高壓均質機的特點（二）高壓均質機的特點1.1.細化作用更為強烈細化作用更為強烈 相對于離心式分散乳化設備相對于離心式分散乳化設備 2.2.物料的發熱量較小，可保持物料的性能基本不變。物料的發熱量較小，可保

9、持物料的性能基本不變。3.3.均質機能定量輸送物料均質機能定量輸送物料 4.4.均質機耗能較大，易損件較多，維護工作量較大，不適均質機耗能較大，易損件較多，維護工作量較大，不適合于黏度很高的物料。合于黏度很高的物料。O返回（三）高壓均質機的分類（三）高壓均質機的分類立式立式 45kw45kw以下以下臥式臥式 45kw45kw以上以上按結構型式按結構型式 按控制方式按控制方式 手動控制式手動控制式 手調液力控制式手調液力控制式 全自動控制式全自動控制式 O返回（四）高壓均質機的應用及選型（四）高壓均質機的應用及選型 提高產品的均勻度和穩定性；增加保質期；減少反應時間提高產品的均勻度和穩定性；增加

10、保質期；減少反應時間從而節省大量催化劑或添加劑；改變產品的稠度改善產品的從而節省大量催化劑或添加劑；改變產品的稠度改善產品的口味和色澤等等?？谖逗蜕珴傻鹊取?.均質機的作用均質機的作用制藥行業主要應用制藥行業主要應用 抗生素，抗酸劑，液漿制劑，靜脈乳劑等產品生產?？股兀顾釀?，液漿制劑，靜脈乳劑等產品生產。 O返回2.均質機選型均質機選型 一是原料本身的性質一是原料本身的性質 ，黏度、熱敏性等。，黏度、熱敏性等。 另一個是能耗問題，壓力越高，運行費用越大另一個是能耗問題，壓力越高，運行費用越大 。原則原則 在達到經濟破碎效果的前提下，使用壓力越小越好。在達到經濟破碎效果的前提下，使用壓力越小

11、越好。在使用壓力選定后，再根據制造商提供的設備性能參數表，在使用壓力選定后，再根據制造商提供的設備性能參數表，選擇標定的額定壓力大于使用壓力的設備即可。選擇標定的額定壓力大于使用壓力的設備即可。O返回（五）高壓均質機的使用與維護（五）高壓均質機的使用與維護 1. 1.高壓均質機不得空轉，啟動前應先接通冷卻水。高壓均質機不得空轉，啟動前應先接通冷卻水。 2.2.啟動后調整壓力到預定值，工作時要注意觀察壓力表，啟動后調整壓力到預定值，工作時要注意觀察壓力表，保證壓力處于正常工作范圍內。在壓力穩定之前流出的料液保證壓力處于正常工作范圍內。在壓力穩定之前流出的料液回流，以保證均質的質量?；亓鳎员ＷC均

12、質的質量。 3.3.機體連接軸處要有潤滑油，以免機體前端的填料缺油。機體連接軸處要有潤滑油，以免機體前端的填料缺油。 4.4.柱塞密封圈處于高溫和壓力周期性變化的條件下，很柱塞密封圈處于高溫和壓力周期性變化的條件下，很容易損壞，應保證柱塞冷卻水的連續供應，以降低柱塞密封容易損壞，應保證柱塞冷卻水的連續供應，以降低柱塞密封圈的溫度，延長其使用壽命。圈的溫度，延長其使用壽命。O返回二、珠磨機二、珠磨機（一）珠磨機的結構和工作原理（一）珠磨機的結構和工作原理 珠磨機由研磨室、攪珠磨機由研磨室、攪拌軸、環形振動狹縫珠拌軸、環形振動狹縫珠液分離器、研磨劑、循液分離器、研磨劑、循環水冷卻系統等部件組環水冷

13、卻系統等部件組成，其中，研磨劑是直成，其中，研磨劑是直徑小于徑小于1mm1mm的玻璃珠、鋼的玻璃珠、鋼珠、石英砂、氧化鋁等。珠、石英砂、氧化鋁等。 O返回工作流程工作流程 細胞懸浮液與研磨劑一起攪拌或研磨，研磨劑與細胞之細胞懸浮液與研磨劑一起攪拌或研磨，研磨劑與細胞之間的剪切、碰撞使細胞破碎，并釋放出內含物。在環形振動間的剪切、碰撞使細胞破碎，并釋放出內含物。在環形振動狹縫珠液分離器的協助下，珠子被滯留在研磨室內，漿液則狹縫珠液分離器的協助下，珠子被滯留在研磨室內，漿液則循流道流出。循環水冷卻系統可將破碎中產生的熱量帶走。循流道流出。循環水冷卻系統可將破碎中產生的熱量帶走。 實驗室規模的細胞破

14、碎設備有實驗室規模的細胞破碎設備有MickleMickle高速組織搗碎機、高速組織搗碎機、 BraunBraun勻漿器；中試規模的細胞破碎可采用膠質磨；工業上勻漿器；中試規模的細胞破碎可采用膠質磨；工業上采用高速珠磨機。采用高速珠磨機。O返回（二）使用珠磨機需要注意的事項（二）使用珠磨機需要注意的事項 1.1.珠磨機的缺點珠磨機的缺點 破碎期間樣品溫度迅速升高。破碎期間樣品溫度迅速升高。2.2.增加攪拌速度能提高破碎效率，但過高的速度反而會增加攪拌速度能提高破碎效率，但過高的速度反而會使破碎率降低，能量消耗增大，所以攪拌轉速應適當。使破碎率降低，能量消耗增大，所以攪拌轉速應適當。3.3.珠磨法

15、的破碎率一般控制在珠磨法的破碎率一般控制在80%80%以下。以下。O返回第二節第二節 沉降設備沉降設備（一）（一） 重力沉降速度重力沉降速度一、重力沉降設備一、重力沉降設備1.沉降沉降 在某種力作用下，利用連續相與分散相的密度差異，使在某種力作用下，利用連續相與分散相的密度差異，使之發生相對運動而分離的過程稱為沉降。之發生相對運動而分離的過程稱為沉降。2.重力沉降重力沉降 如果顆粒或顆粒群在流體中充分地分散，顆粒之間互不如果顆?；蝾w粒群在流體中充分地分散，顆粒之間互不接觸、互不碰撞，除承受地球引力之外無其他作用力，在接觸、互不碰撞，除承受地球引力之外無其他作用力，在這種條件下發生的沉降稱為重力

16、沉降。這種條件下發生的沉降稱為重力沉降。O返回3.球形顆粒的自由沉降速度球形顆粒的自由沉降速度 如果顆粒在靜止流體中沉降時，不受其他顆粒的干擾及器如果顆粒在靜止流體中沉降時，不受其他顆粒的干擾及器壁的影響，該種沉降稱為自由沉降。壁的影響，該種沉降稱為自由沉降。 表面光滑的剛性球形顆粒置于靜止表面光滑的剛性球形顆粒置于靜止流體中，若顆粒做自由沉降運動，在沉流體中，若顆粒做自由沉降運動，在沉降過程中降過程中, ,顆粒受到三個力的作用：顆粒受到三個力的作用： 重力重力FgFg，方向豎直向下；，方向豎直向下； 浮力浮力FbFb，方向向上；，方向向上； 阻力阻力FdFd，方向向上。，方向向上。O返回Sd

17、S顆粒直徑顆粒直徑顆粒密度顆粒密度流體密度流體密度gdFSSg36gdFSb36221uAFdA沉降顆粒沿沉降方向最大投影面積。沉降顆粒沿沉降方向最大投影面積。 224mdAS對于球形顆粒對于球形顆粒 O返回u顆粒相對流體沉降速度，顆粒相對流體沉降速度，m/s; 沉降阻力系數沉降阻力系數 。maFFFdbg 當顆粒沉降的瞬間速度為零，阻力為零，加速度為其最大當顆粒沉降的瞬間速度為零，阻力為零，加速度為其最大值，沉降開始后，隨著沉降速度逐漸增大，阻力也隨著增大，值，沉降開始后，隨著沉降速度逐漸增大，阻力也隨著增大，直到速度增大到一定值直到速度增大到一定值ut ut 后，重力、浮力、阻力三者達到平

18、后，重力、浮力、阻力三者達到平衡，合力為零；此時顆粒做勻速運動，運動速度即為沉降速衡，合力為零；此時顆粒做勻速運動，運動速度即為沉降速度。度。 O返回0dbgFFF3)(4SStdu 對于微小顆粒，沉降的加速度階段很短，可以忽略不計，對于微小顆粒，沉降的加速度階段很短，可以忽略不計，因此，整個沉降過程可以視為勻速沉降過程，加速度為零。因此，整個沉降過程可以視為勻速沉降過程，加速度為零。這種情況下可直接將這種情況下可直接將 用于重力沉降的計算。用于重力沉降的計算。tuO返回 是顆粒與流體相對運動時，以顆粒形狀及尺寸為特是顆粒與流體相對運動時，以顆粒形狀及尺寸為特征的雷諾數征的雷諾數ReRe的函數

19、。的函數。 )(Re)tduff利用實驗測定出沉降利用實驗測定出沉降阻力系數，并可繪制阻力系數，并可繪制出出 Re 關系曲線。關系曲線。 O返回4.4.非球形顆粒的自由沉降速度非球形顆粒的自由沉降速度 球形度（形狀系數）球形度（形狀系數） PSSS體積當量直徑體積當量直徑 與顆粒等體積的球形顆粒直徑。與顆粒等體積的球形顆粒直徑。 36FeVd 5.影響沉降速度的因素影響沉降速度的因素 (1) (1)顆粒形狀用球形顆粒直徑來表示沉降速度與其相同顆粒形狀用球形顆粒直徑來表示沉降速度與其相同的非球形顆粒的直徑。的非球形顆粒的直徑。O返回（2)壁面效應壁面效應 當顆?？拷鞅诔两禃r，由于器壁的影響，其

20、沉降速度較當顆粒靠近器壁沉降時，由于器壁的影響，其沉降速度較自由沉降速度小，這種影響稱為壁面效應。自由沉降速度小，這種影響稱為壁面效應。（容器很大，（容器很大，100100倍以上可忽略）倍以上可忽略）(3)干擾沉降干擾沉降 當非均相物系中的顆粒較多，顆粒之間相互距離較近時，當非均相物系中的顆粒較多，顆粒之間相互距離較近時，顆粒沉降會受到其他顆粒的影響，這種沉降稱為干擾沉降。顆粒沉降會受到其他顆粒的影響，這種沉降稱為干擾沉降。干擾沉降速度比自由沉降小。干擾沉降速度比自由沉降小。 （顆粒濃度（顆粒濃度0.2%,0.2%,可近似為自由沉降）。可近似為自由沉降）。O返回（二（二)重力沉降設備重力沉降設

21、備1. 沉降室沉降室 沉降室是利用重力沉降從含塵氣體中分離出塵粒的設備。沉降室是利用重力沉降從含塵氣體中分離出塵粒的設備。 O返回2.連續沉降槽連續沉降槽 借重力沉降分離懸浮液的設備稱為沉降槽或增稠器。懸借重力沉降分離懸浮液的設備稱為沉降槽或增稠器。懸浮液通過沉降槽后可分離成清液和沉渣。浮液通過沉降槽后可分離成清液和沉渣。 O返回二、離心沉降設備二、離心沉降設備（一）離心沉降（一）離心沉降1.離心分離速度離心分離速度 當顆粒處于離心場當顆粒處于離心場時，將受到四個力的時，將受到四個力的作用，即重力、慣性作用，即重力、慣性離心力、向心力和阻離心力、向心力和阻力。力。 O返回 當顆粒所受的慣性離心

22、力、向心力和阻力平衡時，當顆粒所受的慣性離心力、向心力和阻力平衡時，顆粒在徑向上將保持勻速運動而沉降到器壁。在勻速顆粒在徑向上將保持勻速運動而沉降到器壁。在勻速沉降階段的徑向速度就是顆粒在此位置上的離心沉降沉降階段的徑向速度就是顆粒在此位置上的離心沉降速度，其計算式為：速度，其計算式為： Rudu3)(42TsrRut2離心加速度。離心加速度。 O返回2.離心分離因數離心分離因數 離心加速度與重力加速度之比叫離心分離因數，用離心加速度與重力加速度之比叫離心分離因數，用表示。它是離心分離設備的重要性能指標。表示。它是離心分離設備的重要性能指標。 CK2rTtuuKcuRg值愈高，離心沉降效果愈好

23、。值愈高，離心沉降效果愈好。 CKO返回（二）離心沉降設備（二）離心沉降設備 1.碟片式離心機碟片式離心機 碟片式離心機的轉鼓裝在立碟片式離心機的轉鼓裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動軸上端，通過傳動裝置由電動機驅動而高速旋轉。轉鼓內有機驅動而高速旋轉。轉鼓內有一組互相套疊在一起的碟形零一組互相套疊在一起的碟形零件件碟片。碟片與碟片之間碟片。碟片與碟片之間留有很小的間隙。留有很小的間隙。 O返回轉鼓結構轉鼓結構O返回碟片式離心機工作過程碟片式離心機工作過程 浮液由位于轉鼓中心的進料管加入轉鼓，當懸浮液流浮液由位于轉鼓中心的進料管加入轉鼓，當懸浮液流過碟片之間的間隙時，固體顆粒在離心力作用下沉降到

24、碟過碟片之間的間隙時，固體顆粒在離心力作用下沉降到碟片上形成沉渣。沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在片上形成沉渣。沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在轉鼓內直徑最大的部位，分離顆粒后的液體成為輕相，從轉鼓內直徑最大的部位，分離顆粒后的液體成為輕相，從輕相排出口排出，沉渣則形成重相，在分離機停機后拆開輕相排出口排出，沉渣則形成重相，在分離機停機后拆開轉鼓由人工清除，或由沉渣排出機構從重相排出口排出。轉鼓由人工清除，或由沉渣排出機構從重相排出口排出。O返回碟片的作用是縮短固體顆粒的沉降距離、擴碟片的作用是縮短固體顆粒的沉降距離、擴大轉鼓的沉降面積，提高分離機的生產能力。大轉鼓的沉降面積，提高分離

25、機的生產能力。碟片離心機碟片離心機的操作類型的操作類型液固分離液固分離 液液分離液液分離 O返回2.高速管式離心機高速管式離心機 高速管式離心機的高速管式離心機的核心部件是直筒狀轉核心部件是直筒狀轉鼓，其內裝有三個縱鼓，其內裝有三個縱向平板，以帶動料液向平板，以帶動料液迅速達到與轉鼓相同迅速達到與轉鼓相同的角速度。的角速度。 O返回 分離乳濁液的管式離心機，轉分離乳濁液的管式離心機，轉鼓由轉軸帶動旋轉。乳濁液由底部鼓由轉軸帶動旋轉。乳濁液由底部進入轉鼓內從下向上流動。在離心進入轉鼓內從下向上流動。在離心力作用下，由于兩種液體的密度不力作用下，由于兩種液體的密度不同，乳濁液分成內外兩液層。外層同

26、，乳濁液分成內外兩液層。外層為重液層，內層為輕液層，在離心為重液層，內層為輕液層，在離心機的頂部，輕液與重液分別從各自機的頂部，輕液與重液分別從各自的溢流口排出。的溢流口排出。O返回 分離懸浮液的管式離心分離懸浮液的管式離心機，懸浮液從底部進入轉鼓機，懸浮液從底部進入轉鼓并隨著轉鼓旋轉。液體由下并隨著轉鼓旋轉。液體由下向上流動過程中，顆粒由轉向上流動過程中，顆粒由轉鼓中心徑向運動到轉鼓內壁鼓中心徑向運動到轉鼓內壁形成沉渣，輕相則沿軸心線形成沉渣，輕相則沿軸心線上升從輕液排出口排出。上升從輕液排出口排出。O返回注意注意 在分離懸浮液時應將在分離懸浮液時應將管式離心機的重液排出管式離心機的重液排出

27、口封閉，以便顆粒沉降口封閉，以便顆粒沉降在轉鼓內壁。運轉一段在轉鼓內壁。運轉一段時間，停車卸渣，并清時間，停車卸渣，并清洗機器。洗機器。O返回3.冷凍離心機冷凍離心機 冷凍離心機由驅動電冷凍離心機由驅動電機、制冷系統、顯示系機、制冷系統、顯示系統、自動保護系統和速統、自動保護系統和速度控制系統組成，主要度控制系統組成，主要配件是離心轉頭。離心配件是離心轉頭。離心轉頭是用來擱置樣品容轉頭是用來擱置樣品容器的支架，有角式轉頭器的支架，有角式轉頭和甩平式轉頭兩種。和甩平式轉頭兩種。O返回 安裝離心機轉頭的離心室由制冷機輸送出的制冷劑降安裝離心機轉頭的離心室由制冷機輸送出的制冷劑降溫，熱電偶溫度檢測器

28、可檢測溫度，以保證離心機高速轉溫，熱電偶溫度檢測器可檢測溫度，以保證離心機高速轉動時料液溫度始終不會高于動時料液溫度始終不會高于44，避免藥物活性損失。，避免藥物活性損失。 高速冷凍離心機轉速可達高速冷凍離心機轉速可達25000轉轉/分鐘，分離因數為分鐘，分離因數為89000左右，分離效果好，是目前生物制藥工業廣為使用左右，分離效果好，是目前生物制藥工業廣為使用的分離設備。的分離設備。 在使用高速冷凍離心機時，每一個容器里盛裝的液體質在使用高速冷凍離心機時，每一個容器里盛裝的液體質量要均等，在蓋上蓋子后才能啟動。量要均等，在蓋上蓋子后才能啟動。O返回第三節第三節 過濾設備過濾設備一、概述一、概

29、述（一）過濾（一）過濾 當懸浮液通過多孔介質時固體顆粒被截留的過程稱為過當懸浮液通過多孔介質時固體顆粒被截留的過程稱為過濾。懸浮液稱為濾漿，多孔物質稱為過濾介質，通過介質的液濾。懸浮液稱為濾漿，多孔物質稱為過濾介質，通過介質的液體稱為濾液，被截留的物質稱為濾餅或濾渣。體稱為濾液，被截留的物質稱為濾餅或濾渣。 1.濾餅過濾和深層過濾濾餅過濾和深層過濾（1）濾餅過濾）濾餅過濾 當懸浮液流動通過多孔介質時，固體顆粒沉積在過濾介質當懸浮液流動通過多孔介質時，固體顆粒沉積在過濾介質表面形成濾渣層，這種過濾稱為濾餅過濾。表面形成濾渣層，這種過濾稱為濾餅過濾。 O返回過濾原理過濾原理 固體顆粒比過濾介質的固

30、體顆粒比過濾介質的孔徑大，在介質孔道的上孔徑大，在介質孔道的上方相互之間架橋，其他顆方相互之間架橋，其他顆粒在橋面沉積形成濾餅層，粒在橋面沉積形成濾餅層，溶液從固體顆粒之間的縫溶液從固體顆粒之間的縫隙中穿流而過進入濾液，隙中穿流而過進入濾液，從而實現固液分離。從而實現固液分離。 O返回（2）深層過濾）深層過濾 固體顆粒進入并沉積在多固體顆粒進入并沉積在多孔介質孔道內，溶液經孔道內孔介質孔道內，溶液經孔道內的縫隙進入濾液的分離過程稱的縫隙進入濾液的分離過程稱為深層過濾。為深層過濾。 深層過濾的多孔介質可以由深層過濾的多孔介質可以由顆粒料堆積形成，也可由泡沫顆粒料堆積形成，也可由泡沫塑料、海綿、陶

31、瓷等多孔材料塑料、海綿、陶瓷等多孔材料制成。制成。 多孔介質多孔介質O返回 用于深層過濾的用于深層過濾的介質內部具有曲折而介質內部具有曲折而狹長通道，當固體顆狹長通道，當固體顆粒直徑小于過濾介質粒直徑小于過濾介質孔道直徑時，顆粒將孔道直徑時，顆粒將隨溶液進入介質內部隨溶液進入介質內部的孔道中，并與介質的孔道中，并與介質之間產生了靜電引力之間產生了靜電引力和分子作用力，從而和分子作用力，從而被吸附在孔道壁上。被吸附在孔道壁上。 由于深層過濾捕獲了微小顆粒，由于深層過濾捕獲了微小顆粒，因而被廣泛地應用于稀懸浮液的澄清，因而被廣泛地應用于稀懸浮液的澄清，所以又稱為澄清過濾。所以又稱為澄清過濾。O返回

32、2.過濾介質過濾介質 過濾介質過濾介質 織物類介質織物類介質 如濾布、濾網。如濾布、濾網。 多孔固體類多孔固體類 如陶瓷板、金屬泡沫、海綿等。如陶瓷板、金屬泡沫、海綿等。 堆積介質堆積介質 石英砂、活性碳等。石英砂、活性碳等。堆積介質常用于處理含固體微粒少的懸浮液堆積介質常用于處理含固體微粒少的懸浮液O返回3.影響過濾速度的因素影響過濾速度的因素（1）液體的黏稠性越大，則濾過速度越慢；）液體的黏稠性越大，則濾過速度越慢； （2 2）過濾介質的孔道越長，孔徑越小，孔道數目越少，則）過濾介質的孔道越長，孔徑越小，孔道數目越少，則過濾速度越慢；過濾速度越慢； （3）濾床面上下壓力差越大則濾過速度越快

33、；）濾床面上下壓力差越大則濾過速度越快；（4）濾渣層越厚濾速越慢。）濾渣層越厚濾速越慢。O返回（二）助濾劑（二）助濾劑濾餅濾餅 可壓縮濾餅可壓縮濾餅 柔性顆粒，縫隙極小，阻力大柔性顆粒，縫隙極小，阻力大不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅 剛性顆粒，縫隙大，阻力小剛性顆粒，縫隙大，阻力小 對于可壓縮濾餅，將質地堅硬而能形成疏松床層的固體對于可壓縮濾餅，將質地堅硬而能形成疏松床層的固體顆粒預先涂于過濾介質表面，或摻入到懸浮液中，以形成顆粒預先涂于過濾介質表面，或摻入到懸浮液中，以形成較為疏松的濾餅，使濾液得以暢流。較為疏松的濾餅，使濾液得以暢流。 常用的助濾劑有硅藻土、碳粉、纖維粉末、石棉等。常用的助濾劑有

34、硅藻土、碳粉、纖維粉末、石棉等。 O返回（三）過濾推動力和過濾阻力（三）過濾推動力和過濾阻力1.過濾推動力過濾推動力 過濾過程的推動力是濾餅和過濾介質兩側的壓力差。過濾過程的推動力是濾餅和過濾介質兩側的壓力差。 重力過濾：重力過濾：增加懸浮液柱高度增加懸浮液柱高度 加壓過濾：加壓過濾：增加懸浮液液面壓力增加懸浮液液面壓力 真空過濾：真空過濾：在過濾介質下面抽真空在過濾介質下面抽真空 離心過濾離心過濾 ：采用離心力采用離心力 增大推動力增大推動力O返回2.過濾阻力過濾阻力 過濾剛開始時，濾液流動受到過濾介質阻力；過濾剛開始時，濾液流動受到過濾介質阻力； 形成濾餅后，濾液受到濾餅和介質阻力。當濾餅

35、層沉積到形成濾餅后，濾液受到濾餅和介質阻力。當濾餅層沉積到相當厚度時，介質阻力便可忽略不計。相當厚度時，介質阻力便可忽略不計。 過濾阻力主要決定于濾餅的厚度及其特性。過濾阻力主要決定于濾餅的厚度及其特性。濾渣愈厚，微粒愈細，則過濾阻力愈大。濾渣愈厚，微粒愈細，則過濾阻力愈大。 O返回二、板框壓濾機二、板框壓濾機1.1.結構和工作原理結構和工作原理 板框壓濾機是由多塊濾板和濾框疊合組成濾室，并以壓板框壓濾機是由多塊濾板和濾框疊合組成濾室，并以壓力為推動力的過濾機。力為推動力的過濾機。 板框壓濾機的主要部件是濾板和濾框，濾板和濾框通常板框壓濾機的主要部件是濾板和濾框，濾板和濾框通常為矩形、正方形或

36、圓形，用木材、鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、聚為矩形、正方形或圓形，用木材、鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼、聚丙烯和橡膠等材料制造。丙烯和橡膠等材料制造。 O返回板框過濾機的板和框板框過濾機的板和框O返回 板框過濾機支架一端固定了一個不帶溝槽和暗道的板，板框過濾機支架一端固定了一個不帶溝槽和暗道的板，稱為終板，過濾前，在終板一側安裝濾框，然后再將濾布覆稱為終板，過濾前，在終板一側安裝濾框，然后再將濾布覆蓋在濾框的另一側，再安裝第二塊板，蓋在濾框的另一側，再安裝第二塊板，接著再安裝第二個接著再安裝第二個濾框，如此循環將濾框，如此循環將板和框裝合在支架板和框裝合在支架上，最后用壓緊裝上，最后用壓緊裝置將板和框壓緊置將板

37、和框壓緊 。O返回 3操作規程操作規程 板框壓濾機的操作過程板框壓濾機的操作過程可分為裝合、過濾、洗滌、可分為裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理五個步驟。卸渣、整理五個步驟。O返回 板框過濾機的優點有構板框過濾機的優點有構造簡單，過濾壓力高，便造簡單，過濾壓力高，便于用耐腐蝕材料制造，操于用耐腐蝕材料制造，操作靈活，過濾面積大，占作靈活，過濾面積大，占地省，過濾面積可根據生地省，過濾面積可根據生產任務調節。其主要缺點產任務調節。其主要缺點是間歇操作，勞動強度大，是間歇操作，勞動強度大，產生效率低。產生效率低。O返回三、三足式離心過濾機三、三足式離心過濾機1.1.結構和工作原理結構和工作原理 三足式過

38、濾離心機是一種三足式過濾離心機是一種人工卸料間歇式離心機，該機人工卸料間歇式離心機，該機的主要部件是一籃式轉鼓，轉的主要部件是一籃式轉鼓，轉鼓內壁面鉆有許多小孔且襯有鼓內壁面鉆有許多小孔且襯有金屬絲網及濾布。整個機座、金屬絲網及濾布。整個機座、外罩和三根彈簧懸掛于三個支外罩和三根彈簧懸掛于三個支柱上，以減輕運轉時的振動。柱上，以減輕運轉時的振動。O返回 足式離心機的轉鼓直徑足式離心機的轉鼓直徑大，轉速不高（大，轉速不高（2000r/min2000r/min）, ,過濾面積約為過濾面積約為0.60.62.72.7。構。構造簡單，運轉周期可靈活掌握。造簡單，運轉周期可靈活掌握。 可用于小批量物料的

39、處理，適可用于小批量物料的處理，適用于各種鹽類結晶的過濾和脫用于各種鹽類結晶的過濾和脫水，晶體較少受到破損。卸料水，晶體較少受到破損。卸料時的勞動強度大，檢修不方便。時的勞動強度大，檢修不方便。O返回 2. 2.人工卸料三足式離心過濾機的操作規程人工卸料三足式離心過濾機的操作規程（1 1）檢查轉鼓的靈活性）檢查轉鼓的靈活性（2 2）放置好濾布、接濾液容器，然后傾入濾漿；）放置好濾布、接濾液容器，然后傾入濾漿；（3 3）開啟電源，進行離心過濾；）開啟電源，進行離心過濾；（4 4）關閉電源，小心使用剎車手柄停車，更換容器，倒入洗）關閉電源，小心使用剎車手柄停車，更換容器，倒入洗滌溶劑；滌溶劑；（5

40、 5）重復過濾操作，洗滌一到兩次；）重復過濾操作，洗滌一到兩次；（6 6）取出濾布，棄去濾渣，用清水洗滌濾布；）取出濾布，棄去濾渣，用清水洗滌濾布；（7 7）清潔設備。）清潔設備。O返回四、轉鼓真空過濾機四、轉鼓真空過濾機1.1.結構和工作原理結構和工作原理 轉鼓真空過濾機有一水平轉鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以轉鼓真空過濾機有一水平轉鼓，鼓壁開孔，鼓面上鋪以支承板和濾布，構成過濾面。過濾面下的空間分成若干隔支承板和濾布，構成過濾面。過濾面下的空間分成若干隔開的扇形濾室，各濾室有導管與分配閥相通。轉鼓每旋轉開的扇形濾室，各濾室有導管與分配閥相通。轉鼓每旋轉一周，各濾室通過分配閥輪流接通真空系統和壓縮

41、空氣系一周，各濾室通過分配閥輪流接通真空系統和壓縮空氣系統，順序完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和濾布再生等操作。統，順序完成過濾、洗渣、吸干、卸渣和濾布再生等操作。O返回O返回O返回 過濾時轉鼓下部沉浸在懸浮液中緩慢旋轉，沉沒在懸浮液過濾時轉鼓下部沉浸在懸浮液中緩慢旋轉，沉沒在懸浮液內的濾室與真空系統連通，濾液被吸入濾室，固體顆粒則被吸內的濾室與真空系統連通，濾液被吸入濾室，固體顆粒則被吸附在過濾面上形成濾渣。濾室隨轉鼓旋轉離開懸浮液后，繼續附在過濾面上形成濾渣。濾室隨轉鼓旋轉離開懸浮液后，繼續吸去濾渣中包含的液體。當需要除去濾渣中殘留的濾液時，可吸去濾渣中包含的液體。當需要除去濾渣中殘留的濾液時

42、，可在濾室旋轉到轉鼓上部時噴灑洗滌水。這時濾室與另一真空管在濾室旋轉到轉鼓上部時噴灑洗滌水。這時濾室與另一真空管道接通，洗滌水透過濾渣層置換顆粒之間殘存的濾液。濾液被道接通，洗滌水透過濾渣層置換顆粒之間殘存的濾液。濾液被吸入濾室，并單獨排出，然后卸除已經吸干的濾渣。這時濾室吸入濾室，并單獨排出，然后卸除已經吸干的濾渣。這時濾室與壓縮空氣系統連通，反吹濾布，松動濾渣，再由刮刀刮下濾與壓縮空氣系統連通，反吹濾布，松動濾渣，再由刮刀刮下濾渣。壓縮空氣或蒸汽繼續反吹濾布，可疏通孔隙，使之再生。渣。壓縮空氣或蒸汽繼續反吹濾布，可疏通孔隙，使之再生。O返回一、膜分離概述一、膜分離概述第四節第四節 膜分離設

43、備膜分離設備1.膜分離過程膜分離過程 用天然或合成的、具有選擇透過性的薄膜為介質，原料側用天然或合成的、具有選擇透過性的薄膜為介質，原料側液體或氣體混合物中的某一或某些組分選擇性地透過膜，實現液體或氣體混合物中的某一或某些組分選擇性地透過膜，實現分離、分級、提純或富集的過程。分離、分級、提純或富集的過程。 膜分離過程與其他傳統分離方法相比具有分離效率高、膜分離過程與其他傳統分離方法相比具有分離效率高、能耗較低、膜組件結構緊湊、操作方便、分離范圍廣等優勢，能耗較低、膜組件結構緊湊、操作方便、分離范圍廣等優勢，不僅適用于熱敏性物質的分離、分級、濃縮與富集，而且適不僅適用于熱敏性物質的分離、分級、濃

44、縮與富集，而且適用于從病毒、細菌到微粒廣泛范圍的有機物和無機物的分離用于從病毒、細菌到微粒廣泛范圍的有機物和無機物的分離及許多理化性質相近的混合物的分離。及許多理化性質相近的混合物的分離。O返回2.2.膜的分類膜的分類 按照分離顆粒直徑大小，膜可分為微孔膜、超濾膜、納膜、按照分離顆粒直徑大小，膜可分為微孔膜、超濾膜、納膜、反滲透膜和滲析膜等反滲透膜和滲析膜等（1）有機高分子膜材料及特性）有機高分子膜材料及特性 纖維素類：纖維素類： 可以在可以在 120，熱壓滅菌，熱壓滅菌30min。 聚酰胺類：聚酰胺類：高強度、耐高溫，用于弱酸、稀酸、堿高強度、耐高溫，用于弱酸、稀酸、堿 等溶劑等溶劑 聚四氟

45、乙烯聚四氟乙烯 用于酸、堿、有機溶劑，耐用于酸、堿、有機溶劑，耐200C高溫，高溫， 聚氯乙烯聚氯乙烯 耐醇類和中強酸堿，耐熱性差，不能加熱滅菌耐醇類和中強酸堿，耐熱性差，不能加熱滅菌其他其他O返回聚丙烯膜聚丙烯膜 聚四氟乙烯膜聚四氟乙烯膜O返回（2）無機膜）無機膜 無機膜可分為金無機膜可分為金屬膜材料和陶瓷膜材屬膜材料和陶瓷膜材料。陶瓷膜材料包括料。陶瓷膜材料包括AlAl2 2O O3 3、TiOTiO2 2、ZrOZrO2 2、SiOSiO2 2等氧化物以及胺等氧化物以及胺化硅、碳化硅等非氧化硅、碳化硅等非氧化物。化物。陶瓷膜陶瓷膜O返回二、微孔膜二、微孔膜1.微濾的基本原理微濾的基本原理

46、 微濾是利用微孔膜孔的篩分作用，在靜壓差推動下，將微濾是利用微孔膜孔的篩分作用，在靜壓差推動下，將濾液中大于膜孔徑的微粒、細菌及懸浮物質等截留下來，達濾液中大于膜孔徑的微粒、細菌及懸浮物質等截留下來，達到除去濾液中微粒與澄清溶液的目的。到除去濾液中微粒與澄清溶液的目的。 微孔膜孔徑為微孔膜孔徑為0.050.051010m m，用于分離或純，用于分離或純化直徑約為化直徑約為0.020.021010m m的微粒、細菌等物質的微粒、細菌等物質O返回微膜工作原理微膜工作原理 篩分作用，即膜孔能截篩分作用，即膜孔能截留比其孔徑大或相當的微粒；留比其孔徑大或相當的微粒； 架橋作用；架橋作用； 吸附作用，包

47、括物理、吸附作用，包括物理、化學吸附，吸附作用可將粒子化學吸附，吸附作用可將粒子截留于膜表面甚至于膜內部。截留于膜表面甚至于膜內部。 O返回微濾過程的操作微濾過程的操作 （1）無流動操作）無流動操作 原料液置于膜的上游，在壓原料液置于膜的上游，在壓差推動下，溶劑和小于膜孔的差推動下，溶劑和小于膜孔的顆粒透過膜，大于膜孔的粒子顆粒透過膜，大于膜孔的粒子則被截留，該壓差可通過原料則被截留，該壓差可通過原料液側加壓或透過液側抽真空產液側加壓或透過液側抽真空產生。生。 不銹鋼圓盤單層過濾器不銹鋼圓盤單層過濾器O返回錯流操作錯流操作 原料液以切線方向原料液以切線方向流過膜表面，在壓力流過膜表面，在壓力作

48、用下通過膜，料液作用下通過膜，料液中的顆粒則被膜截留中的顆粒則被膜截留而停留在膜表面形成而停留在膜表面形成一層污染層。一層污染層。 O返回 錯流動操作的料液流經錯流動操作的料液流經膜表面時產生的高剪切力膜表面時產生的高剪切力可使沉淀積在膜表面的顆可使沉淀積在膜表面的顆粒擴散回主體流，從而被粒擴散回主體流，從而被帶出微濾組件使該污染層帶出微濾組件使該污染層不再無限增厚而保持在一不再無限增厚而保持在一個較薄的穩定水平。個較薄的穩定水平。 O返回2.微濾在分離純化中藥提取液中的應用微濾在分離純化中藥提取液中的應用 微濾技術利用篩分原理分離大微濾技術利用篩分原理分離大小為小為0.050.051010m

49、 m的粒子，不僅能的粒子，不僅能除去液體中較小的固體粒子，如除去液體中較小的固體粒子，如極細的藥渣、泥沙、纖維等，而極細的藥渣、泥沙、纖維等，而且可以截留淀粉、樹脂、多糖、且可以截留淀粉、樹脂、多糖、蛋白質及油脂等大分子物質，具蛋白質及油脂等大分子物質，具有較好的澄清除雜效果。有較好的澄清除雜效果。O返回三、超濾膜三、超濾膜 超濾膜能分離出超濾膜能分離出l ll0nml0nm的微粒。超濾既可分離溶液中的的微粒。超濾既可分離溶液中的某些溶質，又可應用于分離膠體懸浮體。某些溶質，又可應用于分離膠體懸浮體。1.1.超濾的基本原理超濾的基本原理 通過濾膜流動的流體中，含有的分子體積較大的溶質可以被通過濾膜流動的流體中，含有的分子體積較大的溶質可以被濾膜截留，而分子體積較小的溶質不能被濾膜截留。濾膜截留，而分子體積較小的溶質不能被濾膜截留。 O返回濃度極化濃度極化 在超濾過程中，靠近膜面處的溶液因其中溶劑和小分子物在超濾過程中，靠近膜面處的溶液因其中溶劑和小分子物質常形成一層近于固體的凝膠層，其阻力大于超濾膜本身，同質常形成一層近于固體的凝膠層，其阻力大于超濾膜本身，同時將分子量小于截留值的溶質