1、生物工程設(shè)備過(guò)濾離心與膜分離（1 1）上游工程：菌種的構(gòu)建和產(chǎn)物的生成）上游工程：菌種的構(gòu)建和產(chǎn)物的生成( (發(fā)酵發(fā)酵) )（2 2）下游工程：產(chǎn)物的提取和精制）下游工程：產(chǎn)物的提取和精制( (過(guò)濾過(guò)濾、分離分離、蒸發(fā)蒸發(fā)和和結(jié)晶結(jié)晶等等) )。（3 3）發(fā)酵產(chǎn)物的存在形式）發(fā)酵產(chǎn)物的存在形式: : 胞外產(chǎn)物：透出菌體細(xì)胞之外存在于懸浮液中；胞外產(chǎn)物：透出菌體細(xì)胞之外存在于懸浮液中； 胞內(nèi)產(chǎn)物：存在于細(xì)胞之內(nèi)；胞內(nèi)產(chǎn)物：存在于細(xì)胞之內(nèi)； 細(xì)胞本身；細(xì)胞本身；（4 4）液固分離方法：為了提取和精制發(fā)酵產(chǎn)物，往住必須首先將）液固分離方法：為了提取和精制發(fā)酵產(chǎn)物，往住必須首先將懸浮液進(jìn)行液固分離。懸

2、浮液進(jìn)行液固分離。 方法主要是過(guò)濾方法主要是過(guò)濾( (最常用最常用) )和離心分離。和離心分離。 膜分離是目前新興的過(guò)濾方法，在此也予以介紹。膜分離是目前新興的過(guò)濾方法，在此也予以介紹。概述及幾個(gè)基本概念概述及幾個(gè)基本概念概述及幾個(gè)基本概念概述及幾個(gè)基本概念 離心分離是基于分離體系中固液和液液兩相密度存在差異，離心分離是基于分離體系中固液和液液兩相密度存在差異，在離心場(chǎng)中使不同密度的兩相相分離的過(guò)程。靜置混合液時(shí)，密在離心場(chǎng)中使不同密度的兩相相分離的過(guò)程。靜置混合液時(shí)，密度較大的固體顆粒或重液在重力的作用下逐漸下沉，這一過(guò)程稱度較大的固體顆粒或重液在重力的作用下逐漸下沉，這一過(guò)程稱為沉降。為沉

3、降。 過(guò)濾是傳統(tǒng)的化工單元操作，其原理是使物料通過(guò)固態(tài)過(guò)濾過(guò)濾是傳統(tǒng)的化工單元操作，其原理是使物料通過(guò)固態(tài)過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，固態(tài)懸浮物與溶液分離。如液相中谷氨酸鈉、檸檬酸晶介質(zhì)時(shí)，固態(tài)懸浮物與溶液分離。如液相中谷氨酸鈉、檸檬酸晶體的分離。體的分離。 過(guò)濾的形式：常壓、加壓、真空及離心過(guò)濾。過(guò)濾的形式：常壓、加壓、真空及離心過(guò)濾。概述及幾個(gè)基本概念概述及幾個(gè)基本概念 膜分離是利用膜的選擇性，以膜的兩側(cè)存在一定的能量差膜分離是利用膜的選擇性，以膜的兩側(cè)存在一定的能量差為推動(dòng)力，膜分離常用的膜有微濾膜、超濾膜、電滲析膜和反為推動(dòng)力，膜分離常用的膜有微濾膜、超濾膜、電滲析膜和反滲透膜等。滲透膜等。概述及幾個(gè)

4、基本概念概述及幾個(gè)基本概念過(guò)濾介質(zhì)：一種能讓液體通過(guò)，將固體粒子截留的介質(zhì)。過(guò)濾介質(zhì)：一種能讓液體通過(guò)，將固體粒子截留的介質(zhì)。濾渣：濾漿中的固體粒子。濾渣：濾漿中的固體粒子。濾餅：當(dāng)懸浮液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，固體顆粒被介質(zhì)阻攔而濾餅：當(dāng)懸浮液通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，固體顆粒被介質(zhì)阻攔而形成濾餅，當(dāng)濾餅積至一定厚度時(shí)就起到過(guò)濾作用。形成濾餅，當(dāng)濾餅積至一定厚度時(shí)就起到過(guò)濾作用。 濾液：濾過(guò)的液體濾液：濾過(guò)的液體第第 一一 節(jié)節(jié) 過(guò)過(guò) 濾濾 速速 度度 的的 強(qiáng)強(qiáng) 化化 提高過(guò)濾速度，一方面可通過(guò)改變懸浮液的物理性質(zhì)（預(yù)提高過(guò)濾速度，一方面可通過(guò)改變懸浮液的物理性質(zhì)（預(yù)處理），另一方面，選擇適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾介質(zhì)和操

5、作條件。處理），另一方面，選擇適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾介質(zhì)和操作條件。第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)濾速度的強(qiáng)化過(guò)濾速度的強(qiáng)化一、發(fā)酵液的預(yù)處理一、發(fā)酵液的預(yù)處理目的：增大懸浮液中固體粒子的尺寸，除去無(wú)機(jī)離子和雜蛋目的：增大懸浮液中固體粒子的尺寸，除去無(wú)機(jī)離子和雜蛋白質(zhì)，降低液體粘度，便于有效分離。白質(zhì)，降低液體粘度，便于有效分離。（一）加熱（一）加熱 ： 使蛋白質(zhì)變性凝固；降低粘度。使蛋白質(zhì)變性凝固；降低粘度。（二）凝聚和絮凝：（二）凝聚和絮凝： 凝聚凝聚是將一種無(wú)機(jī)電解質(zhì)（凝聚劑）加入到懸浮液中，將膠是將一種無(wú)機(jī)電解質(zhì)（凝聚劑）加入到懸浮液中，將膠體粒子表面上的電荷中和，減少存在于膠體粒子間的靜電斥力，體粒子表面上的

6、電荷中和，減少存在于膠體粒子間的靜電斥力，使范德華力占優(yōu)勢(shì)，這樣膠體就會(huì)凝聚成較大、較密實(shí)的粒子。使范德華力占優(yōu)勢(shì)，這樣膠體就會(huì)凝聚成較大、較密實(shí)的粒子。 常用的凝聚劑有：硫酸鋁、氯化鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、常用的凝聚劑有：硫酸鋁、氯化鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵等。硫酸亞鐵等。 絮凝絮凝是將一種高分子電解質(zhì)（絮聚劑）加入到懸浮液中，借是將一種高分子電解質(zhì)（絮聚劑）加入到懸浮液中，借高分子電解質(zhì)的長(zhǎng)鏈作用，與離子產(chǎn)生靜電作用，捕獲粒子，中高分子電解質(zhì)的長(zhǎng)鏈作用，與離子產(chǎn)生靜電作用，捕獲粒子，中和電荷，粘結(jié)顆粒，以及在固相粒子間搭橋，使顆粒不斷凝結(jié)為和電荷，粘結(jié)顆粒，以及在固相粒子間搭橋

7、，使顆粒不斷凝結(jié)為較大的絮塊。較大的絮塊。 絮凝劑：長(zhǎng)鏈線狀高分子聚合物，如聚丙烯酰胺類、聚合鋁絮凝劑：長(zhǎng)鏈線狀高分子聚合物，如聚丙烯酰胺類、聚合鋁鹽、聚合鐵鹽、多糖類鹽、聚合鐵鹽、多糖類( (海藻酸鈉、明膠、骨膠和殼聚糖等海藻酸鈉、明膠、骨膠和殼聚糖等) )。第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)濾速度的強(qiáng)化過(guò)濾速度的強(qiáng)化（四）調(diào)節(jié)（四）調(diào)節(jié)pHpH： 調(diào)節(jié)發(fā)酵液調(diào)節(jié)發(fā)酵液pHpH至蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，除去蛋白質(zhì)。大幅改變至蛋白質(zhì)等電點(diǎn)，除去蛋白質(zhì)。大幅改變pHpH，還能使蛋白質(zhì)變性凝固。，還能使蛋白質(zhì)變性凝固。（五）加入助濾劑：（五）加入助濾劑： 助濾劑吸附了細(xì)小的膠體粒子，使其均勻分布于濾餅層助濾劑吸附了細(xì)小的膠體

8、粒子，使其均勻分布于濾餅層中，相應(yīng)地改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，降低濾餅的可壓縮性，減少過(guò)濾中，相應(yīng)地改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，降低濾餅的可壓縮性，減少過(guò)濾阻力。阻力。 助濾劑：硅藻土、活性炭、石英砂、白土等。助濾劑：硅藻土、活性炭、石英砂、白土等。第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)濾速度的強(qiáng)化過(guò)濾速度的強(qiáng)化（三）加入鹽類：（三）加入鹽類： 除去高價(jià)無(wú)機(jī)離子。如利用草酸鈉除去鈣離子；利用三除去高價(jià)無(wú)機(jī)離子。如利用草酸鈉除去鈣離子；利用三聚磷酸鈉除去鎂離子聚磷酸鈉除去鎂離子; ;利用黃血鹽除去鐵離子等。利用黃血鹽除去鐵離子等。第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)濾速度的強(qiáng)化過(guò)濾速度的強(qiáng)化 過(guò)濾介質(zhì)除過(guò)濾作用外，還是濾餅的支撐物，應(yīng)具有足夠過(guò)濾介質(zhì)除過(guò)濾作用外

9、，還是濾餅的支撐物，應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力。的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力。 （1 1）過(guò)濾介質(zhì)所能截留的固體粒子的大小）過(guò)濾介質(zhì)所能截留的固體粒子的大小 纖維纖維 10um 10um 硅藻土硅藻土 1um 1um 超濾膜超濾膜 0.5um 0.5um （2 2）過(guò)濾介質(zhì)的滲透性）過(guò)濾介質(zhì)的滲透性 滲透性越大，阻力越小滲透性越大，阻力越小 （3 3）其他）其他 耐酸堿性、耐熱性耐酸堿性、耐熱性1 1、合理選擇過(guò)濾介質(zhì)取決于：、合理選擇過(guò)濾介質(zhì)取決于：第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)濾速度的強(qiáng)化過(guò)濾速度的強(qiáng)化2 2、工業(yè)上常用的過(guò)濾介質(zhì)、工業(yè)上常用的過(guò)濾介質(zhì)（1 1）織物介質(zhì)（濾布）織物介質(zhì)（

10、濾布）影響因素：纖維特性，編織的紋法和線型，耐熱性，耐磨性，影響因素：纖維特性，編織的紋法和線型，耐熱性，耐磨性，耐酸性等等。耐酸性等等。（2 2）粒狀介質(zhì)）粒狀介質(zhì)發(fā)酵工業(yè)中最常用的散粒過(guò)濾介質(zhì)是硅藻土：發(fā)酵工業(yè)中最常用的散粒過(guò)濾介質(zhì)是硅藻土：1.1.作為深層過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾懸浮液。作為深層過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾懸浮液。2.2.作為預(yù)涂層。在支撐介質(zhì)表面上預(yù)先形成硅藻土薄層，以作為預(yù)涂層。在支撐介質(zhì)表面上預(yù)先形成硅藻土薄層，以保護(hù)支持性介質(zhì)的毛細(xì)孔在過(guò)濾時(shí)不被微小的顆粒所堵塞。保護(hù)支持性介質(zhì)的毛細(xì)孔在過(guò)濾時(shí)不被微小的顆粒所堵塞。3.3.作為助濾劑。使形成的濾餅具有多孔隙，并降低濾餅的可作為助濾劑。使形成的

11、濾餅具有多孔隙，并降低濾餅的可壓縮性，提高過(guò)濾速度和延長(zhǎng)過(guò)濾操作的周期。壓縮性，提高過(guò)濾速度和延長(zhǎng)過(guò)濾操作的周期。第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)濾速度的強(qiáng)化過(guò)濾速度的強(qiáng)化（3 3）多孔固體介質(zhì)）多孔固體介質(zhì) 如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。常用于過(guò)濾含有少量如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。常用于過(guò)濾含有少量 微粒的懸浮液。微粒的懸浮液。過(guò)濾介質(zhì)種類繁多，過(guò)濾機(jī)型式多種多樣，濾漿的性質(zhì)及分過(guò)濾介質(zhì)種類繁多，過(guò)濾機(jī)型式多種多樣，濾漿的性質(zhì)及分離條件、目的各不相同，使得過(guò)濾介質(zhì)的選擇并非輕而易舉。離條件、目的各不相同，使得過(guò)濾介質(zhì)的選擇并非輕而易舉。正確選擇過(guò)濾介質(zhì)，一是靠經(jīng)驗(yàn)，二是靠實(shí)驗(yàn)。正確選擇過(guò)濾介質(zhì)，

12、一是靠經(jīng)驗(yàn)，二是靠實(shí)驗(yàn)。第一節(jié)第一節(jié) 過(guò)濾速度的強(qiáng)化過(guò)濾速度的強(qiáng)化01 ( 8 - 1 )d Vp Fd trlR(1)(1)懸浮液物理性質(zhì)的改變，如降低粘度、減少濾餅比阻和濾懸浮液物理性質(zhì)的改變，如降低粘度、減少濾餅比阻和濾餅層厚度（加入助濾劑和絮凝劑）。餅層厚度（加入助濾劑和絮凝劑）。(2)(2)改變過(guò)濾壓力差。在一定壓力差范圍內(nèi)，增大壓差對(duì)過(guò)濾改變過(guò)濾壓力差。在一定壓力差范圍內(nèi)，增大壓差對(duì)過(guò)濾有利，但當(dāng)壓差大于某一值后，繼續(xù)增大將使過(guò)濾速度減慢。有利，但當(dāng)壓差大于某一值后，繼續(xù)增大將使過(guò)濾速度減慢。第第 二二 節(jié)節(jié) 過(guò)過(guò) 濾濾 設(shè)設(shè) 備備第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備加壓過(guò)濾機(jī)、真空過(guò)濾

13、機(jī)在生物發(fā)酵工業(yè)中具有廣泛的用途。而加壓過(guò)濾機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)在生物發(fā)酵工業(yè)中具有廣泛的用途。而常壓過(guò)濾機(jī)由于過(guò)濾的推動(dòng)力太小，現(xiàn)代工業(yè)上較少采用。常壓過(guò)濾機(jī)由于過(guò)濾的推動(dòng)力太小，現(xiàn)代工業(yè)上較少采用。第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備 Plate shifter1500 x 1500 Filter Press 第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備降框、卸餅及洗刷濾布IFPIFP自動(dòng)板框壓濾機(jī)工作原理圖自動(dòng)板框壓濾機(jī)工作原理圖第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第二節(jié)

14、第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備2 2、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)： 過(guò)濾機(jī)的主要部分是一水平放置的回轉(zhuǎn)圓筒（轉(zhuǎn)鼓）。筒過(guò)濾機(jī)的主要部分是一水平放置的回轉(zhuǎn)圓筒（轉(zhuǎn)鼓）。筒的表面有孔眼，并包有金屬網(wǎng)和濾布。的表面有孔眼，并包有金屬網(wǎng)和濾布。 轉(zhuǎn)筒內(nèi)部用隔板分成互不相通的轉(zhuǎn)筒內(nèi)部用隔板分成互不相通的1818個(gè)扇形格，這些扇形格個(gè)扇形格，這些扇形格經(jīng)過(guò)空心主軸的通道和分配頭的固定盤上的小室相通。經(jīng)過(guò)空心主軸的通道和分配頭的固定盤上的小室相通。 分配頭的作用是使轉(zhuǎn)筒內(nèi)各個(gè)扇形格同真空系統(tǒng)和壓縮空分配頭的作用是使轉(zhuǎn)筒內(nèi)各個(gè)扇形格同真空系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)順次接通。氣系統(tǒng)順次接通。1 1、特點(diǎn)：將過(guò)濾、洗餅、吹干、卸餅分別在轉(zhuǎn)鼓

15、的一周轉(zhuǎn)動(dòng)、特點(diǎn)：將過(guò)濾、洗餅、吹干、卸餅分別在轉(zhuǎn)鼓的一周轉(zhuǎn)動(dòng)中完成。連續(xù)且濾餅阻力小。為恒壓恒速過(guò)濾過(guò)程。中完成。連續(xù)且濾餅阻力小。為恒壓恒速過(guò)濾過(guò)程。第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備（1 1）過(guò)濾區(qū)）過(guò)濾區(qū) 浸在懸浮液內(nèi)的各扇形格同真空管路接通，格內(nèi)為真空。浸在懸浮液內(nèi)的各扇形格同真空管路接通，格內(nèi)為真空。濾液透過(guò)濾布，被壓入扇形格內(nèi)，經(jīng)分配頭被吸出。而固體顆濾液透過(guò)濾布，被壓入扇形格內(nèi)，經(jīng)分配頭被吸出。而固體顆粒在濾布上則形成一層逐漸增厚的濾渣。粒在濾布上則形成一層逐漸增厚的濾渣。（2 2）洗滌吸干區(qū)域）洗滌吸干區(qū)域 當(dāng)扇形格離開(kāi)懸浮液進(jìn)入此區(qū)時(shí)，格內(nèi)仍與真空管路相通。當(dāng)扇形格離開(kāi)懸浮液進(jìn)

16、入此區(qū)時(shí)，格內(nèi)仍與真空管路相通。濾餅在此格內(nèi)將被洗滌并吸干，以進(jìn)一步降低濾餅中溶質(zhì)的含濾餅在此格內(nèi)將被洗滌并吸干，以進(jìn)一步降低濾餅中溶質(zhì)的含量。量。第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備3 3、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程：、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程： 在轉(zhuǎn)筒的回轉(zhuǎn)過(guò)程中，借分配頭的作用，每個(gè)過(guò)濾室相繼與在轉(zhuǎn)筒的回轉(zhuǎn)過(guò)程中，借分配頭的作用，每個(gè)過(guò)濾室相繼與分配頭的幾個(gè)室相接通，使過(guò)濾面形成以下幾個(gè)工作區(qū)。分配頭的幾個(gè)室相接通，使過(guò)濾面形成以下幾個(gè)工作區(qū)。（3 3）卸渣區(qū)）卸渣區(qū) 這個(gè)區(qū)與分配頭的這個(gè)區(qū)與分配頭的室相接通，在室相接通，在室通入壓縮空氣，壓縮空室通入壓縮空氣，壓縮空氣由筒內(nèi)向外，穿過(guò)濾布而將濾餅吹松，隨后由刮刀將濾餅清除。氣

17、由筒內(nèi)向外，穿過(guò)濾布而將濾餅吹松，隨后由刮刀將濾餅清除。（4 4）濾布復(fù)原區(qū)）濾布復(fù)原區(qū) 濾渣被刮落后，為了除去堵塞在濾布孔隙中的細(xì)微顆粒，壓縮濾渣被刮落后，為了除去堵塞在濾布孔隙中的細(xì)微顆粒，壓縮空氣通過(guò)分配頭的空氣通過(guò)分配頭的室進(jìn)入復(fù)原區(qū)的濾室，吹落這些顆粒使濾布復(fù)室進(jìn)入復(fù)原區(qū)的濾室，吹落這些顆粒使濾布復(fù)原，重新開(kāi)始下一循環(huán)的操作。原，重新開(kāi)始下一循環(huán)的操作。第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備動(dòng)盤固定在轉(zhuǎn)鼓軸頸上動(dòng)盤固定在轉(zhuǎn)鼓軸頸上與轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)。動(dòng)盤端面有一圈孔。每個(gè)與轉(zhuǎn)鼓同步旋轉(zhuǎn)。動(dòng)盤端面有一圈孔。每個(gè)孔與轉(zhuǎn)鼓上對(duì)應(yīng)的一個(gè)濾室相連

18、。閥座不轉(zhuǎn)動(dòng)孔與轉(zhuǎn)鼓上對(duì)應(yīng)的一個(gè)濾室相連。閥座不轉(zhuǎn)動(dòng)其內(nèi)側(cè)端面上開(kāi)有三其內(nèi)側(cè)端面上開(kāi)有三條弧形槽（濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽條弧形槽（濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽 ），分別），分別與外側(cè)的接管連通。閥座與動(dòng)盤貼合，各弧形槽順序與動(dòng)盤上的孔相與外側(cè)的接管連通。閥座與動(dòng)盤貼合，各弧形槽順序與動(dòng)盤上的孔相通，旋轉(zhuǎn)的濾室即可與固定的真空或壓縮空氣系統(tǒng)順序聯(lián)接，使過(guò)濾通，旋轉(zhuǎn)的濾室即可與固定的真空或壓縮空氣系統(tǒng)順序聯(lián)接，使過(guò)濾操作循環(huán)進(jìn)行。操作循環(huán)進(jìn)行。 110987654321817161514131112轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)動(dòng)盤動(dòng)盤定盤定盤f 槽槽h 槽槽g

19、 槽槽18格分成格分成6個(gè)工作區(qū)個(gè)工作區(qū)1區(qū)區(qū)(17格格)：過(guò)濾區(qū)；：過(guò)濾區(qū)；2區(qū)區(qū)(810格格)：濾液吸干區(qū)；：濾液吸干區(qū)；3區(qū)區(qū)(1213格格)：洗滌區(qū)；：洗滌區(qū)；4區(qū)區(qū)(14格格)：洗后吸干區(qū)；：洗后吸干區(qū)；5區(qū)區(qū)(16格格)：吹松卸渣區(qū)；：吹松卸渣區(qū)；6區(qū)區(qū)(17格格)：濾布再生區(qū)：濾布再生區(qū)。過(guò)濾區(qū)過(guò)濾區(qū)(12區(qū)區(qū))，f 槽槽; 洗滌區(qū)洗滌區(qū)(34區(qū)區(qū))，g槽槽 ;干燥卸渣區(qū)干燥卸渣區(qū)(56區(qū)區(qū))，h 槽槽;第二節(jié)第二節(jié) 過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾設(shè)備第第 三三 節(jié)節(jié)離離 心心 分分 離離 設(shè)設(shè) 備備第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備 離心分離是在液相非均勻體系中，利用離心力來(lái)達(dá)到液液分離心分

20、離是在液相非均勻體系中，利用離心力來(lái)達(dá)到液液分離，液固分離的方法，通稱為離心分離。分為離心沉降和離心離，液固分離的方法，通稱為離心分離。分為離心沉降和離心過(guò)濾。過(guò)濾。 離心機(jī)是在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，利用慣性離心力的作用，過(guò)離心機(jī)是在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，利用慣性離心力的作用，過(guò)濾、澄清懸浮液，或?qū)煞N輕重不同、互不溶解的液體分離的濾、澄清懸浮液，或?qū)煞N輕重不同、互不溶解的液體分離的設(shè)備。設(shè)備。 按作用原理分類按作用原理分類 過(guò)濾式過(guò)濾式: :（分離機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔并裝濾布（三足式）（分離機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上有孔并裝濾布（三足式） 沉降式沉降式: :（澄清機(jī)）：轉(zhuǎn)鼓壁上無(wú)孔無(wú)濾布（碟片式、管式）（澄清機(jī)

21、）：轉(zhuǎn)鼓壁上無(wú)孔無(wú)濾布（碟片式、管式） 第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁上有許多孔，供排出濾液用，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上鋪有過(guò)濾介質(zhì)，離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁上有許多孔，供排出濾液用，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上鋪有過(guò)濾介質(zhì)，過(guò)濾介質(zhì)為金屬絲底網(wǎng)和濾布組成。加入轉(zhuǎn)鼓的懸浮液隨轉(zhuǎn)鼓一同旋轉(zhuǎn)，過(guò)濾介質(zhì)為金屬絲底網(wǎng)和濾布組成。加入轉(zhuǎn)鼓的懸浮液隨轉(zhuǎn)鼓一同旋轉(zhuǎn)，懸浮液中的固體顆粒在離心力的作用下，沿徑向移動(dòng)被截留在過(guò)濾介質(zhì)懸浮液中的固體顆粒在離心力的作用下，沿徑向移動(dòng)被截留在過(guò)濾介質(zhì)表面，形成濾渣層；與次同時(shí)，液體在離心力作用下透過(guò)濾渣、過(guò)濾介表面，形成濾渣層；與次同時(shí)，液體在離心力作用下透過(guò)濾渣、過(guò)濾介質(zhì)和轉(zhuǎn)鼓壁上的孔被甩出

22、，從而實(shí)現(xiàn)固體顆粒與液體的分離質(zhì)和轉(zhuǎn)鼓壁上的孔被甩出，從而實(shí)現(xiàn)固體顆粒與液體的分離。第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備 離心分離因數(shù)：是離心機(jī)最重要的技術(shù)特性之一，是粒子離心分離因數(shù)：是離心機(jī)最重要的技術(shù)特性之一，是粒子在離心力場(chǎng)中所受到的離心力與重力之比。顯然，離心分離在離心力場(chǎng)中所受到的離心力與重力之比。顯然，離心分離因數(shù)愈高，離心沉降的速度愈大，所能分離的粒子也愈小。因數(shù)愈高，離心沉降的速度愈大，所能分離的粒子也愈小。是選擇離心機(jī)的依據(jù)。是選擇離心機(jī)的依據(jù)。 質(zhì)量為質(zhì)量為M（kg）的物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)其圓周速度為的物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)其圓周速度為v（m/s），），旋轉(zhuǎn)半徑為旋轉(zhuǎn)半徑為R（m），

23、），則產(chǎn)生的離心力為則產(chǎn)生的離心力為:Mv2FgR900( )2602pRnMRn2gR=M 離心分離因數(shù)：離心分離因數(shù)：M增加，增加，F(xiàn)增加；增加； R增加，增加，F(xiàn)增加；增加； n增加，增加，F(xiàn)增加顯著增加顯著f = =FMRn2900第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備管式離心機(jī)具有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)而高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，加長(zhǎng)轉(zhuǎn)鼓的管式離心機(jī)具有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)而高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓，加長(zhǎng)轉(zhuǎn)鼓的目的在于增加物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間。轉(zhuǎn)鼓的直徑小而目的在于增加物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間。轉(zhuǎn)鼓的直徑小而成倍提高其轉(zhuǎn)速，離心分離因數(shù)提高到成倍提高其轉(zhuǎn)速，離心分離因數(shù)提高到50000左右而不致使左右而不致使轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁產(chǎn)生過(guò)高的應(yīng)

24、力。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁產(chǎn)生過(guò)高的應(yīng)力。（ 1、特點(diǎn)、特點(diǎn)第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備管式轉(zhuǎn)筒中有三管式轉(zhuǎn)筒中有三片互成片互成120度角的長(zhǎng)條葉片。度角的長(zhǎng)條葉片。 2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 3、操作過(guò)程、操作過(guò)程輕重液因受到的慣性離心力的大小不同而分層。重液貼輕重液因受到的慣性離心力的大小不同而分層。重液貼近轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁，輕液則緊挨著重液。由于待分離液在壓近轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁，輕液則緊挨著重液。由于待分離液在壓力下連續(xù)進(jìn)入，管內(nèi)分層的液體得以連續(xù)向上流動(dòng)。輕力下連續(xù)進(jìn)入，管內(nèi)分層的液體得以連續(xù)向上流動(dòng)。輕液自近軸心的流出孔排出，而重液則自遠(yuǎn)軸心的流出孔液自近軸心的流出孔排出，而重液則自遠(yuǎn)軸心的流出孔排出。排出。第

25、三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備待分離的料液從轉(zhuǎn)筒底部以待分離的料液從轉(zhuǎn)筒底部以0.25-0.30106Pa的壓力通入，的壓力通入，葉片與轉(zhuǎn)筒同步旋轉(zhuǎn)，使料液迅速達(dá)到與轉(zhuǎn)筒相同的角葉片與轉(zhuǎn)筒同步旋轉(zhuǎn)，使料液迅速達(dá)到與轉(zhuǎn)筒相同的角速度。速度。管式離心機(jī)分兩種，一種是管式離心機(jī)分兩種，一種是GFGF型，用于處理乳濁液而進(jìn)行液一液型，用于處理乳濁液而進(jìn)行液一液分離操作，分離操作，輕重液流動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓上部各自的排液口排出，微量固體輕重液流動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓上部各自的排液口排出，微量固體沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上，待停機(jī)后人工卸出。沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上，待停機(jī)后人工卸出。另一種是另一種是GQGQ型，用于處理懸浮液而進(jìn)行液一固分離的

26、澄清操作。型，用于處理懸浮液而進(jìn)行液一固分離的澄清操作。密度較大的固體微粒逐漸沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成沉渣層，待停機(jī)后密度較大的固體微粒逐漸沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成沉渣層，待停機(jī)后人工卸出，澄清后的液相流動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓上部的排液口排出。人工卸出，澄清后的液相流動(dòng)到轉(zhuǎn)鼓上部的排液口排出。第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備GFX105血液分離型管式機(jī)血液分離型管式機(jī)GQ系列中藥澄清型管式分離機(jī)系列中藥澄清型管式分離機(jī)第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備碟片式離心機(jī)是在碟片式離心機(jī)是在1877年由瑞典的德拉閥斯所發(fā)明。它年由瑞典的德拉閥斯所發(fā)明。它是在管式離心機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展

27、起來(lái)的。在轉(zhuǎn)鼓中加入許是在管式離心機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在轉(zhuǎn)鼓中加入許多重迭的碟片，增大了沉淀面積，使顆粒的沉降距離縮多重迭的碟片，增大了沉淀面積，使顆粒的沉降距離縮短，分離效率大為提高。短，分離效率大為提高。 1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備 2、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)： .碟片的結(jié)構(gòu)是：碟片的結(jié)構(gòu)是：1.1.碟片用薄的碟片用薄的不銹鋼沖成；不銹鋼沖成；2.2.碟片呈圓臺(tái)碟片呈圓臺(tái)形；形；3.3.在碟片上開(kāi)在碟片上開(kāi)有對(duì)稱的孔。有對(duì)稱的孔。第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備 物料進(jìn)入離心分離機(jī)后，通過(guò)碟片上圓孔形成的垂直通道物料進(jìn)入離心分離機(jī)后，通過(guò)碟片上圓孔形成的垂直通道

28、進(jìn)入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)。懸浮液中的固體顆粒進(jìn)入碟片間的隙道，并被帶著高速旋轉(zhuǎn)。懸浮液中的固體顆粒因其有較大的質(zhì)量，向上層碟片的下表面運(yùn)動(dòng)，而后沿碟片下因其有較大的質(zhì)量，向上層碟片的下表面運(yùn)動(dòng)，而后沿碟片下表面向鼓壁方面下滑，澄清的液體則被迫反方向移動(dòng)而轉(zhuǎn)鼓中表面向鼓壁方面下滑，澄清的液體則被迫反方向移動(dòng)而轉(zhuǎn)鼓中心進(jìn)液管周圍的排液口排出。心進(jìn)液管周圍的排液口排出。 同樣對(duì)于乳濁液的分離，輕液沿中心向上流動(dòng)，重液沿周同樣對(duì)于乳濁液的分離，輕液沿中心向上流動(dòng)，重液沿周圍向下流動(dòng)而得到分離。圍向下流動(dòng)而得到分離。 3、操作過(guò)程、操作過(guò)程第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備10 機(jī)蓋機(jī)蓋

29、11 沉渣器沉渣器12 電機(jī)電機(jī) 13 制動(dòng)制動(dòng)14 齒輪齒輪15 操作水系統(tǒng)操作水系統(tǒng)16 空心缽軸空心缽軸.現(xiàn)代化的密閉式分離機(jī)現(xiàn)代化的密閉式分離機(jī)第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備 a. a.人工排渣的碟片離心機(jī)人工排渣的碟片離心機(jī) b.b.噴嘴排渣碟片式離心機(jī)噴嘴排渣碟片式離心機(jī) c.c.活門排渣碟片式離心機(jī)活門排渣碟片式離心機(jī) d.d.活門排渣的噴嘴碟片式離心機(jī)活門排渣的噴嘴碟片式離心機(jī) 4、排渣方式、排渣方式第三節(jié)第三節(jié) 離心分離設(shè)備離心分離設(shè)備第第 四四 節(jié)節(jié)膜膜 分分 離離 設(shè)設(shè) 備備第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備 1748年法國(guó)學(xué)

30、者年法國(guó)學(xué)者Abbe Nollet首次發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)水可以透過(guò)豬膀首次發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)水可以透過(guò)豬膀 胱進(jìn)入酒精中，但未引起重視；胱進(jìn)入酒精中，但未引起重視； 1854年，年，Graha發(fā)現(xiàn)透析現(xiàn)象以后，人們開(kāi)始重視膜的研發(fā)現(xiàn)透析現(xiàn)象以后，人們開(kāi)始重視膜的研 究；究； 1864年，年，Traube制造出第一張人造膜亞鐵氰化銅膜；制造出第一張人造膜亞鐵氰化銅膜； 1960年制備了第一張可成功用于海水脫鹽的醋酸纖維素反年制備了第一張可成功用于海水脫鹽的醋酸纖維素反 滲透膜；滲透膜； 1963年第一個(gè)膜滲析器的誕生開(kāi)創(chuàng)了膜分離技術(shù)的新紀(jì)年第一個(gè)膜滲析器的誕生開(kāi)創(chuàng)了膜分離技術(shù)的新紀(jì) 元；元； 最近最近20-30年來(lái)

31、得到了迅猛的發(fā)展，在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域及科研年來(lái)得到了迅猛的發(fā)展，在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域及科研 中得到大規(guī)模應(yīng)用，出現(xiàn)了各種有價(jià)值的微濾、超濾、納中得到大規(guī)模應(yīng)用，出現(xiàn)了各種有價(jià)值的微濾、超濾、納 濾和反滲透等分離膜。濾和反滲透等分離膜。第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備適用范圍廣；適用范圍廣； 膜分離過(guò)程通常在常溫下進(jìn)行，適于熱敏性生物工程產(chǎn)膜分離過(guò)程通常在常溫下進(jìn)行，適于熱敏性生物工程產(chǎn) 品的純化；品的純化； 不涉及相變，處理效率高，節(jié)能；不涉及相變，處理效率高，節(jié)能； 典型的物理分離過(guò)程，不外加化學(xué)試劑和添加劑，透過(guò)典型的物理分離過(guò)程，不外加化學(xué)試劑和添加劑，透過(guò) 液可循環(huán)使用，產(chǎn)品不受污染；液可循環(huán)

32、使用，產(chǎn)品不受污染； 有相當(dāng)好的選擇性，可在分離、濃縮的同時(shí)達(dá)到部分純有相當(dāng)好的選擇性，可在分離、濃縮的同時(shí)達(dá)到部分純 化；化； 膜分離技術(shù)分離裝置簡(jiǎn)單，占地面積小，系統(tǒng)集成容易；膜分離技術(shù)分離裝置簡(jiǎn)單，占地面積小，系統(tǒng)集成容易； 膜分離過(guò)程系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作容易，且易控制，便于維修，膜分離過(guò)程系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作容易，且易控制，便于維修， 有利于生產(chǎn)自動(dòng)化的推廣與普及。有利于生產(chǎn)自動(dòng)化的推廣與普及。膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備 膜分離是以選擇透過(guò)性膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)的推膜分離是以選擇透過(guò)性膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)的推動(dòng)力（如壓力差、濃度差、電位差、溫度差等）

33、作用下，動(dòng)力（如壓力差、濃度差、電位差、溫度差等）作用下，使原料中的某種組分選擇性地透過(guò)膜，從而達(dá)到分離、純使原料中的某種組分選擇性地透過(guò)膜，從而達(dá)到分離、純化或濃縮溶液的目的。化或濃縮溶液的目的。 實(shí)質(zhì)是小分子物質(zhì)透過(guò)膜，而大分子物質(zhì)或固體粒子實(shí)質(zhì)是小分子物質(zhì)透過(guò)膜，而大分子物質(zhì)或固體粒子被阻擋。被阻擋。 膜分離法可以用于液體或者氣體混合物的分離。膜分離法可以用于液體或者氣體混合物的分離。第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備常用膜分離法包括：常用膜分離法包括： 滲透、透析（滲透、透析（DS）、微濾（）、微濾（MF）、超濾（）、超濾（UF）、反滲透）、反滲透（RO）與氣體透過(guò)都是以壓力差為推動(dòng)力

34、的膜分離過(guò)程；）與氣體透過(guò)都是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程； 電滲析、隔膜電解以電位差為推動(dòng)力的分離技術(shù)。電滲析、隔膜電解以電位差為推動(dòng)力的分離技術(shù)。第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備滲透：溶劑透過(guò)膜，溶質(zhì)及固體粒子則被阻擋。滲透：溶劑透過(guò)膜，溶質(zhì)及固體粒子則被阻擋。 用一張半透膜將淡水和某種溶液隔開(kāi)，該膜只讓水分子通用一張半透膜將淡水和某種溶液隔開(kāi)，該膜只讓水分子通過(guò)，由于淡水和溶液存在濃度差，所以淡水中的水分子自發(fā)地過(guò)，由于淡水和溶液存在濃度差，所以淡水中的水分子自發(fā)地透過(guò)膜進(jìn)入溶液中，這種現(xiàn)象叫做滲透。透過(guò)膜進(jìn)入溶液中，這種現(xiàn)象叫做滲透。 高鹽高鹽溶液能

35、不斷通過(guò)半透膜汲取低鹽溶液中的水分，直到溶液能不斷通過(guò)半透膜汲取低鹽溶液中的水分，直到 兩邊達(dá)到平衡。兩邊水柱的高度差就產(chǎn)生了滲透壓。兩邊達(dá)到平衡。兩邊水柱的高度差就產(chǎn)生了滲透壓。第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備反滲透原理示意圖反滲透原理示意圖純水純水鹽水鹽水(a)滲透滲透反滲透膜反滲透膜純水純水鹽水鹽水(c)反滲透反滲透P純水純水鹽水鹽水(b)滲透平衡滲透平衡反滲透：在溶液一側(cè)施加大于滲透壓的壓力，則溶液中的水就反滲透：在溶液一側(cè)施加大于滲透壓的壓力，則溶液中的水就會(huì)透過(guò)半透膜，流向淡水一側(cè)，使溶液濃度增加，這種作用稱會(huì)透過(guò)半透膜，流向淡水一側(cè)，使溶液濃度增加，這種作用稱為反滲透。為反滲透

36、。第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備超濾：超濾：在一定的壓力作用在一定的壓力作用下，含有大分子和較小分子的混合下，含有大分子和較小分子的混合液流經(jīng)分離膜時(shí)，溶劑和小分子（如無(wú)機(jī)鹽）透過(guò)膜，而大液流經(jīng)分離膜時(shí)，溶劑和小分子（如無(wú)機(jī)鹽）透過(guò)膜，而大分子（分子量大于分子（分子量大于1000）被膜截留下來(lái)從而將溶液加以分離）被膜截留下來(lái)從而將溶液加以分離或濃縮的單元操作。或濃縮的單元操作。超濾膜的孔徑在超濾膜的孔徑在0.0010.02m之間。超濾法適用于分離或濃之間。超濾法適用于分離或濃縮直徑縮直徑150nm的生物大分子的生物大分子(蛋白質(zhì)、病毒等蛋白質(zhì)、病毒等)；微

37、濾膜孔徑為微濾膜孔徑為0.025-4m。微濾法適用于細(xì)胞、細(xì)菌和微粒子。微濾法適用于細(xì)胞、細(xì)菌和微粒子的分離，目標(biāo)物質(zhì)的大小范圍為的分離，目標(biāo)物質(zhì)的大小范圍為0.01m10m。 超濾和微濾都是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程。超濾和微濾都是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程。第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備超濾原理示意圖：超濾原理示意圖：第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備透析膜：孔徑透析膜：孔徑 510nm；應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)室生物大分子溶液脫鹽；生物大分子溶液脫鹽； 臨臨 床床血液透析血液透析透析：利用具有一定孔徑大小、高分子溶質(zhì)不能透過(guò)的親水膜透析：利用具有一定孔徑大小、高分子溶質(zhì)不能透過(guò)的親

38、水膜將溶液和透析液（水或緩沖液）分隔，在濃差作用下，溶液中將溶液和透析液（水或緩沖液）分隔，在濃差作用下，溶液中小分子和透析液中的水各自向相反的低濃度一側(cè)移動(dòng)的過(guò)程。小分子和透析液中的水各自向相反的低濃度一側(cè)移動(dòng)的過(guò)程。膜膜進(jìn)料進(jìn)料純化液純化液雜質(zhì)雜質(zhì)滲析液滲析液進(jìn)料進(jìn)料透析透析第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備靜靜脈脈濃縮透析液濃縮透析液透析用水透析用水廢液廢液透析器透析器 血液透析基本原理圖第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備電滲析：是利用離子交換膜和直流電場(chǎng)的作用，從水溶液和其電滲析：是利用離子交換膜和直流電場(chǎng)的作用，從水溶液和其他不帶電組分中分離帶電離子組分的一種電化學(xué)分離過(guò)程。他不帶電

39、組分中分離帶電離子組分的一種電化學(xué)分離過(guò)程。 原理：離子交換膜（膜表面和孔內(nèi)共價(jià)鍵含有離子交換基團(tuán)）原理：離子交換膜（膜表面和孔內(nèi)共價(jià)鍵含有離子交換基團(tuán)） 陽(yáng)離子交換膜：酸性陽(yáng)離子（如：磺酸基陽(yáng)離子交換膜：酸性陽(yáng)離子（如：磺酸基SO3-） 陰離子交換膜：堿性陰離子（如：季銨基陰離子交換膜：堿性陰離子（如：季銨基N+R3） 在電場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子交換膜選擇性透過(guò)陽(yáng)離子；陰離在電場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子交換膜選擇性透過(guò)陽(yáng)離子；陰離子交換膜選擇性透過(guò)陰離子子交換膜選擇性透過(guò)陰離子應(yīng)用：在工業(yè)上多用于海水和苦水的淡化以及廢水處理；應(yīng)用：在工業(yè)上多用于海水和苦水的淡化以及廢水處理； 作為生物分離技術(shù)，電滲析可用于

40、氨基酸和有機(jī)酸等生物作為生物分離技術(shù)，電滲析可用于氨基酸和有機(jī)酸等生物 小分子的分離純化小分子的分離純化 。第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備1C1C1C1C1C1CNaNaNaNaNaNa12345 陽(yáng)膜 陰膜陽(yáng)膜陰膜陰極陽(yáng)極濃縮室淡化室 濃縮室圖1339 電滲析過(guò)程原理示意圖第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備- - -+ +海水海水淡水淡水海水淡化海水淡化電滲析原理電滲析原理濃海水濃海水濃海水濃海水第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備 膜分離技術(shù)的核心是分離膜。膜分離技術(shù)的核心是分離膜。膜的類型：膜的類型：來(lái)源：天然膜，合成膜（無(wú)機(jī)材料膜，有機(jī)高分子膜）來(lái)源：天然膜，合成膜（無(wú)機(jī)材料膜，有機(jī)

41、高分子膜）膜的結(jié)構(gòu)：致密膜，多孔膜膜的結(jié)構(gòu)：致密膜，多孔膜膜斷面的物理形態(tài)：對(duì)稱膜，不對(duì)稱膜，復(fù)合膜膜斷面的物理形態(tài)：對(duì)稱膜，不對(duì)稱膜，復(fù)合膜膜的功能：離子交換膜、滲析膜、微孔過(guò)濾膜、超過(guò)濾膜的功能：離子交換膜、滲析膜、微孔過(guò)濾膜、超過(guò)濾 膜、反滲透膜、氣體滲透膜等膜、反滲透膜、氣體滲透膜等膜的形狀：平板膜，管式膜，中空纖維膜膜的形狀：平板膜，管式膜，中空纖維膜主要是纖維素的衍生物主要是纖維素的衍生物 ，有醋酸纖維、硝酸纖維和再生纖維，有醋酸纖維、硝酸纖維和再生纖維素等，使用時(shí)最高溫度和素等，使用時(shí)最高溫度和pH范圍有限。范圍有限。如醋酸纖維膜的截鹽能力強(qiáng)，常用作反滲透膜，使用溫度低于如醋酸纖

42、維膜的截鹽能力強(qiáng)，常用作反滲透膜，使用溫度低于40，pH36 。 天然高分子材料：天然高分子材料：市售膜的大部分為合成高分子膜，主要有聚砜、聚丙烯腈、聚市售膜的大部分為合成高分子膜，主要有聚砜、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚酰胺、聚烯類和含氟聚合物等。特點(diǎn)是耐高溫，適酰亞胺、聚酰胺、聚烯類和含氟聚合物等。特點(diǎn)是耐高溫，適用用pH范圍廣，耐氯能力強(qiáng)，可調(diào)節(jié)孔徑范圍寬，使用壽命較范圍廣，耐氯能力強(qiáng)，可調(diào)節(jié)孔徑范圍寬，使用壽命較長(zhǎng)長(zhǎng) 。如聚砜可用于制造超濾膜如聚砜可用于制造超濾膜 ，使用時(shí)最高溫度可達(dá)，使用時(shí)最高溫度可達(dá)7080，pH范圍在范圍在113，孔徑范圍約為，孔徑范圍約為120nm。 有機(jī)高分子材料

43、：有機(jī)高分子材料：第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備主要有陶瓷、微孔玻璃、不銹鋼和碳素等。無(wú)機(jī)膜的特點(diǎn)主要有陶瓷、微孔玻璃、不銹鋼和碳素等。無(wú)機(jī)膜的特點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高，耐高溫、耐化學(xué)試劑和耐有機(jī)溶劑，但缺是機(jī)械強(qiáng)度高，耐高溫、耐化學(xué)試劑和耐有機(jī)溶劑，但缺點(diǎn)是不易加工，造價(jià)較高。點(diǎn)是不易加工，造價(jià)較高。 如以陶瓷材料燒結(jié)而成的微濾膜最為常用，孔徑約在如以陶瓷材料燒結(jié)而成的微濾膜最為常用，孔徑約在0.1m左右。左右。無(wú)機(jī)材料：無(wú)機(jī)材料：第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備對(duì)稱膜：對(duì)稱膜： 膜兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)相同，且孔徑與孔徑分布也基膜兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)相同，且孔徑與孔徑分布也基本一致。對(duì)稱膜可以

44、是疏松的微孔膜或致密的均相膜，膜的本一致。對(duì)稱膜可以是疏松的微孔膜或致密的均相膜，膜的厚度大致在厚度大致在10200m范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。非對(duì)稱性膜：非對(duì)稱性膜： 同種材料。由致密的表皮層及疏松的多孔支撐層組成。同種材料。由致密的表皮層及疏松的多孔支撐層組成。膜上下兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)不同，致密層厚度約為膜上下兩側(cè)截面的結(jié)構(gòu)及形態(tài)不同，致密層厚度約為0.10.5m，支撐層厚度約為，支撐層厚度約為50150m。復(fù)合膜：復(fù)合膜： 復(fù)合膜實(shí)際上也是一種具有表皮層的非對(duì)稱性膜，但表皮層復(fù)合膜實(shí)際上也是一種具有表皮層的非對(duì)稱性膜，但表皮層材料與用作支撐層的對(duì)稱或非對(duì)稱性膜的材料不同。材料與用作支撐層的對(duì)稱或

45、非對(duì)稱性膜的材料不同。 第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備鋁膜鋁膜納米管膜納米管膜聚酰胺轉(zhuǎn)相膜聚酰胺轉(zhuǎn)相膜第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備非對(duì)稱膜非對(duì)稱膜對(duì)稱膜對(duì)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) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備對(duì)稱膜對(duì)稱膜 不對(duì)稱膜不對(duì)稱膜對(duì)稱膜對(duì)稱膜 不對(duì)稱膜不對(duì)稱膜第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備濃差極化現(xiàn)象濃差極化現(xiàn)象 當(dāng)溶液從膜面一側(cè)流過(guò)時(shí)，溶劑及小分子溶質(zhì)透過(guò)膜，大當(dāng)溶液從膜面一側(cè)流過(guò)時(shí)，溶劑及小分子溶質(zhì)透過(guò)膜，大分子的溶質(zhì)則在靠近膜面處被截留，并

46、不斷返回溶液主流中。分子的溶質(zhì)則在靠近膜面處被截留，并不斷返回溶液主流中。當(dāng)這一返回液體主流的速度低于大分子溶質(zhì)在膜面聚集的速度當(dāng)這一返回液體主流的速度低于大分子溶質(zhì)在膜面聚集的速度時(shí)，就逐漸在膜面上，行成一高濃度的被阻留的溶質(zhì)分子層。時(shí)，就逐漸在膜面上，行成一高濃度的被阻留的溶質(zhì)分子層。這就是濃差極化。這就是濃差極化。 隨著濃差極化愈來(lái)愈嚴(yán)重，膜的濾出速度也愈來(lái)愈低隨著濃差極化愈來(lái)愈嚴(yán)重，膜的濾出速度也愈來(lái)愈低 。第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備濃差極化的改進(jìn)措施：濃差極化的改進(jìn)措施：降低壓力，降低溶質(zhì)在料液中的濃度，降低壓力，降低溶質(zhì)在料液中的濃度，采用錯(cuò)流過(guò)濾、加大流速等。采用錯(cuò)流過(guò)濾

47、、加大流速等。錯(cuò)流過(guò)濾：料液的流動(dòng)方向與膜面平行，流動(dòng)的剪切作用可大錯(cuò)流過(guò)濾：料液的流動(dòng)方向與膜面平行，流動(dòng)的剪切作用可大大減輕濃度極化現(xiàn)象或凝膠層厚度，使透過(guò)通量維持在較高水大減輕濃度極化現(xiàn)象或凝膠層厚度，使透過(guò)通量維持在較高水平。平。 第四節(jié)第四節(jié) 膜分離設(shè)備膜分離設(shè)備（一）板式膜過(guò)濾器（一）板式膜過(guò)濾器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：類似于板框式過(guò)濾機(jī)。類似于板框式過(guò)濾機(jī)。由濾板、膜和支撐板交替重疊組成。由濾板、膜和支撐板交替重疊組成。所用的膜為平板式，厚度為所用的膜為平板式，厚度為50500m，將其固定在支撐材料上，將其固定在支撐材料上，支持物呈多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)流體阻力很支持物呈多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)流體阻力很小。小。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積比管