過濾,離心.ppt

1、固液分離的方法很多，生物工業(yè)中運用的方法有分離篩、重力沉分離篩、重力沉降、浮選分離、離心分離和過濾降、浮選分離、離心分離和過濾等。其中最常用的主要是過濾過濾和離心分離離心分離。過濾過濾不但是生物產(chǎn)品生產(chǎn)過程中傳統(tǒng)的單元操作，而且是目前工業(yè)生產(chǎn)中用于固液分離的主要方法。其操作是迫使液體通過固體支撐物或過濾介質(zhì)，把固體截留，從而達(dá)到固液分離的目的。離心分離離心分離是利用慣性離心力和物質(zhì)的沉降系數(shù)或浮力密度的不同而進(jìn)行的分離、濃縮等操作。離心分離對那些固體顆粒很小且黏度很大、過濾速度很慢、甚至難以過濾的懸浮液分離有效，對那些忌用助濾劑的懸浮液的分離，也能得到滿意的結(jié)果。一、過濾設(shè)備一、過濾設(shè)備過濾的

2、原理就是懸浮液通過過濾介質(zhì)時，固體顆粒與溶液分離。根據(jù)過濾機(jī)理不同，過濾又可分為澄清過濾澄清過濾和濾餅過濾濾餅過濾兩種。（1）澄清過濾澄清過濾 當(dāng)懸浮液通過過濾介質(zhì)時，固體顆粒被阻攔或吸附在濾層顆粒上，使濾液得以澄清。（2）濾餅過濾濾餅過濾 當(dāng)懸浮液通過濾介質(zhì)時，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就起到過濾作用，此時即可獲得澄清的濾液。過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)一般按照不同的過濾操作進(jìn)行分類。在澄清過濾中，所用的過濾介質(zhì)為硅藻土、砂、顆粒活性碳、玻璃珠、塑料顆粒等，填充于過濾器內(nèi)即構(gòu)成過濾層；也有用燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)金屬、粘合塑料及用金屬絲繞成的管子等組成的成型顆粒濾層。在澄清過濾中，過濾

3、介質(zhì)起著主要的過濾作用。在濾餅過濾中，過濾介質(zhì)為濾布，包括天然或合成纖維織布、金屬織布，及氈、石棉板、玻璃纖維紙、合成纖維等無紡布。在濾餅過濾中，懸浮液本身形成的濾餅起著主要的過濾作用。按照過濾推動力的差別，習(xí)慣上把過濾機(jī)分為常壓過濾機(jī)常壓過濾機(jī)、加壓過濾機(jī)加壓過濾機(jī)和真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)三種。VF 發(fā)酵液體積 Vp濾框容渣量K 濾框填充系數(shù) 0.6-0.85i 料液含濕渣的體積百分?jǐn)?shù)abc 長寬高 n 濾框數(shù)目A 過濾面積0.這種過濾機(jī)的主要元件是這種過濾機(jī)的主要元件是轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)鼓。其內(nèi)維持一定的。其內(nèi)維持一定的真空度真空度，與，與外界大外界大氣壓的壓差即為過濾推動力氣壓的壓差即為過濾推動力。在

4、過濾操作時，轉(zhuǎn)鼓下部浸沒于待處。在過濾操作時，轉(zhuǎn)鼓下部浸沒于待處理的料液中。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓以低速旋轉(zhuǎn)時理的料液中。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓以低速旋轉(zhuǎn)時(一般為一般為 )，濾液就，濾液就穿過過濾介質(zhì)而被吸入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔，而濾渣則被過濾介質(zhì)阻截，形成穿過過濾介質(zhì)而被吸入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔，而濾渣則被過濾介質(zhì)阻截，形成濾餅。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓繼續(xù)轉(zhuǎn)動，生成的濾餅依次被洗滌、吸干、刮刀卸餅濾餅。當(dāng)轉(zhuǎn)鼓繼續(xù)轉(zhuǎn)動，生成的濾餅依次被洗滌、吸干、刮刀卸餅。若濾布上預(yù)涂硅藻土層，則刮刀與濾布的距離以基本上不傷及硅。若濾布上預(yù)涂硅藻土層，則刮刀與濾布的距離以基本上不傷及硅藻土層為宜。最后通過再生區(qū)，壓縮空氣通過分配閥的藻土層為宜。最后通過再生區(qū)，壓縮空氣通過分配閥

5、的室進(jìn)入再室進(jìn)入再生區(qū)，吹落堵在濾布上微粒，使濾布再生。對于預(yù)涂硅藻土層或刮生區(qū)，吹落堵在濾布上微粒，使濾布再生。對于預(yù)涂硅藻土層或刮刀卸渣時要保留濾餅預(yù)留層的場合，則不用再生區(qū)。刀卸渣時要保留濾餅預(yù)留層的場合，則不用再生區(qū)。 min/6 . 21r在液相非均一系的分離過程中，利用離心力來達(dá)到液-液分離、液-固分離或液-液-固分離的方法統(tǒng)稱為離心分離。離心分離可分為三種形式離心沉降、離心過濾和超離心。（1）離心過濾 利用離心力并通過過濾介質(zhì)，在有孔轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)中分離懸浮液的操作；（2）離心沉降 利用固液兩相的相對密度差，在離心機(jī)無孔轉(zhuǎn)鼓或管子中進(jìn)行懸浮液的分離操作；（3）超離心 利用不同溶質(zhì)顆粒

6、在液體中各種部分分布的差異，分離不同相對密度液體的操作。前兩類設(shè)備從其形式來看，主要區(qū)別在于前者的轉(zhuǎn)鼓是無孔的，而后者的轉(zhuǎn)鼓是有孔的，并且采用過濾介質(zhì)，通常采用濾布作為過濾介質(zhì)。從作用原理上來看，兩者的分離原理也截然不同。離心分離是常用的分離發(fā)酵液的方法，與壓濾相比較，它具有分離心分離是常用的分離發(fā)酵液的方法，與壓濾相比較，它具有分離速度快，效率高，操作時衛(wèi)生條件好等優(yōu)點。離速度快，效率高，操作時衛(wèi)生條件好等優(yōu)點。離心過濾離心過濾1離心過濾原理離心過濾是將料液送入有孔的轉(zhuǎn)鼓并利用離心力場進(jìn)行過濾的過程，以離心力為推動力完成過濾作業(yè)，兼有離心和過濾的雙重作用。 R1R2R3H圖8-15 離心過濾

7、工作原理圖懸浮液濾液料液首先進(jìn)入裝有過濾介質(zhì)的裝鼓中，然后被加速到轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)速度，形成附著在轉(zhuǎn)鼓壁上的液環(huán)，與沉降式離心機(jī)一樣，粒子受到離心力而沉降，過濾介質(zhì)阻礙粒子通過，形成濾餅。懸浮液的固體顆粒截留而沉積下來，濾餅表面生成了澄液，該濾液透過濾餅層和過濾介質(zhì)向外排出。離心過濾一般分成三個階段離心過濾一般分成三個階段（1）濾餅形成濾餅形成 懸浮液進(jìn)入離心機(jī)，在離心機(jī)的作用下液體通過過濾面排出，濾渣形成濾餅，其過濾速度可按很壓過濾方程式計算。（2）濾餅壓縮濾餅壓縮 濾餅中的固體物質(zhì)逐漸排列緊密，空隙減小，空隙 間的液體逐漸排出，濾餅體積減小。這時過濾推動力為濾餅對液體的壓力和液體所受到的離心力。（

8、3）濾餅壓干濾餅壓干 此時濾餅層的結(jié)構(gòu)已經(jīng)排列地非常緊密，其毛細(xì)組織中的液體被進(jìn)一步排出。液體受到離心力和固體顆粒的壓力，由于越靠近轉(zhuǎn)鼓壁出處的壓力越大，所以越靠近轉(zhuǎn)鼓壁的濾餅越干。n離心過濾設(shè)備離心過濾設(shè)備12131110814756431215 圖8-16 人工卸料三足式離心機(jī)的結(jié)構(gòu)1-盤底 2-支足 3-緩沖彈簧 4-擺桿 5-轉(zhuǎn)鼓壁 6-轉(zhuǎn)鼓底 7-攔液板 8-機(jī)蓋 9-主軸 10-軸承座 11-制動器手把 12-外殼 13-電動機(jī) 14-制動輪 15-濾液出口離心沉降設(shè)備離心沉降設(shè)備1）管式高速離心機(jī)2）碟片式分離機(jī)3）臥螺離心機(jī) 離心力是物體作圓周運動時該物體上的其它物體以該物體為

9、非慣性離心力是物體作圓周運動時該物體上的其它物體以該物體為非慣性參考系所受到的慣性力。它以作圓周運動的物體為參考系，而這個參考系所受到的慣性力。它以作圓周運動的物體為參考系，而這個參考系是非慣性系，是不遵守牛頓第二定律的，以地面為參考系時參考系是非慣性系，是不遵守牛頓第二定律的，以地面為參考系時，其間的物體受到的加速度與作圓周運動的物體所受的加速度大小，其間的物體受到的加速度與作圓周運動的物體所受的加速度大小相等、方向相反。離心力指的就是這一加速度產(chǎn)生的力。所以離心相等、方向相反。離心力指的就是這一加速度產(chǎn)生的力。所以離心力與向心力的方向是相反的力與向心力的方向是相反的。向心力=質(zhì)量X角加速度

10、的平方X半徑2345 圖8-11 管式離心機(jī)1- 機(jī)架 2-分離盤 3-轉(zhuǎn)筒 4-機(jī)殼 5-擋板高位進(jìn)料重液輕液操作時，將待處理的料液在一定的壓力下由進(jìn)料管經(jīng)底部中心軸進(jìn)入鼓底，靠圓形擋板分散與四周，受到高速離心力作用而旋轉(zhuǎn)向上，輕液則位于轉(zhuǎn)筒的中央，呈螺旋形運轉(zhuǎn)，向上移動。重液相則靠近筒壁，至分離盤時，輕液相則沿輕液孔道進(jìn)入集液槽后排出收集。固體則在離心力場的作用下沉積于鼓壁上，達(dá)到一定數(shù)量后，停機(jī)人工除渣。重液輕液重液輕液液輕重液重液圖8-12 管式離心機(jī)分離盤管式高速離心機(jī)設(shè)備簡單，操作穩(wěn)定，分離純度高，可用于液-液分離和微粒較小的懸浮液分離，分離效果也較好，常用于微生物菌體和蛋白質(zhì)的分

11、離，但生產(chǎn)能力較低。 碟片式離心機(jī)是在1877年有瑞典的德拉伐氏所發(fā)明。它是在管式離心機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在轉(zhuǎn)鼓中加入許多重迭的碟片，使顆粒的沉降距離縮短，分離效率大為提高。碟式離心機(jī)一般具有堅固的外殼，底部凸出，與外殼鑄在一起，殼上有圓錐形蓋，由螺帽緊固在外殼上。 3 臥式螺旋卸料離心機(jī)臥式螺旋卸料離心機(jī)臥式螺旋卸料離心機(jī)是一種連續(xù)操作的分離設(shè)備，各工序在同一時間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行，不需要控制機(jī)構(gòu)，整個操作期間內(nèi)功率消耗是均勻而無波動的。這是一種效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用廣的離心機(jī)。臥式螺旋卸料離心機(jī)的轉(zhuǎn)動部分是由轉(zhuǎn)鼓和螺旋兩個部件組成的。轉(zhuǎn)鼓兩端水平支撐在軸承上，螺旋兩端用兩個止推軸承裝在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，螺

12、旋于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁間有微量間隙。轉(zhuǎn)鼓一段裝有三角皮帶輪，由電動機(jī)帶動，螺旋與轉(zhuǎn)鼓間用一差動變速器使二者維持約1%的轉(zhuǎn)差。料液由中心管加入，進(jìn)料位置約在螺旋的中部，其前面部分為沉降區(qū)，后面部分為甩干區(qū)。在離心力作用下，固形物被沉降在轉(zhuǎn)鼓壁上，液體由左側(cè)溢流孔排出，固體則由螺旋從大端推向小端，同時被甩干，落入外殼的排渣口排出。固體在甩干區(qū)可以洗滌。調(diào)節(jié)溢流擋板上溢流口的位置、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和進(jìn)料速度可以改變固形物的濕含量和液體的澄清度，生產(chǎn)能力也隨著進(jìn)料速度而改變。 離心液離心液-固分離的相關(guān)計算固分離的相關(guān)計算 例題例題 書書 p173 要求要求 ：會計算，知道公式意義。：會計算，知道公式意義。應(yīng)該是應(yīng)該是10（-6）而不是）而不是10（6） 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 Q :可以保證d50 的微粒全部沉淀的生產(chǎn)能力。生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 Q = 重力場的臨界微粒自由沉降速度重力場的臨界微粒自由沉降速度 離心機(jī)的當(dāng)量沉降面積離心機(jī)的當(dāng)量沉降面積重力場的臨界微粒自由沉降速度重力場的臨界微粒自由沉降速度 = Wg離心機(jī)的當(dāng)量沉降面積離心機(jī)的當(dāng)量沉降面積 = 不同離心機(jī)的公式不同離心機(jī)的公式離心沉降速度是隨著旋轉(zhuǎn)半徑的變化而變化，不是一個常數(shù)。這一點與重力沉降不同。微粒在離心沉降中是否能被沉降到桶壁上，取覺于其