第二章 水和空氣處理

1、第二章 水和空氣處理第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)酵用水的來源及改良發(fā)酵用水的來源及改良第二節(jié)第二節(jié) 空氣中微生物的分布及發(fā)酵用空氣要求空氣中微生物的分布及發(fā)酵用空氣要求第三節(jié)第三節(jié) 空氣除菌的原理及工藝空氣除菌的原理及工藝第一節(jié) 發(fā)酵用水的來源及改良一、發(fā)酵用水的來源自來水自來水 地表水地表水 地下水地下水自來水l 自來水：是將地表水或地下水經(jīng)過人工沉淀、過濾、消毒等工藝處理后,達(dá)到GB5749 - 85 國家標(biāo)準(zhǔn)的水。l 特點：自來水含有有機物少，但有些地區(qū)自來水硬度高，另外,在人工沉淀后殘留相當(dāng)量的余氯,甚至?xí)休^濃的漂白粉味道。 地表水l 地表水：由大氣降水到地面而匯集而成的水，包括河流水、湖泊水、

2、池塘水(除海水)。l 特點：由于受工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)藥殘留物及自身對地表鹽層的溶解的影響，這類水中含有大量的泥砂、膠體、有機物、鹽類及微生物，甚至含有大量有毒、有害物質(zhì)。 地下水l 地下水：是由地表水滲透的地下匯集而成的水，是許多酒廠工藝用水的主要來源。l 特點：這類水的懸浮物和膠體含量較少，但是含鹽量普遍較高，溶解性總固體較多。由于地下水對地下礦藏的沖刷、溶解，因此地下水含有鐵、錳及其它重金屬離子的現(xiàn)象較為普遍 。 二、水質(zhì)對發(fā)酵工藝的影響l 水作為培養(yǎng)基中最大的組成成分，它的含量不僅會對微生物生長造成影響， 而且，其中含有的多種金屬離子、硬度以及微生物等都會對發(fā)酵產(chǎn)生明顯的作用。l 1

3、、發(fā)酵用水硬度的影響水的硬度：水中所含鈣離子、鎂離子和水中存在的碳酸根離子、硫酸根離子、氯離子、硝酸根離子所形成鹽類的質(zhì)量濃度稱為水的硬度。分類：暫時硬度：碳酸鹽硬度，加熱可除。永久硬度：硫酸鹽硬度，不易去除。2、發(fā)酵用水離子濃度的影響l適量的無機離子保證了有益微生物的繁殖促進(jìn)了發(fā)酵。如：1.曲霉孢子沒有Mg2+就不能生長，曲料中缺少Mg2+時酶含量則顯著降低 。2.Ca2+能使淀粉酶不易被破壞。3.釀酒生化反應(yīng)中脂肪酸(乙酸、己酸等) 的形成需要HCO3-、Mn2+來催化 。4.曲霉孢子的形成和菌體的生長都需要磷酸鹽的存在。 l 選擇水源或?qū)λ奶幚聿划?dāng),也能對發(fā)酵產(chǎn)物（白酒）起反面作用。如

4、：(1)水中含鈣、鎂鹽過多,會引起酒沉淀并產(chǎn)生苦味；(2)水中含鐵過多使酒帶鐵腥味；(3)銅離子過高時酒會顯藍(lán)色；(4)氯離子濃度過高呈咸味；(5)銅離子、鋅離子過量時,具有收斂性苦味；(6)水中Na+ 、K+ 含量過高,使酒變得粗糙； (7)Fe2+ 含量過高,使酒帶黃色,酒呈鐵腥味； 選擇水源或?qū)λ奶幚聿划?dāng),也能對發(fā)酵產(chǎn)物（白酒）起反面作用。如：(8)Mn2+ 是許多酶的輔基,能促進(jìn)蛋白質(zhì)的活性,過多能攪亂酒的正常發(fā)酵(9)Pb4+ 、Cr3+ 、Zn2+ 都是金屬離子,是酵母的毒素。過量使酶失活,酵母不能正常的生長、繁殖、發(fā)酵；(9)Cl-具有強烈的咸味,適量能使酒豐滿、爽口、柔和,過

5、量能引起酵母早衰,使發(fā)酵不完全,酒味粗糙；(10)NO2- 、NO3- 是致癌物質(zhì),也是酵母的強烈毒素,使酵母改變遺傳,發(fā)酵性能降低,影響正常發(fā)酵；(11)F- 過高,抑制酵母生長,對發(fā)酵不利。3、發(fā)酵用水衛(wèi)生指標(biāo)的影響l 發(fā)酵用水的主要衛(wèi)生指標(biāo)有：1. 亞硝酸鹽、氰化物、重金屬、硫化物、砷化物等。2. 微生物三、發(fā)酵用水的改良與處理l 一般而言天然的地下水或城市自來水很多情況下都不能直接作為發(fā)酵用水，均需要通過物理或化學(xué)的方法進(jìn)行改良處理，以控制水的硬度和離子濃度等影響發(fā)酵的重要指標(biāo)。l 發(fā)酵用水的處理通常有以下幾種方法：l 酸法、石膏或氯化鈣法、電滲析法、反滲透法、石灰水法、離子交換法。3

6、.1 離子交換法l 是白酒廠普遍采用的水處理方法。l 使用離子交換樹脂與水中的陰、陽離子進(jìn)行交換即可反應(yīng)吸附水中的各種離子。再以酸、堿溶液沖洗等再生法將離子交換樹脂上的鈣鎂等離子洗脫后，可繼續(xù)使用。l 特點：此種方法的優(yōu)點是生產(chǎn)費用低，膜使用壽命長，除鹽效果好，缺點是耗電量大，設(shè)備投資費用高，不能除去非離子態(tài)雜質(zhì)。3.1 離子交換法離子交換系統(tǒng)離子交換系統(tǒng)3.1 離子交換法固定床離子交換器固定床離子交換器3.1 離子交換法移動床離子交換器移動床離子交換器3.1 離子交換法流動床離子交換器流動床離子交換器3.2 反滲透法l 反滲透膜是由適當(dāng)親水基團(tuán)的多孔材料組成。在鹽溶液中, 膜表面有選擇性吸附

7、能力, 即吸附水分子而排斥鹽分子, 這樣就在膜和溶液界面上形成了一個純水層, 在反滲透壓力推動作用下, 此水層的純水通過膜的毛細(xì)作用而連續(xù)不斷地流出 。l 特點：反滲透膜的分離屬純物理過程, 無相的變化, 對水中微粒、懸浮物、小分子有機物和微生物能完全去除, 對無機鹽類雜質(zhì)的去除率一般在96% 以上。l 用反滲透膜脫鹽比一般離子交換和蒸餾法具有更高的效率和經(jīng)濟性。3.2 反滲透法反滲透膜反滲透膜3.2 反滲透法反滲透水處理設(shè)備反滲透水處理設(shè)備3.2 反滲透法反滲透水處理設(shè)備反滲透水處理設(shè)備3.3 電滲析法l 電滲析法是膜分離技術(shù)中的一種,在直流電場的作用下,使水中的陰、陽離子定向移動,并利用電

8、滲析陰陽膜對陰、陽離子的選擇透過性,達(dá)到水中陰、陽離子分離,使水軟化的目的。l 特點：設(shè)備成本適中,耗電量較少,適用于含鹽量不高的水。l 對于含鹽量過高的水,處理較為困難;無法處理水中不帶電的顆粒雜質(zhì)；脫鹽不完全,處理后水中還含有較多的鹽分。 3.3 電滲析法電滲析水處理設(shè)備電滲析水處理設(shè)備3.3 電滲析法電滲析海水淡化器電滲析海水淡化器3.4 沙濾l 沙濾設(shè)備是一陶瓷缸或水泥池，兩面分別鋪上多層卵石、棕墊、木炭、粗沙和細(xì)沙等而成（沙子要用稀鹽酸處理并洗凈后才用）。渾濁水通過濾層后，沙子濾去懸浮物，木炭可吸附一些不良?xì)馕逗透∮紊锏取?l 特點：價低，濾速快，適于粗濾。此法只能除去水中微生物及

9、部分有機雜質(zhì)，對于水中溶解鹽類、分子態(tài)雜質(zhì)不起過濾作用。易脫沙，不易清潔。3.4 沙濾沙濾棒沙濾棒3.5 煮沸l(wèi) 含有碳酸鈣或碳酸鎂的硬水，經(jīng)煮沸后，可分別轉(zhuǎn)化為難溶于水的碳酸鈣或碳酸鎂，使水的硬度降低，同時也達(dá)到殺菌的目的。 l 特點：簡單易行，無需復(fù)雜工序，l 耗熱量大，且煮沸過的水要經(jīng)沉 淀、過濾才能使用。3.6 活性炭吸附處理l 活性炭表面及內(nèi)部布滿平均孔徑為2-5nm的微孔，能將水中的細(xì)微粒子等雜質(zhì)吸附，再采用過濾的方法將活性炭與水分離。l 特點：水中的各種有機物、細(xì)菌、顏色、微生物、余氯 、臭味及部分重金屬離子都能被吸附。 廣泛應(yīng)用在除去水中有機雜質(zhì)和水中分子態(tài)膠體微細(xì)顆粒雜質(zhì)，多

10、用于電滲析法和離子交換法的預(yù)處理。3.6 活性炭吸附處理活性炭吸附過濾設(shè)備活性炭吸附過濾設(shè)備3.7 微孔膜過濾l 微孔膜是一種固定型的深層過濾裝置，濾膜精度可達(dá)0.1-0.45nm，能適用于各種微粒過濾要求。l 特點：濾材薄，孔徑小、均勻面積大，阻力小，速度快截留能力強，不易脫落，適于精濾，除菌，應(yīng)用廣。而對水中的可溶性離子不能起到過濾作用 ，孔徑小，容易堵塞，膜穩(wěn)定性不佳。微孔濾膜微孔濾膜3.7 微孔膜過濾內(nèi)裝微孔濾膜內(nèi)裝微孔濾膜 進(jìn)液口進(jìn)液口 出液口出液口3.7 微孔膜過濾3.8 超濾l 超濾是利用膜表面的微孔結(jié)構(gòu)對物質(zhì)進(jìn)行選擇性的分離過程。當(dāng)液體混合物在一定的壓力下流經(jīng)膜表面時，溶劑及小

11、分子透過膜大分子被截留實現(xiàn)分離、濃縮或凈化。l 特點：能有效地截留水中大部分膠體、大分子化合物、熱源和細(xì)菌類雜質(zhì)，但不能去除低分子量的鹽分。超濾一般設(shè)置在除鹽設(shè)備后面，但為提高電滲析、反滲透的除鹽效果，也可以在除鹽處理前加一級超濾。3.8 超濾第二節(jié)第二節(jié) 空氣中微生物的分布及發(fā)酵空氣中微生物的分布及發(fā)酵用空氣要求用空氣要求一、空氣中微生物的分布一、空氣中微生物的分布二、發(fā)酵用空氣的要求二、發(fā)酵用空氣的要求三、空氣中微生物采樣與測定方法三、空氣中微生物采樣與測定方法 好氣性微生物的培養(yǎng)占微生物產(chǎn)品的生產(chǎn)的絕大部分，好氣性微生物的培養(yǎng)占微生物產(chǎn)品的生產(chǎn)的絕大部分，所需氧氣均來源于空氣。所需氧氣均

12、來源于空氣。 除菌與除油和除水等處理過程，構(gòu)成了一個空氣處理系統(tǒng)。除菌與除油和除水等處理過程，構(gòu)成了一個空氣處理系統(tǒng)。它是發(fā)酵工程中的一個重要環(huán)節(jié)。它是發(fā)酵工程中的一個重要環(huán)節(jié)。 空氣中不僅有各種各樣的微生物，還含有大量的水份，空氣中不僅有各種各樣的微生物，還含有大量的水份，油份以及灰塵顆粒等，這些物質(zhì)如果進(jìn)入到培養(yǎng)基中，勢必油份以及灰塵顆粒等，這些物質(zhì)如果進(jìn)入到培養(yǎng)基中，勢必對微生物發(fā)酵造成不利的影響對微生物發(fā)酵造成不利的影響 過濾除菌是發(fā)酵工業(yè)中經(jīng)濟而實用的空氣除菌方法，該方過濾除菌是發(fā)酵工業(yè)中經(jīng)濟而實用的空氣除菌方法，該方法采用定期滅菌的介質(zhì)來阻截空氣中的微生物獲得無菌空氣，法采用定期滅

13、菌的介質(zhì)來阻截空氣中的微生物獲得無菌空氣，常用介質(zhì)有棉花、活性炭、玻璃纖維、有機或無機燒結(jié)材料等。常用介質(zhì)有棉花、活性炭、玻璃纖維、有機或無機燒結(jié)材料等。一一.空氣中的微空氣中的微生物生物 空氣中微生物的含量和種類，隨地區(qū)、海拔、季節(jié)、空氣空氣中微生物的含量和種類，隨地區(qū)、海拔、季節(jié)、空氣中塵埃多少以及人類活動情況而異。中塵埃多少以及人類活動情況而異。 一般寒冷的北方比暖和、潮濕的南方含菌量少；雨后的空氣比一般寒冷的北方比暖和、潮濕的南方含菌量少；雨后的空氣比雨前的空氣含菌量少；海拔愈高含菌量愈少；農(nóng)村比工業(yè)城市空氣雨前的空氣含菌量少；海拔愈高含菌量愈少；農(nóng)村比工業(yè)城市空氣含菌量少；地面又比高

14、空含菌量多含菌量少；地面又比高空含菌量多. 空氣中的微生物以細(xì)菌、芽孢和真菌的孢子較多，也有酵母、空氣中的微生物以細(xì)菌、芽孢和真菌的孢子較多，也有酵母、霉菌、放線菌和噬菌體。霉菌、放線菌和噬菌體。二、發(fā)酵用空氣無菌程度的要求二、發(fā)酵用空氣無菌程度的要求 各種不同的發(fā)酵過程，對空氣無菌程度的要求也不同。影響因素是比較復(fù)雜的，需要根據(jù)具體情況而訂出具體的工藝要求。 一般按染菌機率為10-3來計算，即1000次發(fā)酵周期所用的無菌空氣只允許12次染菌。空氣中常見微生物種類及大小微生物寬/m長/m產(chǎn)氣桿菌1.01.51.02.5蠟狀芽孢桿菌1.32.08.125.8普通變形桿菌0.51.01.03.0地

15、衣芽孢桿菌0.50.71.83.3巨大芽孢桿菌0.92.12.010.0蕈狀芽孢桿菌0.61.61.613.6枯草芽孢桿菌0.51.11.64.8金黃色小球菌0.51.00.51.0酵母菌3.05.05.019.0病毒0.00150.2250.00150.28霉?fàn)罘种U菌0.61.61.613.6空氣除菌的必要性空氣除菌的必要性 以一個以一個50m3的發(fā)酵罐為的發(fā)酵罐為例，若裝料系數(shù)為例，若裝料系數(shù)為0.7，要，要求每立方米發(fā)酵液每分鐘通求每立方米發(fā)酵液每分鐘通氣氣0.8m3，培養(yǎng)周期，培養(yǎng)周期170h，那么每個周期需通氣量那么每個周期需通氣量2.86105 m3(500.7 0.8 170

16、60)，而每立，而每立方米大氣中約有方米大氣中約有103-104個微個微生物。生物。第三節(jié)第三節(jié) 空氣除菌的原理及工空氣除菌的原理及工藝技術(shù)藝技術(shù) 空氣的滅菌和除菌方法主要有以下幾種：空氣的滅菌和除菌方法主要有以下幾種：加熱滅菌加熱滅菌靜電除塵靜電除塵介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)過濾除菌輻射滅菌輻射滅菌1、原理、原理 射線、射線、X射線、射線、射線、射線、射線、紫外射線、紫外線、超聲波等從理論上講都能破壞蛋白線、超聲波等從理論上講都能破壞蛋白質(zhì)，破壞生物活性物質(zhì)，從而起到殺菌質(zhì)，破壞生物活性物質(zhì)，從而起到殺菌作用。作用。（一）、輻射滅菌（一）、輻射滅菌2、應(yīng)用范圍、應(yīng)用范圍 通常用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。通

17、常用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。3、缺點、缺點 殺菌效率較低，殺菌時間較長。一般要殺菌效率較低，殺菌時間較長。一般要結(jié)合甲醛蒸汽等來保證無菌室的無菌程結(jié)合甲醛蒸汽等來保證無菌室的無菌程度。度。（二）、（二）、加熱滅菌加熱滅菌 將空氣加熱至一定溫度，并維持一定時間，殺滅空氣中的微生將空氣加熱至一定溫度，并維持一定時間，殺滅空氣中的微生物?？諝庵械募?xì)菌芽孢在物?？諝庵械募?xì)菌芽孢在218維持維持24S，就被殺死。就被殺死。方法：蒸汽、電和空氣壓縮機產(chǎn)生的熱量，后一種方法比較經(jīng)濟。方法：蒸汽、電和空氣壓縮機產(chǎn)生的熱量，后一種方法比較經(jīng)濟?？諝膺M(jìn)口溫度為空氣進(jìn)口溫度為21C，出口溫度為，出口溫度為187198

18、C，壓力為，壓力為07MPa。（三）（靜）（三）（靜）電除塵電除塵1 1、原理、原理 利用靜電引力來吸附帶電粒子而利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵、除菌的目的。達(dá)到除塵、除菌的目的。2 2、優(yōu)點、優(yōu)點 阻力小，約阻力小，約1.013251.01325104Pa104Pa 染菌率低，平均低于染菌率低，平均低于10-1510-15 除水、除油的效果好除水、除油的效果好 耗電少耗電少3 3、缺點、缺點 設(shè)備龐大、一次性投資較大、設(shè)備龐大、一次性投資較大、捕集率尚嫌不夠，需要采取其它捕集率尚嫌不夠，需要采取其它措施。措施。 原理：原理：當(dāng)正極（鋼管）附近的電場強度大于當(dāng)正極（鋼管）附近的電場強度大

19、于1kVcm時，時，負(fù)極（導(dǎo)線）附近的電場強度更大，這時在負(fù)極周圍可出現(xiàn)放負(fù)極（導(dǎo)線）附近的電場強度更大，這時在負(fù)極周圍可出現(xiàn)放電現(xiàn)象，稱為電暈現(xiàn)象。結(jié)果使附近中性的空氣分子電離為帶電現(xiàn)象，稱為電暈現(xiàn)象。結(jié)果使附近中性的空氣分子電離為帶正電荷和負(fù)電荷的空氣離子，并分別向兩極運動。正電荷和負(fù)電荷的空氣離子，并分別向兩極運動。 當(dāng)帶有一定動能的空氣離子在向正負(fù)極運動過程中，遇到當(dāng)帶有一定動能的空氣離子在向正負(fù)極運動過程中，遇到空氣中的固體微粒（塵埃、微生物）及液體微粒（水霧、油空氣中的固體微粒（塵埃、微生物）及液體微粒（水霧、油霧），就會使它們也帶上電荷而分別向兩極移動。由于電離主霧），就會使它們

20、也帶上電荷而分別向兩極移動。由于電離主要是在負(fù)極周圍產(chǎn)生的，因此，負(fù)離子的移動距離比正離子長，要是在負(fù)極周圍產(chǎn)生的，因此，負(fù)離子的移動距離比正離子長，且因負(fù)離子的運動速度要比正離子大且因負(fù)離子的運動速度要比正離子大1.37倍左右，使大多數(shù)微倍左右，使大多數(shù)微粒帶有負(fù)電荷而向正極沉降，因此粒帶有負(fù)電荷而向正極沉降，因此正極稱為沉淀電極，負(fù)極稱正極稱為沉淀電極，負(fù)極稱為電暈電極。沉降至正極上的微粒要定期清除，以防降低絕緣為電暈電極。沉降至正極上的微粒要定期清除，以防降低絕緣性能和除霧效果。性能和除霧效果。（四）、（四）、介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)過濾除菌 高溫滅菌的介質(zhì)過濾層，空氣中的微生物等顆粒被阻截高溫

21、滅菌的介質(zhì)過濾層，空氣中的微生物等顆粒被阻截在介質(zhì)層。在介質(zhì)層。 加熱滅菌可以殺滅難以濾除的噬菌體。但蒸汽或電加熱加熱滅菌可以殺滅難以濾除的噬菌體。但蒸汽或電加熱的費用昂貴，無法處理大量空氣。的費用昂貴，無法處理大量空氣。目前，發(fā)酵工業(yè)上的空氣除菌幾乎都是采用介質(zhì)過濾除菌。目前，發(fā)酵工業(yè)上的空氣除菌幾乎都是采用介質(zhì)過濾除菌。 利用空氣壓縮熱滅菌，由于是干熱滅菌，必須維持一定利用空氣壓縮熱滅菌，由于是干熱滅菌，必須維持一定時間的高溫，使空氣溫度達(dá)到時間的高溫，使空氣溫度達(dá)到220左右，保溫左右，保溫15s。但該方但該方法需要消耗大量的能源。法需要消耗大量的能源。電除塵的除菌效率較低，一般只能作為

22、初步除菌。電除塵的除菌效率較低，一般只能作為初步除菌。二、二、 介質(zhì)過濾除菌介質(zhì)過濾除菌按過濾除菌機制不同而分為絕對過濾和深層介質(zhì)過濾。按過濾除菌機制不同而分為絕對過濾和深層介質(zhì)過濾?？紫缎∮诳紫缎∮?0.5um的微孔濾膜，濾除細(xì)的微孔濾膜，濾除細(xì)菌。菌。過濾除菌過濾除菌絕對過濾絕對過濾深層（介深層（介質(zhì)）過濾質(zhì)）過濾纖維狀（玻璃纖維等）或顆粒狀纖維狀（玻璃纖維等）或顆粒狀（活性炭）介質(zhì)（活性炭）介質(zhì)為過濾層，依靠靜為過濾層，依靠靜電、擴散、慣性和阻截等作用將細(xì)電、擴散、慣性和阻截等作用將細(xì)菌截留在濾層中。菌截留在濾層中。利用利用超細(xì)玻璃纖維、石棉板、燒結(jié)超細(xì)玻璃纖維、石棉板、燒結(jié)金屬板、聚四

23、氟乙烯金屬板、聚四氟乙烯等為介質(zhì)。等為介質(zhì)?？諝膺^濾器的功能空氣過濾器的功能 一個空氣過濾器的功能是從氣體中去除污染物一個空氣過濾器的功能是從氣體中去除污染物（微生物）以使達(dá)到所需的氣體的無菌程度（微生物）以使達(dá)到所需的氣體的無菌程度一一.絕對過濾絕對過濾 絕對過濾是利用介質(zhì)孔隙小于被濾除的微生物，當(dāng)空氣流絕對過濾是利用介質(zhì)孔隙小于被濾除的微生物，當(dāng)空氣流過介質(zhì)層后，空氣中的微生物被濾除。（也叫表面過濾）過介質(zhì)層后，空氣中的微生物被濾除。（也叫表面過濾） 它是采用很細(xì)小的纖維介質(zhì)制成，介質(zhì)它是采用很細(xì)小的纖維介質(zhì)制成，介質(zhì)空隙小于空隙小于0.5um，如如纖維素微孔濾膜纖維素微孔濾膜(孔徑與孔徑

24、與0.5um、厚度厚度 0.15mm)，硅酸硼纖維硅酸硼纖維微孔濾膜微孔濾膜(孔徑孔徑0.1um)，聚四氟乙烯微孔濾膜聚四氟乙烯微孔濾膜(孔徑孔徑0.2或或0.5um、孔率孔率80). 絕對過濾易于控制過濾后空氣質(zhì)量，節(jié)約能量和時間，絕對過濾易于控制過濾后空氣質(zhì)量，節(jié)約能量和時間，操作簡便。操作簡便。我國研制成功的微孔濾膜，有混合纖維素脂微孔濾膜和醋酸纖我國研制成功的微孔濾膜，有混合纖維素脂微孔濾膜和醋酸纖維素微孔濾膜。維素微孔濾膜。 醋酸纖維素膜熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性比混合纖維素膜好。醋酸纖維素膜熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性比混合纖維素膜好。經(jīng)過經(jīng)過 0.1MPa蒸汽滅菌蒸汽滅菌30min處理孔徑不變

25、形?？讖綖樘幚砜讖讲蛔冃巍？讖綖?.45um的的微孔濾膜，對細(xì)菌的過濾效率達(dá)微孔濾膜，對細(xì)菌的過濾效率達(dá)100。 在空氣過濾之前應(yīng)將空氣中的油、水除去，以提高微孔濾在空氣過濾之前應(yīng)將空氣中的油、水除去，以提高微孔濾膜的過濾效率和使用壽命。膜的過濾效率和使用壽命。 1976年，年，Hecker介紹了一種孔徑為介紹了一種孔徑為0.2um的的Fluoropore（TPFE）微孔濾膜，阻力小，疏水性好，不受水的影響而堵微孔濾膜，阻力小，疏水性好，不受水的影響而堵塞濾孔，耐塞濾孔，耐 125 蒸汽滅菌。有蝶式、單管式和折疊式等多種，蒸汽滅菌。有蝶式、單管式和折疊式等多種，殼體為不銹鋼，有四種不同規(guī)格，流

26、量最小為殼體為不銹鋼，有四種不同規(guī)格，流量最小為3m3min，最大最大為為3,000m3min，使用壽命使用壽命 8個月。個月。二二.介質(zhì)過濾介質(zhì)過濾（深層介質(zhì)過濾、深度介質(zhì)過濾）（深層介質(zhì)過濾、深度介質(zhì)過濾） 以棉花、玻璃纖維等以棉花、玻璃纖維等纖維材料纖維材料或或活性炭活性炭作為介質(zhì)填充成作為介質(zhì)填充成一定厚度的過濾層，或?qū)⒉ＡЮw維、聚四氟乙烯、金屬燒結(jié)一定厚度的過濾層，或?qū)⒉ＡЮw維、聚四氟乙烯、金屬燒結(jié)材料制成過濾層，其介質(zhì)間的空隙大于被濾除的塵?；蛭⑸牧现瞥蛇^濾層，其介質(zhì)間的空隙大于被濾除的塵?；蛭⑸?。當(dāng)空氣流過介質(zhì)濾層時，借助物。當(dāng)空氣流過介質(zhì)濾層時，借助慣性碰撞、阻截、靜電吸慣

27、性碰撞、阻截、靜電吸附、擴散等作用附、擴散等作用，將塵埃和微生物截留在介質(zhì)層內(nèi)，達(dá)到除，將塵埃和微生物截留在介質(zhì)層內(nèi)，達(dá)到除菌的目的。菌的目的。 介質(zhì)過濾的設(shè)備及操作費用低廉，適用于大量空氣的凈介質(zhì)過濾的設(shè)備及操作費用低廉，適用于大量空氣的凈化處理?；幚?。1.1.介質(zhì)過濾機理介質(zhì)過濾機理慣性碰撞作用慣性碰撞作用阻截作用阻截作用布朗擴散作用布朗擴散作用重力沉降作用重力沉降作用靜電吸附作用靜電吸附作用 是以大孔隙的介質(zhì)過濾層除去較小顆粒，這是一種滯留現(xiàn)是以大孔隙的介質(zhì)過濾層除去較小顆粒，這是一種滯留現(xiàn)象。這種滯留現(xiàn)象是由多種作用機制構(gòu)成的，主要有：象。這種滯留現(xiàn)象是由多種作用機制構(gòu)成的，主要有：

28、（1 1）慣性碰撞作用）慣性碰撞作用 當(dāng)微生物等顆粒物隨空氣以一定速度接近纖維時，氣當(dāng)微生物等顆粒物隨空氣以一定速度接近纖維時，氣流遇到纖維阻礙，會改變運動方向繞過纖維繼續(xù)前進(jìn)，而流遇到纖維阻礙，會改變運動方向繞過纖維繼續(xù)前進(jìn)，而顆粒物由于具有一定的質(zhì)量，借慣性作用而碰在纖維表面，顆粒物由于具有一定的質(zhì)量，借慣性作用而碰在纖維表面，并由于摩擦、粘附作用，被滯留在纖維表面上，這叫做并由于摩擦、粘附作用，被滯留在纖維表面上，這叫做慣慣性碰撞作用性碰撞作用。當(dāng)氣流達(dá)到一定速度時，它是介質(zhì)過濾除塵當(dāng)氣流達(dá)到一定速度時，它是介質(zhì)過濾除塵的主要作用。的主要作用。當(dāng)流體改變運動方向時，當(dāng)流體改變運動方向時，

29、慣性使顆粒慣性使顆粒 撞擊到濾材表撞擊到濾材表面并由于吸附力而停留面并由于吸附力而停留 當(dāng)流經(jīng)過濾介質(zhì)時流體必須沿當(dāng)流經(jīng)過濾介質(zhì)時流體必須沿彎曲通道行進(jìn)。彎曲通道行進(jìn)。 這將增加過這將增加過濾機制的有效性。濾機制的有效性。 （2 2）攔截捕集作用）攔截捕集作用 當(dāng)當(dāng)氣流速度低于臨界速度時氣流速度低于臨界速度時，在纖維周邊形成一層邊界，在纖維周邊形成一層邊界滯滯留區(qū)留區(qū)，滯留區(qū)內(nèi)的氣流速度更慢，滯留區(qū)內(nèi)的氣流速度更慢，顆粒不是因慣性碰撞而被滯顆粒不是因慣性碰撞而被滯留，而是由于摩擦、粘附作用而被滯留留，而是由于摩擦、粘附作用而被滯留，這種作用稱為攔截捕，這種作用稱為攔截捕集作用。集作用。在介質(zhì)過

30、濾除菌中，攔截捕集作用不是主要的。在介質(zhì)過濾除菌中，攔截捕集作用不是主要的。（3 3）布朗擴散作用）布朗擴散作用 小顆粒在流速很慢的氣流中產(chǎn)生的一種小顆粒在流速很慢的氣流中產(chǎn)生的一種不規(guī)則直線運動不規(guī)則直線運動，稱為，稱為布朗擴散運動。布朗擴散運動。這種運動使較小微粒凝聚為較大微粒，隨即可能產(chǎn)這種運動使較小微粒凝聚為較大微粒，隨即可能產(chǎn)生重力沉降或被介質(zhì)截留。微粒愈小，生重力沉降或被介質(zhì)截留。微粒愈小，分子運動分子運動的速度愈大?？諝獾乃俣扔??？諝饬魉俚蜁r，分子運動比較顯著，微小粒子被除去的機會增加；空氣流速低時，分子運動比較顯著，微小粒子被除去的機會增加；空氣流速大時，凝聚現(xiàn)象為慣性碰撞所

31、取代。流速大時，凝聚現(xiàn)象為慣性碰撞所取代。被隨機運動的氣體分子碰撞的顆粒被隨機運動的氣體分子碰撞的顆粒撞擊到過濾介質(zhì)上并被吸附截留撞擊到過濾介質(zhì)上并被吸附截留（4 4）重力沉降作用）重力沉降作用 當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒當(dāng)微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒即沉降，稱為重力沉降作用。即沉降，稱為重力沉降作用。對于小顆粒，只有當(dāng)流速對于小顆粒，只有當(dāng)流速很低時才起作用。這一作用對過濾除菌的影響很小。很低時才起作用。這一作用對過濾除菌的影響很小。（5 5）靜電吸附作用）靜電吸附作用 許多微生物和孢子都帶有電荷。許多微生物和孢子都帶有電荷。有人測定，枯草桿菌芽孢有人測定，枯

32、草桿菌芽孢有有70帶帶160負(fù)電單位，負(fù)電單位，15帶帶514正電單位，其余為中性。正電單位，其余為中性。 在介質(zhì)過濾系統(tǒng)中，哪一種過濾機制起主導(dǎo)作用，由顆粒性質(zhì)、在介質(zhì)過濾系統(tǒng)中，哪一種過濾機制起主導(dǎo)作用，由顆粒性質(zhì)、介質(zhì)性質(zhì)和氣流速度所決定，只有靜電吸引受塵?；蛭⑸锖徒橘|(zhì)介質(zhì)性質(zhì)和氣流速度所決定，只有靜電吸引受塵?；蛭⑸锖徒橘|(zhì)所帶電荷作用，不受其他外界因素影響。所帶電荷作用，不受其他外界因素影響。當(dāng)氣流速度小時，慣性碰當(dāng)氣流速度小時，慣性碰撞作用不明顯，以沉降和布朗運動現(xiàn)象為主，此時，除菌效率隨氣撞作用不明顯，以沉降和布朗運動現(xiàn)象為主，此時，除菌效率隨氣流速度增大而降低，當(dāng)氣流速度增大

33、到某值時，除菌效率最小，此流速度增大而降低，當(dāng)氣流速度增大到某值時，除菌效率最小，此速度稱為臨界速度。速度稱為臨界速度。當(dāng)氣流速度繼續(xù)增加，慣性碰撞代替沉降和布當(dāng)氣流速度繼續(xù)增加，慣性碰撞代替沉降和布朗運動，除菌效率隨著氣流速度增加而提高。朗運動，除菌效率隨著氣流速度增加而提高。 當(dāng)具有一定速度的氣流通過介質(zhì)時，由于摩擦作用而產(chǎn)生誘導(dǎo)當(dāng)具有一定速度的氣流通過介質(zhì)時，由于摩擦作用而產(chǎn)生誘導(dǎo)電荷，特別是纖維表面和用樹脂處理的纖維表面產(chǎn)生電荷電荷，特別是纖維表面和用樹脂處理的纖維表面產(chǎn)生電荷更顯著。更顯著。當(dāng)菌體所帶的電荷與介質(zhì)的電荷相反時，就發(fā)生靜電吸引作用。當(dāng)菌體所帶的電荷與介質(zhì)的電荷相反時，就

34、發(fā)生靜電吸引作用。2.2.介質(zhì)過濾效率介質(zhì)過濾效率 介質(zhì)過濾效率是指被介質(zhì)層捕集的塵埃顆粒數(shù)與空氣中原介質(zhì)過濾效率是指被介質(zhì)層捕集的塵埃顆粒數(shù)與空氣中原有顆粒數(shù)之比，即：有顆粒數(shù)之比，即：N N1 1、N N2 2為過濾前、后空氣中的塵埃顆粒數(shù)為過濾前、后空氣中的塵埃顆粒數(shù) 為為過濾效率，過濾效率，( () )P P為穿透率，即過濾后空氣中殘留顆粒數(shù)與原有顆粒數(shù)之比為穿透率，即過濾后空氣中殘留顆粒數(shù)與原有顆粒數(shù)之比當(dāng)進(jìn)口空氣顆粒數(shù)不同，而過濾后空氣中殘留顆粒數(shù)相同時，當(dāng)進(jìn)口空氣顆粒數(shù)不同，而過濾后空氣中殘留顆粒數(shù)相同時，這一公式就不適用。這一公式就不適用。六六.空氣預(yù)處理流程空氣預(yù)處理流程P5

35、3 過濾介質(zhì)必須在干燥條件下工作，才能保證除菌效率，因此空過濾介質(zhì)必須在干燥條件下工作，才能保證除菌效率，因此空氣需要預(yù)處理以除去油、水和較大的顆粒?？諝忸A(yù)處理流程的選擇氣需要預(yù)處理以除去油、水和較大的顆粒。空氣預(yù)處理流程的選擇應(yīng)圍繞著提高除菌效率。提高除菌效率的主要措施有以下幾方面：應(yīng)圍繞著提高除菌效率。提高除菌效率的主要措施有以下幾方面：（1 1）減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù)）減少進(jìn)口空氣的含菌數(shù) 其方法是：其方法是：加強生產(chǎn)場地的衛(wèi)生管理，減少生產(chǎn)環(huán)境空氣的含菌數(shù)；加強生產(chǎn)場地的衛(wèi)生管理，減少生產(chǎn)環(huán)境空氣的含菌數(shù)；正確選擇進(jìn)風(fēng)口，壓縮空氣站應(yīng)在生產(chǎn)車間的上風(fēng)向；正確選擇進(jìn)風(fēng)口，壓縮空氣站應(yīng)在生產(chǎn)

36、車間的上風(fēng)向；提高進(jìn)口空氣位置；提高進(jìn)口空氣位置；加強空氣壓縮前預(yù)處理。加強空氣壓縮前預(yù)處理。（2 2）設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。）設(shè)計和安裝合理的空氣過濾器，選用除菌效率高的過濾介質(zhì)。（3 3）設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，以達(dá)到除油、水和雜質(zhì)的目的。）設(shè)計合理的空氣預(yù)處理設(shè)備，以達(dá)到除油、水和雜質(zhì)的目的。（4 4）降低進(jìn)入空氣過濾器的空氣的相對濕度，保證過濾介質(zhì)在干）降低進(jìn)入空氣過濾器的空氣的相對濕度，保證過濾介質(zhì)在干燥狀態(tài)下工作。燥狀態(tài)下工作。 其方法是：其方法是：使用無油潤滑的空壓機；使用無油潤滑的空壓機；加強空氣冷卻和去油、水；加強空氣冷卻和去油、水；提高進(jìn)入

37、過濾器的空氣溫度，降低其相對濕度。提高進(jìn)入過濾器的空氣溫度，降低其相對濕度。 空氣預(yù)處理流程主要有以下幾種，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選用?？諝忸A(yù)處理流程主要有以下幾種，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選用。（1 1）將壓縮空氣冷卻至）將壓縮空氣冷卻至露點露點以上，使進(jìn)入過濾器的空氣相對濕度以上，使進(jìn)入過濾器的空氣相對濕度為為60607070以下，如下圖。這種流程適用于北方和內(nèi)陸氣候干燥以下，如下圖。這種流程適用于北方和內(nèi)陸氣候干燥地區(qū)。地區(qū)?！奥饵c露點” 未飽和空氣在保持水蒸氣分壓不變（即保持絕未飽和空氣在保持水蒸氣分壓不變（即保持絕對含水量不變）情況下降低溫度，使之達(dá)到飽對含水量不變）情況下降低溫度，使之達(dá)到飽和狀態(tài)時的溫度叫和狀態(tài)時的溫度叫“露點露點”。 溫度降至露點時，濕空氣中便有凝結(jié)水滴析出。溫度降至露點時，濕空氣中便有凝結(jié)水滴析出。 實際上就是氣體冷凝形成露或冷凝物時的溫度。實際上就是氣體冷凝形成露或冷凝物時的溫度。 濕空氣的露點