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第四章 固－液分离技术 固-液分离技术 在制药生产企业中，为了回收物料，进行固-液分离操作。生物制药企业中，处理发酵液产品。 1.沉降法 颗粒在重力场或离心力场内，借自身的重力或离心力使之分离。 第一节 沉降技术 二、基本知识 影响沉降速度的因素 影响沉降的主要因素 （1）液体的性质 粘度在滞流沉降区内，由流体粘性引起的表面摩擦力占主要地位。在湍流区内，流体粘性对沉降速度已无明显影响，而是流体在颗粒后半部出现的边界层分离所引起的形体阻力占主要地位。在过渡区，则表面摩擦阻力和形体阻力都不可忽略。粘度一般随温度有显著变化，可以调节温度改变沉降速度。密度 沉淀颗粒与液体的密度差越大，沉降速度越快。 （2）颗粒的体积浓度 当颗粒的体积浓度小于0.2％时，各种沉降速度关系式的计算偏差在1％以内。当颗粒浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降，干扰沉降的速度比自由沉降要小。 （3）器壁效应 容器的壁面和底面会对沉降的颗粒产生曳力，使颗粒的实际沉降速度低于自由沉降速度。当容器尺寸远远大于颗粒尺寸时（例如100倍以上），器壁效应可以忽略。 （4）颗粒形状的影响 同一种固体物质，球形或近球形颗粒比同体积的非球形颗粒的沉降要快。同样的形状的颗粒，体积越大，密度越大，沉降速度越大。可以向悬浮液中加入电解质或絮凝剂，使微小颗粒聚集。 （5）搅拌的影响 重力沉降器中得搅拌粑，对沉降过程有一定作用。 沉降槽是利用颗粒重力沉降来提高悬浮液浓度、或澄清液体的一种重力沉降设备。常见的沉降槽有间歇式和连续式两类。 ①间歇式沉降槽 间歇式沉降槽构造简单，槽地通常是锥形或圆形结构。操作时，需要让被处理的悬浮液在槽内静置较长时间。 ②连续式沉降槽连续式沉降槽通常用于处理浓度不高、处理量大、颗粒尺寸较大的悬浮液。沉降槽与降尘室的沉降原理类似，其生产能力只与沉降面积有关，与沉降槽的高度无关。 降尘室是依靠重力沉降从气流中分离固体颗粒的设备，在生产中常用于气体的预除尘。 旋流分离器 1.旋风分离器是利用惯性离心力的作用从气流中分离出尘粒的设备 2.旋液分离器 用以分离以液体为主的悬浮液或乳浊液的设备。工作原理与旋风分离器大致相同。料液由圆筒部分以切线方向进入，作旋转运动而产生离心力，下行至圆锥部分更加剧烈。料液中的固体粒子或密度较大的液体受离心力的作用被抛向器壁，并沿器壁按螺旋线下流至出口（底流）。澄清的液体或液体中携带的较细粒子则上升，由中心的出口溢流而出。 优点是：（1）构造筒单，无活动部分；（2）体积小，占地面积也小；（3）生产能力大；（4）分离的颗粒范围较广。但分离效率较低。常采用几级串联的方式或与其他分离设备配合应用，以提高其分离效率。用于制碱和淀粉等工业。 碟片式沉降离心机 第二节 过滤技术 6.过滤速率基本方程 板框过滤机 加压叶滤机 ③当这些小孔凹槽7相对时，这几个小孔对应的连通管及相应的转筒表面与压缩空气吹气相连，压缩空气经连通管从内向外吹向滤饼，此为吹松。 ④随着转筒的转动，这些小孔对应表面上的滤饼又与刮刀相遇，被刮下。此为卸渣。继续旋转，这些小孔对应的又重新浸入滤浆中，这些小孔又与固定盘上的凹槽1相对，又重新开始一个操作循环。 ⑤每当小孔与固定盘两凹槽之间的空白位置（与外界不相通的部分）相遇时，则转筒表面与之相对应的段停止工作，以便从一个操作区转向另一操作区，不致使两区相互串通。 三足式离心机 活塞推料离心机 卧式刮刀卸料离心机 原悬浮液——滤浆， 通过过滤介质的液体——滤液, 截留在过滤介质上的固体颗粒堆积层——滤渣或滤饼. 过滤：在重力或压力作用下，利用多孔过滤介质，使液体通过而将固体颗粒截留，实现悬浮液的固-液分离。 一、概述 （1）深层过滤：颗粒尺寸远小于介质孔道尺寸，颗粒易进入介质孔道。但由于孔道弯曲细长，颗粒随流体流过曲折孔道时，在表面力和静电力的作用下附着在孔道壁上。故深层过滤并不在介质上形成滤饼，固体颗粒沉积于介质内部。深层过滤适合固体颗粒含量极少的悬浮液。如：水的净化，合成纤维纺丝液中除去固体物质。 1.过滤方法 （2）滤饼过滤：颗粒尺寸比介质的孔道大得多。过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧，过滤开始，可能有部分小颗粒进入并穿过孔道而不被截留，出现滤液混浊，随过滤进行，颗粒的架桥作用使介质孔径缩小形成有效的阻挡。颗粒在介质上逐步堆积成滤饼层，对其后的颗粒起截留作用，不断增厚的滤饼成为真正有效的过滤介质，穿过滤饼的液体则变为澄清的液体。 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 滤饼过滤 作用：滤液通过、截留颗粒，支撑滤饼。 2.过滤介质 特性：多孔、理化性质稳定、机械强度高、可反复使用。 工业上常见的过滤介质： ①织物介质：又称滤布，用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成，或由玻璃丝或金属丝织成。织物介质在工业上的应用最