生物分离原理及技术.doc

第二章 过滤 预处理的目的： 1、改变发酵液的物理性质，促进从悬浮液中分离固形物的速度，提高固液分离器的效率。 2、尽可能使产物转入便于后处理的某一项中，（多数为液相） 去除发酵液中部分杂质，以利于后续各步操作 预处理的方法： 1、加热 2、凝聚和絮凝 3、助滤剂上的吸附 凝聚指在投加的化学物质（如铝、铁的盐类或石灰等）作用下，胶体脱稳并使离子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程。凝聚剂的作用有：中和电荷、消除双电荷层、通过氢键或其他形式与离子结合而产生凝聚。 絮凝指使用絮凝剂（常为天然或合成的大分子量聚电解质）将胶体离子交联成网，形成 10mm大小絮凝团的过程。絮凝剂的主要作用起架桥作用。 凝聚：胶体粒子(10-100nm)中性盐促进下脱稳相互聚集成大粒子（1mm）机理：a 中和粒子表面电荷 b 消除双电层结构 絮凝：大分子聚电解质将胶体粒子交联成网状，形成絮凝团的过程（10mm） 机理：架桥作用 发酵液的带电现象： 通常发酵液中细胞或菌体带有负电荷，由于静电引力的作用使溶液中带相反电荷的粒于（即正离子）被吸附在其周围，在界面上形成了双电层。 但是这些正离子还受到使它们均匀分布开去的热运动的影响，具有离开胶粒表面的趋势，在这两种相反作用的影响下，双电层就分裂成两部分，在相距胶核表面约一个离子半径的stern平面以内，正离子被紧密束缚在胶核表面，称为吸附层或stern层；在stern平面以外，剩余的正离子则在溶液中扩散开去，距离越远，浓度越小，最后达到主体溶液的平均浓度，称为扩散层。这样就形成了扩散双电层的结构模型。 在不同的界面上就会形成不同的电位，胶核表面的电位φs是整个双电层的电位，Stern平面上的电位为φd，在滑移面上的电位为ζ,称ζ电位（或称电动电位）。这三种电位中只有ζ电位能实际测得，所以可以认为它是控制胶粒间电排斥作用的电位，用来表征双电层的特征，并作为研究凝聚机理的重要参数。 凝聚价或凝聚值： 在发酵液中加入具有高价阳离子的电解质，由于能降低ζ电位和脱除胶粒表面的水化膜，就能导致胶粒间的凝聚作用。电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值来表示，使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度（毫摩尔／升），称为凝聚价或凝聚值。 叔米-哈第法则： 反离子的价数越高，凝聚价就越小，即凝聚能力越强，阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为A13＋＞Fe3+ ＞H＋＞Ca2十＞Mg2+＞K+＞Na+＞Li+，常用的凝聚剂电解质有： Al2(SO4)3·18H20（明矾）；AlC13·6H2O；FeC13；ZnSO4；MgCO3等。 凝聚预处理方法： 高价无机离子的去除 蛋白质去除 硅藻土的用途： 1、作为深层过滤介质过滤悬浮液,多孔性及吸附性,加入到溶液中. 2、在扰性或刚性支持介质表面上预先形成硅藻土薄层(预涂层),形成毛细孔道并保护介质. 3、分散在悬浮液中的硅藻土形成的滤饼具有可压缩性,提高过滤速度并延长过滤操作周期. 过滤是将料液通过固体支持或者过滤介质时，使得固体物质从溶液中分离，对于好的定形的晶体，这是一种最直接的步骤。 悬浮液过滤：有滤渣层过滤、深层过滤和筛滤 3种方式。 ①滤渣层过滤：过滤初期过滤介质只能截留大的固体颗粒，小颗粒随滤液穿过过滤介质。在形成初始滤渣层后，滤渣层对过滤起主要作用，这时大、小颗粒均被截留，例如板框压滤机的过滤。 ②深层过滤：过滤介质较厚，悬浮液中含固体颗粒较少，且颗粒小于过滤介质的孔道。过滤时，颗粒进入后被吸附在孔道内，例如多孔砂滤器的过滤。 ③筛滤：过滤截留的固体颗粒都大于过滤介质的孔隙，过滤介质内部不吸附固体颗粒，例如转筒式过滤筛滤去污水中的粗粒杂质。在实际的过滤过程中，三种方式常常是同时或相继出现。 However the small size of microorganisms make filtration of fermentation beers or other biological solutions considerably more complicated. If we attempt to filter these beers using purely conventional technology, the filtration is often too slow to be practical. 根据推动力的不同可分为四类 （a）重力过滤 自然过滤 （b）加压过滤 板框过滤 （c）真空过滤 真空过滤器 （d）离心过滤 离心过滤器 过滤介质 1、无定形颗粒：颗粒活性炭、沙、无烟煤 2、成形颗粒：烧结金属、烧结塑料 3、非金属织物：尼龙、玻璃纤维 4、金属织物：不锈钢丝网 5、无纺品：纸、石棉 采用连续旋转真空过滤机进行过滤，整个过程包括哪