第三章 空气除菌2013.3.ppt

第三章 空气除菌 第一节 概述及空气除菌设备 一 空气除菌的意义： ? 发酵要求纯种培养 ? 空气中大量杂菌：103 - 104个/m3 空气微生物的分布： 干燥寒冷北方 温暖湿润南方， 高空 低空，农村 工业城市 微生物种类： 以细菌和细菌芽孢较多,也有酵母、霉菌和 病毒等 二 好气性发酵对空气无菌度的要求 工业设计要求: 10-3 概率意义: 经过1000次使用周期中有允许 一个杂菌通过 三 空气除菌的方法: 除去或杀灭 加热灭菌 静电吸附: 能耗小；捕获率低，空气需干燥 介质过滤除菌： 过滤介质: ? 棉花：阻力大，易受潮 活性炭：阻力小，但效率为棉花1/3,与棉花混合使用 玻璃纤维： 石棉滤板： 烧结材料： 相对过滤（深层过滤）：0.5-2.0 μm颗粒物除去 绝对过滤：d0.45 μm 重要：空气过滤器的尺寸 a.过滤器的直径D（决定了过滤面积） 过滤器的直径D＝ (4V/πvs )1/2 V－空气经过滤器时的体积流量（m3/s） vs－空容器截面的空气流速（m/s） （一般取0.1－0.3 m/s） b.有效过滤厚度(高度) 经验：上下棉花的厚度为总滤层厚度的 1/4－1/3,活性炭层占1/3－1/2 五 典型的过滤除菌空气净化流程 空气除菌的要求： 无菌、无尘、无油、无水、有压力 ? 1.一级压缩、两级冷却、两级分离、加热、除菌流程 2.高效前置过滤除菌流程 3.热空气加热冷空气的流程 空气过滤器 空气过滤设计流程（P54） 第二节 过滤除菌机制 重要概念： 绝对过滤：过滤介质孔隙小于微生物而进行的过滤方式。 微孔滤膜：0.1～0.5μm（细菌1μm左右） 深层过滤：一定厚度的过滤介质，孔径一般大于细菌，却能达到过滤细菌的效果。 深层过滤的机理 1.惯性碰撞滞留作用 2.阻拦滞留作用 3.布朗扩散作用 1.惯性碰撞滞留作用： 一定质量的颗粒随气流运动，由于惯性 力作用碰撞到纤维，摩擦、黏附作用被 停滞于纤维表面。 微生物等颗粒随空气以一定速度流动； 微生物惯性作用而离开气流碰在纤维表面上 临界气速 vc:气流速度低于此速，惯性碰撞滞留作用忽略 与纤维直径df，颗粒直径dp，颗粒密度ρ，气体物理性质有关 V vc 纤维的捕获效率(η1)随气流速度增大而增大，但流速过大易带走颗粒； V vc 颗粒惯性小, 惯性碰撞滞留作用忽略不计。 惯性碰撞滞留效率(η1) 2）阻拦滞留作用：当V vc 时，颗粒与纤维接触被阻拦滞留的现象。 颗粒质量很小，气流绕过纤维时颗粒仍随气流运动； 气流速度低时，在纤维周边形成一层边界滞留区，此区内气流速度更慢； 滞留区内的颗粒缓慢接近纤维，并与之接触，由于摩擦、粘着作用而被滞留。 阻拦滞留效率(η2) 主要决定于：颗粒直径dp （4）重力沉降作用 小颗粒，只有当气流速度很低时当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时，微粒就沉降。 空气的介质过滤除菌方面，这一作用小。 （5）静电吸附作用 一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦作用而产生诱导电荷 当菌体所带的电荷与介质的电荷相反时，就发生静电吸引作用。介质过滤除菌方面，这一作用小。 单个纤维的总捕获效率η＝η1+η2+η3 不同条件下的过滤作用机理不同 （1）气流速度 当气流速度小，惯性碰撞作用不明显，以沉降和布朗运动现象为主，除菌效率随气流速度增大而降低； 当气流速度增大到某值时，除菌效率最小，此速度除为临界速度。 当气流速度继续增加，惯性碰撞代替沉降和布朗运动，除菌效率随着气流速度增加而提高。 （2）颗粒大小 微粒在0.5μm以下时几乎无惯性碰撞现象。 第三节 空气过滤器的计算 一. 介质穿透率和过滤效率 穿透率：空气残留的颗粒数与空气中原有颗粒数之比 P= Ns/ N0 N0－空气中原有颗粒数 Ns－空气中残留的颗粒数 过滤效率：介质捕获的颗粒数与空气中原有颗粒数之比 η＝(N0-Ns)/ N0 ＝1-P 二. 对数穿透定律 1) 空气过滤时，颗粒数N随滤床厚度L的增加而递减。