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第七章 过滤与分离设备 概述 第一节 过滤速度的强化 第二节 过滤设备 第三节 离心分离设备 第四节 膜分离技术 概述 微生物发酵的悬浮液中，固体粒子的性质差异很大，且具有一定的可压缩性，使得分离较一般化工产品的分离更加困难。通常分离前先对悬浮液进行预处理，改变液体的物理性质，再选择适宜的分离手段和操作条件，达到分离的目的。 液一固分离过程常采用沉降和过滤两种操作来完成。沉降有重力沉降和离心沉降之分，过滤则有常压、加压、真空及离心过滤不同形式。 第一节 过滤速度的强化 提高过滤速度一方面可通过改变悬浮液的物理性质而促其分离，即对发酵液进行预处理；另一方面，选择适当的过滤介质和操作条件可实现此目的。 第一节 过滤速度的强化 一． 过滤介质的选择 1．过滤介质所能截留的固体粒子的大小 2．过滤介质的渗透性 1、 天然纤维滤布和合成纤维滤布 棉花纤维或合成纤维织成的滤布是工业上应用最广的过滤介质。 影响因素：纤维特性，耐热性，耐磨性，耐酸性等等。 2、 松散粉粒过滤介质 构成沙滤床的硅藻土 用法 1. 作为深层过滤介质过滤悬浮液。 2.在挠性或刚性支持性介质表面上欲先形成硅藻土薄层，以保护支持性介质的毛细孔在过滤时不被微小的颗粒所堵塞。 3.使形成的滤饼具有多孔隙，并降低滤饼的可压缩性，提高过滤速度和延长过滤操作的周期。 二 滤饼比阻 1. 滤饼比阻力的实验测定法 实验设备 滤饼比阻力 r0的测定方法 加压式真空过滤的实验室装置流程 2. r0与△P的关系及实验测定法 3 滤饼比阻力的异常性 三 过滤速度的强化 1．降低滤饼比阻力r0 如果不计滤布阻力的条件下，因此，能够显著降低r0的一切方法都可能成为加快过滤速度的有效措施。如添加电解质、絮凝剂、凝固剂等，还可以添加硅藻土等助滤剂。 2．降低滤液粘度μ 如果。滤液从滤饼的毛细孔道流过，它的粘度愈低，过滤阻力愈小。因此，可以对某些非热敏性液体采用提高温度的方法降低其粘度。 三 过滤速度的强化 3．降低悬浮液中悬浮固体的浓度x0 如果不计滤布阻力，即过滤速度与获得单位体积滤液所形成的滤饼体积成反比。因此，对同一浓度的发酵产物，应尽可能降低培养基配料浓度（如玉米粉、豆饼粉的浓度），但不能采用加水稀释降低悬浮液中悬浮固体的浓度x0的办法。 4．热处理 热处理能使蛋白质等胶体粒子变性凝固，使过滤速度大为提高。 5.关于提高过滤压力差ΔP是否是强化过滤的的好途径，要一分为二的看。在不计滤布阻力的条件下，对可压缩性滤饼，r0=f(ΔP)。因此，过滤速度不仅取决于ΔP，而且取决于r0=f(ΔP)的具体关系。发酵液滤饼是高度可压缩性的，在ΔP低于某一值时，提高过滤压力差ΔP，可以提高过滤速度，当ΔP超过这一值时，继续增加ΔP，r0几乎同倍数增加，故不会导致过滤速度的增加。所以在过滤发酵液体时，最忌一开始就加大ΔP，这样就会在滤布表面上形成一层紧密的滤饼层，使过滤速度很快就无可挽回地降低下来 第二节 过滤设备 按过滤推动力，可将过滤设备分为常压过滤机、加压过滤机和真空过滤机三类。常压过滤效率低，仅适用于易分离的物料，加压和真空过滤设备在生物工业中被广泛采用。 一、板框式及板式压滤机 二、真空过滤机 一、板框式及板式压滤机 板框式压滤机主要由许多滤板和滤框间隔排列而组成。 一、板框式及板式压滤机 板框式压滤机主要由许多滤板和滤框间隔排列而组成。 一、板框式及板式压滤机 板和框多做成正方形，角端均开有小孔，装合压紧后即构成供滤浆或洗水流通的孔道。 一、板框式及板式压滤机 框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成了容纳滤浆及滤饼的空间，滤板用以支撑滤布并提供滤液流出的通道。为此，滤板的两面制成沟槽，并分别与洗水孔道和滤出口相通。滤板又分为洗涤板与非洗涤板两种，其结构与作用有所不同。 一、板框式及板式压滤机 框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成了容纳滤浆及滤饼的空间，滤板用以支撑滤布并提供滤液流出的通道。为此，滤板的两面制成沟槽，并分别与洗水孔道和滤出口相通。滤板又分为洗涤板与非洗涤板两种，其结构与作用有所不同。 一、板框式及板式压滤机 每台板框压滤机有一定的总框数，其数目由生产能力和悬浮液固体浓度确定，最多可达60个，需要框数少时，可插入盲板以切断滤浆流通的孔道。 板框压滤机的最大操作压力可达10×105pa，通常使用压力为3～5×105Pa。发酵液过滤时，处理量约为15—25L／(m2．h)。 (二)板式压滤机 较常见的是凹腔板式压滤机，也称箱式压滤机，它全部由滤板并列组合而成，即滤板具有板和框的双重作用。 (二)板式压滤机 滤板通常为凹面形圆盘，滤板两侧各有