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第八章 过滤 离心与膜分离设备 第一节 过滤分离操作 过滤：以某种多孔物质为介质，在外力作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而使固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的单元操作。 二 过滤介质选择和操作条件优化 过滤分类： 按粒经不同，分为过滤及超滤。 以微孔滤膜为介质的叫微滤，用滤膜分离的操作叫超滤 按过滤推动力分类：有加压、减压、常压过滤及离心过滤 按滤材截留粒子的方式分为表面过滤、深层过滤 按料液与颗粒的流动方向分为截留过滤、错流过滤 横穿洗涤法 5.其他过滤设备 离心过滤机 第二节 过滤设备 一）小型过滤试验装置 将式 在恒温恒压下积分得： 二）过滤过程的放大 由过滤方程 知，若忽略过滤介质阻力： 于是有： 对于不可压缩滤饼 第二节 过滤设备 则： 或： 上式中1.2分别表示小型试验装置和工业规模生产的操作条件恒压条件下，过滤方程为： 则： 或 第三节 离心分离 一 离心技术分类 用途分类 1)、分析性：超速离心机 2)、制备性：A、实验室用；B、工业用 工业应用分类 1)、管式离心机 2)、多室离心机（管式离心机的变形） 3)、碟式离心机：Ａ、人工排渣式, Ｂ、喷嘴排渣式, Ｃ、活塞排渣式 4)、螺旋卸料沉降离心机 5)、离心过滤 6)、三足式离心机 1管式离心机 2 螺旋卸料沉降离心 操作：立式，卧式 应用：A、高浓度的大颗粒的固液分离(达50%, 2um-5mm)，如淀粉精制和污水处理。 离心设备的选择 基本参数 选择 颗粒d,固液?差,? 基本型号 固体物浓度 亚型 产物热稳定性 低温离心 流量Q, 规模 规格、台数 气溶胶,活cell 密封灭菌设计 二 离心分离设备的放大 一。以等效时间放大 等效时间是依据离心力和离心时间的乘积来估计离心分离的难易程度 式中：te—离心机等效时间，s ro---特征半径，通常为转鼓半径,m T---分离时间，s 且 为离心机的分离因数，上式可写成： 可见等效时间可理解为离心分离因素与分离时间的乘积 二。以几何特性参数放大 对管式离心机，可推得几何特征参数为： 式中： Z----碟片数目 r2---碟片外半径,m r1---碟片内半径，m α ----碟片半锥角 可见，几何特性参数C不是微粒性质的函数，而是与离心机的特性有关，C的单位和面积单位相同，可理解为离心沉降所需要的面积 碟片式离心机的几何特性参数为; 式中Z---碟片数目 r2----碟片外径，m r1----碟片内半径，m α -----碟片半锥角 进行离心机选型时，首先应该选择那些能满足几何特性参数C的离心机，以保证分离过程中所需要的微粒沉降速度v1和分离能力Q值 第四节 膜分离技术 按动力本质分 一.膜分离技术的类型 膜分离法与物质大小的关系。 膜的分类 1 超滤 原理：筛分 应用：A、高分子溶质之间，以及高分子与小分子溶质之间的分离；B、Pro浓缩，C、病毒的分离和富积，C、回收细胞，处理胶体悬浮液。 超滤 超滤原理 2 渗透蒸发 原理： 由于膜的选择性，渗透气化法依据溶剂与溶质，或溶质之间透过膜的速度相互不同，使混合物得到分离。 渗透蒸发分离示意图(真空气化) 3 反渗透 应用： A、海水淡化， B、超纯水制备， C、抗生素和氨基酸等浓缩 D、回收有机溶剂，如乙醇、丁醇和丙醇等。 4 电渗析 电透析(Electro-dialysis, ED) 原理：在透析的基础上加上直流电，极大加快离子的透析速度。 操作： 用途：样品快速脱盐。 电渗析 基本原理 电渗析 电渗析中的传递过程与伴随过程 电渗析 离子交换膜的选择透过性 电渗析 电渗析装置 三 膜材料的种类 无机材料 种类：陶