第八章-过滤、离心和膜分离设备课件.ppt

1、第八章 过滤、离心与膜分离设备1PPT课件第一节第一节 概概 述述一、一、分离过程的分类分离过程的分类过滤、沉降、离心分离过滤、沉降、离心分离蒸馏、精馏、蒸馏、精馏、萃取结晶、萃取结晶、浸取、吸附、浸取、吸附、离子交换等。离子交换等。膜分离、场膜分离、场分离。分离。分离的方法分离的方法机械分离机械分离平衡分离过程：平衡分离过程：传质分离传质分离速率分离过程速率分离过程2PPT课件二、过滤二、过滤、离心与膜分离及性能比较、离心与膜分离及性能比较1过滤过滤p 过滤是传统的化工单元操作，其原理是使物料过滤是传统的化工单元操作，其原理是使物料通过固态过滤介质时，固态悬浮物与溶液分离。通过固态过滤介质时

2、，固态悬浮物与溶液分离。如液相中谷氨酸钠、柠檬酸晶体的分离。如液相中谷氨酸钠、柠檬酸晶体的分离。3PPT课件2离心分离离心分离p 离心分离是基于分离体系中离心分离是基于分离体系中固液和液液两相密固液和液液两相密度存在差异度存在差异，在离心场中使不同密度的两相相分，在离心场中使不同密度的两相相分离的过程。静置混合液时，密度较大的固体颗粒离的过程。静置混合液时，密度较大的固体颗粒或重液在重力的作用下逐渐下沉，这一过程称为或重液在重力的作用下逐渐下沉，这一过程称为沉降。沉降。4PPT课件3膜分离技术膜分离技术p 膜分离是利用膜的选择性，以膜的两侧存在一膜分离是利用膜的选择性，以膜的两侧存在一定的能量

3、差为推动力。膜分离常用的膜有微滤膜、定的能量差为推动力。膜分离常用的膜有微滤膜、超滤膜、电渗析膜和反渗透膜等。超滤膜、电渗析膜和反渗透膜等。5PPT课件表表8-1 8-1 生物工业中常用的分离方法性能比较生物工业中常用的分离方法性能比较 分离方法分离方法原料相态原料相态操作原理操作原理性能特点性能特点实实 例例过滤分离过滤分离固液悬浮液固液悬浮液依靠过滤介质依靠过滤介质分离分离流体通过流体通过多孔介质多孔介质的流动的流动柠檬酸柠檬酸发酵液发酵液离心分离离心分离固液悬浮液固液悬浮液依靠离心力分离依靠离心力分离得到含湿量得到含湿量的固相和高的固相和高纯度的液相纯度的液相从发酵液中从发酵液中离大肠杆

4、菌离大肠杆菌膜分离膜分离溶液溶液依靠能量差分离依靠能量差分离设备简单、无设备简单、无相变、节能相变、节能乳品和果汁乳品和果汁的浓缩的浓缩6PPT课件第二节第二节 过滤速率的强化过滤速率的强化一、发酵液的预处理一、发酵液的预处理p目的：目的：增大悬浮液中固体粒子的尺寸，除去高价无机离子和杂蛋白质，降低液体黏度，实现有效分离。p方法：方法：1.加热 2.凝聚和絮凝 3.加入盐类 4.调节pH 5.加入助滤剂7PPT课件二、过滤介质选择二、过滤介质选择1、常用过滤介质、常用过滤介质织物介质(滤布)：由棉、毛、麻等织成的天然纤维滤布和合成纤维滤布；多孔固体介质：多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等。粒状介质

5、：硅藻土、珍珠岩石、细砂、活性碳、白土；8PPT课件2.过滤介质的选择过滤介质的选择（1）良好的过滤介质应满足的要求）良好的过滤介质应满足的要求：过滤阻力小，滤饼容易剥离，不易发生堵塞。过滤阻力小，滤饼容易剥离，不易发生堵塞。耐高温、耐腐蚀、强度高、容易加工，易于耐高温、耐腐蚀、强度高、容易加工，易于再生，廉价易得。再生，廉价易得。过滤速度稳定，符合过滤机理，适应过滤机过滤速度稳定，符合过滤机理，适应过滤机的型式和操作条件。的型式和操作条件。9PPT课件（2）选择时应考虑的因素）选择时应考虑的因素 固体颗粒的性质，包括颗粒的尺寸、形状以及相固体颗粒的性质，包括颗粒的尺寸、形状以及相对密度的大小

6、。颗粒尺寸是我们根据介质能截留对密度的大小。颗粒尺寸是我们根据介质能截留的最小颗粒来选择合适过滤介质的依据。的最小颗粒来选择合适过滤介质的依据。10PPT课件表8-2 各类介质能截留的最小颗粒(单位m)介质的类型举 例截留的最小颗粒滤布天然及人造纤维编织滤布10滤网金属丝编织滤网5非织造纤维介质纤维为材料的纸玻璃纤维为材料的纸毛毡5 2 10多孔塑料薄膜0.005刚性多孔介质陶瓷金属陶瓷1 3松散固体介质硅藻土 膨胀珍珠岩1111PPT课件 液体的性质液体的性质 包括液体的酸碱性、温度、粘度和包括液体的酸碱性、温度、粘度和相对密度等。相对密度等。滤浆的性质滤浆的性质 包括固包括固-液比、颗粒的

7、聚集作用、粘液比、颗粒的聚集作用、粘度等。度等。滤饼的性质滤饼的性质 包括滤饼的比阻力、可压缩性、洁包括滤饼的比阻力、可压缩性、洁净性、松散性、可塑性等。净性、松散性、可塑性等。生产率生产率 了解生产率有助于确定合适的过滤推动了解生产率有助于确定合适的过滤推动力。力。12PPT课件三、过滤操作条件的优化三、过滤操作条件的优化 过滤方程：过滤方程：式中式中t t 过滤时间，过滤时间，s sV V滤液体积，滤液体积，mmp p过滤压力差，过滤压力差，PaPa滤液粘度，滤液粘度，PaPas sr0r0滤饼的质量比阻，滤饼的质量比阻，1/m1/m 滤饼层的厚度，滤饼层的厚度，m mR R滤布阻力，滤布

8、阻力，1/m1/mF F过滤面积，过滤面积，m m 01 (8-1)d Vp Fd trlR13PPT课件1改善悬浮液的物理性质改善悬浮液的物理性质p主要是降低滤液粘度，减少滤饼的体积比阻力及主要是降低滤液粘度，减少滤饼的体积比阻力及滤饼层厚度。滤饼层厚度。2优化操作条件优化操作条件p对于不可压缩滤饼，滤饼的体积比阻力为一常量，对于不可压缩滤饼，滤饼的体积比阻力为一常量，过滤压差大，推动力大，过滤速度快。加压过滤。过滤压差大，推动力大，过滤速度快。加压过滤。14PPT课件第三节第三节 过滤设备过滤设备一、板框式压滤机一、板框式压滤机1、板框式压滤机的结构和操作、板框式压滤机的结构和操作板框压滤

9、机结构图板框压滤机结构图u板框压滤机是间歇式过滤板框压滤机是间歇式过滤机中应用最广泛的一种。机中应用最广泛的一种。u它利用滤板来支撑过滤介它利用滤板来支撑过滤介质，滤浆因受压而强制进入质，滤浆因受压而强制进入滤板之间的空间内，并形成滤板之间的空间内，并形成滤饼。滤饼。15PPT课件 滤板和滤框多为正方形。滤板和滤框多为正方形。滤板作用是支撑滤布并提供滤液流出的通道。滤板作用是支撑滤布并提供滤液流出的通道。板面制成各种凸凹纹路。板面制成各种凸凹纹路。板、柜的角部开设的小孔构成供滤浆或洗水流通的孔道。板、柜的角部开设的小孔构成供滤浆或洗水流通的孔道。滤板有洗涤板、非洗涤板和盲板三种结构：滤板有洗涤

10、板、非洗涤板和盲板三种结构：洗涤板设有洗水进口；非洗涤板无洗水进口；盲板则不开设任何液流。洗涤板设有洗水进口；非洗涤板无洗水进口；盲板则不开设任何液流。16PPT课件 过滤机组装时，按滤板滤框洗涤板滤框滤板过滤机组装时，按滤板滤框洗涤板滤框滤板交交 替排列，用过滤布隔开，且板和框均通过支耳架在一对横替排列，用过滤布隔开，且板和框均通过支耳架在一对横 梁上，利用压紧装置压紧或拉开。梁上，利用压紧装置压紧或拉开。框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成容纳滤浆及滤饼的框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成容纳滤浆及滤饼的空空 间。间。17PPT课件p过滤：过滤：滤浆由滤浆通路经滤框上方进入滤框空间，固粒滤浆由滤

11、浆通路经滤框上方进入滤框空间，固粒被滤布截留，在框内形成滤饼，滤液穿过滤饼和滤布流被滤布截留，在框内形成滤饼，滤液穿过滤饼和滤布流向两侧的滤板，再经滤板的沟槽流至下方通孔排出。向两侧的滤板，再经滤板的沟槽流至下方通孔排出。（此时洗涤板起过滤板作用）（此时洗涤板起过滤板作用）p洗涤洗涤：洗涤板下端出口关闭，洗涤液穿过滤布和滤框的：洗涤板下端出口关闭，洗涤液穿过滤布和滤框的全部向过滤板流动，从过滤板下部排出。结束后除去滤全部向过滤板流动，从过滤板下部排出。结束后除去滤饼，进行清理，重新组装。饼，进行清理，重新组装。工作原理工作原理18PPT课件 板框式压滤机操作过程板框式压滤机操作过程过滤阶段过滤

12、阶段洗涤阶段洗涤阶段19PPT课件20PPT课件2、板框式过滤机的特点和适用范围、板框式过滤机的特点和适用范围p板框式过滤机的优点：板框式过滤机的优点：单位过滤面积占地少；单位过滤面积占地少；对物料的适应性强；对物料的适应性强；过滤面积的选择范围宽；过滤面积的选择范围宽；过滤压力高，滤饼的含水率低；过滤压力高，滤饼的含水率低；结构简单，操作容易，故障少，保养方便，机器寿命长；结构简单，操作容易，故障少，保养方便，机器寿命长；因为是滤饼过滤，所以可得到澄清的滤液，固相回收率高；因为是滤饼过滤，所以可得到澄清的滤液，固相回收率高；过滤操作稳定。过滤操作稳定。21PPT课件p缺点缺点：装卸板框劳动强

13、度大；：装卸板框劳动强度大；滤布磨损严重。滤布磨损严重。p板框式过滤机比较适合于固体含量在板框式过滤机比较适合于固体含量在1%10%的悬浮液的分离。最大的操作压力可达的悬浮液的分离。最大的操作压力可达1.5Mpa,通常使用压力为（通常使用压力为（35）105Pa。发酵液过滤时，处理量为发酵液过滤时，处理量为1525L/（m2h）。）。22PPT课件3、常用板框式过滤机的型号、常用板框式过滤机的型号通常有BMS、BAS、BMY、BAY类型。BMS 40/635-25板框压滤机板框压滤机明流明流手动压紧手动压紧过滤面积过滤面积滤框规格滤框规格框厚度框厚度23PPT课件自动板框压滤机自动板框压滤机p

14、采用在边耳上开孔的板框，滤布上无孔，是首尾封闭的长采用在边耳上开孔的板框，滤布上无孔，是首尾封闭的长条滤布。条滤布。p当拉开板框时，牵引整条滤布循环行进，同时卸除滤饼、当拉开板框时，牵引整条滤布循环行进，同时卸除滤饼、洗涤滤布、重新夹紧，可以快速完成（洗涤滤布、重新夹紧，可以快速完成（1010minmin）24PPT课件IFP自动板框压滤机工作原理图自动板框压滤机工作原理图降框、卸饼及洗刷滤布25PPT课件二、真空过滤设备二、真空过滤设备p真空过滤设备一般以真空度作为过滤推动力。常真空过滤设备一般以真空度作为过滤推动力。常用的设备有：转鼓真空过滤机、水平回转圆盘真用的设备有：转鼓真空过滤机、水

15、平回转圆盘真空过滤机、垂直回转圆盘真空过滤机和水平带式空过滤机、垂直回转圆盘真空过滤机和水平带式真空过滤机等。真空过滤机等。p生物工业中用的最多的是转鼓式真空过滤机。生物工业中用的最多的是转鼓式真空过滤机。26PPT课件1转鼓式真空过滤机的结构与操作转鼓式真空过滤机的结构与操作p一种连续式真空过滤设备；一种连续式真空过滤设备；p过滤、一次脱水、洗过滤、一次脱水、洗 涤、卸料、滤布再生等操作涤、卸料、滤布再生等操作工序同时在转鼓的不同部位进行。工序同时在转鼓的不同部位进行。p转鼓每转一周，完成一个操作循环。转鼓每转一周，完成一个操作循环。27PPT课件p鼓外表面为多孔筛板，转鼓鼓外表面为多孔筛板

16、，转鼓外覆盖滤布；外覆盖滤布；p 圆筒内部被分隔成若干个扇圆筒内部被分隔成若干个扇形小室，小室内有单独孔道形小室，小室内有单独孔道与空心轴内的孔道相通；与空心轴内的孔道相通；p 空心轴内的孔道则沿轴向通空心轴内的孔道则沿轴向通往转鼓轴颈端面的转动盘往转鼓轴颈端面的转动盘（随轴旋转）上。（随轴旋转）上。p 固定盘与转动盘端面紧密配固定盘与转动盘端面紧密配合成一多位旋转阀，称为分合成一多位旋转阀，称为分配头。配头。28PPT课件p分配头的分配头的固定盘固定盘被径向隔板分成若干个弧形空隙，分别与被径向隔板分成若干个弧形空隙，分别与真空管、滤液管、洗液贮槽及压缩空气管路相通。真空管、滤液管、洗液贮槽及

17、压缩空气管路相通。p当当转鼓旋转转鼓旋转时，借分配头的作用，扇型小室内部获得真空时，借分配头的作用，扇型小室内部获得真空和加压，可控制过滤、洗涤等。和加压，可控制过滤、洗涤等。29PPT课件p区域区域I I为过滤区为过滤区。扇形格浸于滤浆中，格室内为真空状态。滤液经过滤布进。扇形格浸于滤浆中，格室内为真空状态。滤液经过滤布进入格室内，然后经分配头的固定盘弧形槽入格室内，然后经分配头的固定盘弧形槽4 4排向滤液槽排向滤液槽;p区域区域IIII为滤液吸干区为滤液吸干区。扇形格刚离开液面，格室内仍为真空，使滤饼中残留。扇形格刚离开液面，格室内仍为真空，使滤饼中残留的滤液被吸尽，与过滤区滤液一并排向滤

18、液槽。的滤液被吸尽，与过滤区滤液一并排向滤液槽。p区域区域IIIIII为洗涤区为洗涤区。洗涤水由喷水管洒于滤饼上，扇形格内为低真空状态，。洗涤水由喷水管洒于滤饼上，扇形格内为低真空状态，将洗出液吸人，经过固定盘的槽将洗出液吸人，经过固定盘的槽5 5通向洗液槽。通向洗液槽。区域区域IVIV为洗后吸干区为洗后吸干区。洗涤后的滤饼。洗涤后的滤饼在此区域内借扇形格室内的减压进行在此区域内借扇形格室内的减压进行残留洗液的吸干，并与洗涤区的洗出残留洗液的吸干，并与洗涤区的洗出液一并排人洗液槽。液一并排人洗液槽。区域区域V V为吹松卸料区为吹松卸料区。此区域内格室。此区域内格室与压缩空气相通，将被吸干后的滤

19、饼与压缩空气相通，将被吸干后的滤饼吹松，同时被伸向过滤表面的刮刀所吹松，同时被伸向过滤表面的刮刀所剥落。剥落。区域区域VIVI为滤布再生区为滤布再生区，在此区域内用，在此区域内用压缩空气吹走残留的滤饼。压缩空气吹走残留的滤饼。30PPT课件31PPT课件32PPT课件2转鼓式真空过滤机的特点和应用范围转鼓式真空过滤机的特点和应用范围p特点：结构简单，运转和维护保养容易，成本低，特点：结构简单，运转和维护保养容易，成本低，可连续操作。压缩空气反吹不仅有利于卸除滤饼，可连续操作。压缩空气反吹不仅有利于卸除滤饼，也可以防止滤布堵塞。但由于空气反吹管与滤液也可以防止滤布堵塞。但由于空气反吹管与滤液管为

20、同一根管，所以反吹时会将滞留在管中的残管为同一根管，所以反吹时会将滞留在管中的残液回吹到滤饼上，因而增加了滤饼的含湿率。液回吹到滤饼上，因而增加了滤饼的含湿率。33PPT课件p营业范围：适用于过滤各种物料，也适用于温度营业范围：适用于过滤各种物料，也适用于温度较高的悬浮液，但温度不能过高，以免滤液的蒸较高的悬浮液，但温度不能过高，以免滤液的蒸汽压过大而使真空失效。通常真空管路的真空度汽压过大而使真空失效。通常真空管路的真空度约为约为33kPa86kPa。34PPT课件第四节第四节 离心分离设备离心分离设备p离心分离：利用离心力来达到悬浮液及乳浊液中利用离心力来达到悬浮液及乳浊液中固液、液液分离

21、的方法通称离心分离。实现固液、液液分离的方法通称离心分离。实现离心分离操作的机械称为离心分离操作的机械称为离心机离心机。p技术性能指标：分离因数，也就是粒子在离心力技术性能指标：分离因数，也就是粒子在离心力场中所受到的离心力和重力之比，即：场中所受到的离心力和重力之比，即：p 22/(8-2)9 0 0R nF rRg35PPT课件离心机分类离心机分类(1)(1)按分离因数的大小可分为常速离心机、高速按分离因数的大小可分为常速离心机、高速 离离心机及超高速离心机。心机及超高速离心机。常速离心机：常速离心机：F Fr r30003000，主要用于分离颗粒不大，主要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的

22、脱水。的悬浮液和物料的脱水。高速离心机：高速离心机：30003000 F Fr r 5000050000，主要用于分离，主要用于分离乳浊液和细粒悬浮液。乳浊液和细粒悬浮液。超高速离心机：超高速离心机：F Fr r 5000050000，主要用于分离极不，主要用于分离极不易分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液易分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液。36PPT课件（）按操作原理的不同可分为过滤离心机、沉降离（）按操作原理的不同可分为过滤离心机、沉降离心机及分离离心机。心机及分离离心机。p过滤离心机：转鼓壁上有孔，鼓内壁附以滤布。借离心力实过滤离心机：转鼓壁上有孔，鼓内壁附以滤布。借离心力实现过

23、滤分离，分离因数不大，适用于易过滤的晶体悬浮液和现过滤分离，分离因数不大，适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗粒悬浮液的分离以及物料的脱水。较大颗粒悬浮液的分离以及物料的脱水。p沉降离心机：鼓壁上无孔，借离心力实现沉降分离。沉降离心机：鼓壁上无孔，借离心力实现沉降分离。p分离离心机：鼓壁上无孔，分离因数在分离离心机：鼓壁上无孔，分离因数在30003000以上，主要用于以上，主要用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。（）按操作方式的不同可分为（）按操作方式的不同可分为间歇式离心机间歇式离心机和和连续连续式离心机式离心机。37PPT课件一、过滤离心机一、过滤离心机实现

24、离心过滤操作过程的设备称为过滤离心机。实现离心过滤操作过程的设备称为过滤离心机。结构如图。结构如图。离心机转鼓壁上有许多孔，供排出滤液用，转离心机转鼓壁上有许多孔，供排出滤液用，转鼓内壁上铺有过滤介质，过滤介质为金属丝底鼓内壁上铺有过滤介质，过滤介质为金属丝底网和滤布组成。网和滤布组成。加入转鼓的悬浮液随转鼓一同旋转，悬浮液中加入转鼓的悬浮液随转鼓一同旋转，悬浮液中的固体颗粒在离心力的作用下，沿径向移动被的固体颗粒在离心力的作用下，沿径向移动被截留在过滤介质表面，形成滤渣层；与此同时，截留在过滤介质表面，形成滤渣层；与此同时，液体在离心力作用下透过滤渣、过滤介质和转液体在离心力作用下透过滤渣、

25、过滤介质和转鼓壁上的孔被甩出，从而实现固体颗粒与液体鼓壁上的孔被甩出，从而实现固体颗粒与液体的分离。的分离。过滤离心机一般用于固体颗粒尺寸大于过滤离心机一般用于固体颗粒尺寸大于1010m m悬悬浮液的过滤浮液的过滤。38PPT课件过滤离心机过滤离心机三足式离心机三足式离心机 由一个底部封闭的圆筒形转鼓、垂直的主轴及驱动装置等由一个底部封闭的圆筒形转鼓、垂直的主轴及驱动装置等组成。操作时，料液从机器顶部加入，经布料器在转鼓内组成。操作时，料液从机器顶部加入，经布料器在转鼓内均匀分布，滤液受离心力作用穿过过滤介质，从鼓壁外收均匀分布，滤液受离心力作用穿过过滤介质，从鼓壁外收集，而固体颗粒则截留在过

26、滤介质上，逐渐形成一定厚度集，而固体颗粒则截留在过滤介质上，逐渐形成一定厚度的滤饼层。的滤饼层。39PPT课件 特特 点点p优点：结构简单；占地小；操作平稳优点：结构简单；占地小；操作平稳p缺点：排渣需要繁重的体力劳动。缺点：排渣需要繁重的体力劳动。40PPT课件机械卸料的三足式离心机机械卸料的三足式离心机 41PPT课件二、碟片式离心机二、碟片式离心机1.结构结构 转鼓：悬在转鼓转鼓：悬在转鼓轴的顶端。轴的顶端。转鼓芯：在转鼓转鼓芯：在转鼓内部，由内部，由50-80只形状与尺寸相只形状与尺寸相同的碟片按一定同的碟片按一定间距叠装而成。间距叠装而成。42PPT课件原理原理p离心分离机机的转鼓内

27、有数十只离心分离机机的转鼓内有数十只(50-80)(50-80)形状和尺寸相同形状和尺寸相同的碟片的碟片,碟片按一定间距碟片按一定间距(0.5-1.2mm)(0.5-1.2mm)叠置起来组成碟片组，叠置起来组成碟片组，每只碟片在离开轴线一定距离的圆周上开有几个对称分布每只碟片在离开轴线一定距离的圆周上开有几个对称分布的圆孔，许多这样的碟片叠置起来时，对应的圆孔就形成的圆孔，许多这样的碟片叠置起来时，对应的圆孔就形成垂直的通道。垂直的通道。p两种不同重度液体的混合液进入离心分离机两种不同重度液体的混合液进入离心分离机后，通过碟片上圆孔形成的垂直通道进入碟片后，通过碟片上圆孔形成的垂直通道进入碟片

28、间的隙道，并被带着高速旋转，由于两种不同间的隙道，并被带着高速旋转，由于两种不同重度液体的离心沉降速度的不同，重液的离心重度液体的离心沉降速度的不同，重液的离心沉降速度大，就离开轴线向外运动，轻液的离沉降速度大，就离开轴线向外运动，轻液的离心沉降速度小，则向轴线流动。这样，两种不心沉降速度小，则向轴线流动。这样，两种不同重度液体就在碟片间的隙道流动的过程中被同重度液体就在碟片间的隙道流动的过程中被分开。分开。43PPT课件2种类和应用特点（1）人工排渣碟片式离心机）人工排渣碟片式离心机p转鼓由转鼓由圆柱形筒体、锥形顶盖圆柱形筒体、锥形顶盖及及锁紧环锁紧环组成。转鼓中间有底部为组成。转鼓中间有底

29、部为喇叭口的中心管料液分配器，中喇叭口的中心管料液分配器，中心管及喇叭口常有纵向筋条，使心管及喇叭口常有纵向筋条，使液体与转鼓有相同的角速度。中液体与转鼓有相同的角速度。中心管料液分配器圆柱部分套有锥心管料液分配器圆柱部分套有锥形碟片，在碟片束上有分隔碟片，形碟片，在碟片束上有分隔碟片，其颈部有向心泵。其颈部有向心泵。1 1转鼓底转鼓底；2 2锁紧环锁紧环；3 3转鼓盖转鼓盖；4 4向心泵向心泵；5 5分隔碟片分隔碟片；6 6碟片碟片；7 7中心管及喇叭口中心管及喇叭口；8 8筋条筋条44PPT课件（2）喷嘴排渣碟片式离心机）喷嘴排渣碟片式离心机p转鼓由圆筒形改为双锥转鼓由圆筒形改为双锥形，既

30、有大的沉渣储存形，既有大的沉渣储存容积，也使被喷射的沉容积，也使被喷射的沉渣有好的流动轮廓。渣有好的流动轮廓。p特点：结构简单，生产特点：结构简单，生产连续，产量大等。喷嘴连续，产量大等。喷嘴易磨损，需要经常更换，易磨损，需要经常更换，喷嘴易堵塞。喷嘴易堵塞。p能适应的最小颗粒约为能适应的最小颗粒约为0.5 m0.5 m，进料液中的，进料液中的固体含量为固体含量为6%6%25%25%。45PPT课件（3）自动排渣碟片式离心机）自动排渣碟片式离心机p离心机的转鼓由上下两部分组成，上转鼓不作上离心机的转鼓由上下两部分组成，上转鼓不作上下运动，下转鼓通过液压的作用能上下运动。操下运动，下转鼓通过液压

31、的作用能上下运动。操作时，转鼓内液体的压力进入上部水室，通过活作时，转鼓内液体的压力进入上部水室，通过活塞和密封环使下转鼓向上顶紧。卸渣时，从外部塞和密封环使下转鼓向上顶紧。卸渣时，从外部注入高压液体至下水室，将阀门打开，将上部水注入高压液体至下水室，将阀门打开，将上部水室中的液体排出；下转鼓向下移动，被打开一定室中的液体排出；下转鼓向下移动，被打开一定缝隙而卸渣。卸渣完毕后，又恢复到原来的工作缝隙而卸渣。卸渣完毕后，又恢复到原来的工作状态。状态。46PPT课件 这种离心机的分离因数为这种离心机的分离因数为55007500，能分，能分离的最小颗粒为离的最小颗粒为0.5 m，料液中固体含量为，料

32、液中固体含量为1%10%，大型离心机的生产能力可达，大型离心机的生产能力可达60m/h。47PPT课件三、管式高速离心机三、管式高速离心机 p管式高速离心机具有很高的分离管式高速离心机具有很高的分离因数（因数（1.51.5万万6 6万），转鼓的转万），转鼓的转速可达速可达800080005 5万。万。p为尽量减小转鼓所受的应力，采为尽量减小转鼓所受的应力，采用用较小的鼓径较小的鼓径，因而在一定的进，因而在一定的进料量下，悬浮液沿转鼓轴向运动料量下，悬浮液沿转鼓轴向运动的速度较大。为此，应的速度较大。为此，应增大转鼓增大转鼓的长度的长度，以保证物料在鼓内有足，以保证物料在鼓内有足够的沉降时间，于

33、是导致转鼓成够的沉降时间，于是导致转鼓成为直径小而高度相对很大的管式为直径小而高度相对很大的管式构形。构形。48PPT课件 管式离心机的结构及操作管式离心机的结构及操作49PPT课件第五节第五节 膜分离设备膜分离设备 p膜分离是借助一种特殊制造的、具有膜分离是借助一种特殊制造的、具有选择透过性选择透过性能能的薄膜，在某种推动力的作用下，利用流体中的薄膜，在某种推动力的作用下，利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别各组分对膜的渗透速率的差别而实现组分分离的而实现组分分离的单元操作。单元操作。p特别适用于热敏性介质的分离。此外，操作方便，特别适用于热敏性介质的分离。此外，操作方便，设备结构简单、维护

34、费用低。设备结构简单、维护费用低。50PPT课件膜的种类膜的种类p按膜的来源按膜的来源：天然膜和合成膜；：天然膜和合成膜；p按膜的材料按膜的材料：树脂膜、陶瓷膜及金属膜；：树脂膜、陶瓷膜及金属膜；p按膜化学组成按膜化学组成：纤维素酯类膜、非纤维素酯类膜；：纤维素酯类膜、非纤维素酯类膜；p按膜断面的物理形态或结构：按膜断面的物理形态或结构：对称膜、不对称膜对称膜、不对称膜(指膜的断面不对称指膜的断面不对称)、复合膜、复合膜(通常是用两种不通常是用两种不同的膜材料，分别制成表面性层和多孔支撑层同的膜材料，分别制成表面性层和多孔支撑层)，p按膜的形状：按膜的形状：平板膜、管式膜和中空纤维膜等。平板膜

35、、管式膜和中空纤维膜等。51PPT课件工业应用膜应具有的条件：工业应用膜应具有的条件：1.1.较大的透过性；较大的透过性；2.2.较高的选择性；较高的选择性；3.3.机械强度好、耐热、化学性能稳定；机械强度好、耐热、化学性能稳定；4.4.不被细菌污染。不被细菌污染。膜材料膜材料pH范围范围使用的上限温度使用的上限温度适用膜类型适用膜类型醋酸纤维醋酸纤维384045反渗透膜反渗透膜聚丙烯聚丙烯2104550超滤膜超滤膜聚烯烃聚烯烃1134550超滤膜超滤膜聚聚 砜砜11380超滤膜超滤膜聚醚砜聚醚砜11390超滤膜超滤膜几种常用膜的适用范围几种常用膜的适用范围52PPT课件 膜分离过程膜分离过程

36、二、膜分离过程二、膜分离过程53PPT课件p常见的膜分离过程有常见的膜分离过程有渗透、透析、电渗析、反渗渗透、透析、电渗析、反渗透、微过滤、超滤、气体透过透、微过滤、超滤、气体透过等。等。膜进料浓缩液稀释液浓缩液渗透膜进料纯化液杂质渗析液进料透析54PPT课件膜盐水进料浓缩液水反渗透膜进料水微过滤膜进料浓缩液水超滤膜进料贫气富气气体透过55PPT课件半透膜半透膜半透膜(a)渗透(b)平衡点和渗透压(c)反渗透渗透压压力p利用反渗透膜选择性透过溶剂（水）的性质，对溶液施加利用反渗透膜选择性透过溶剂（水）的性质，对溶液施加压力克服溶液的渗透压，使溶剂通过膜从溶液中分离出来。压力克服溶液的渗透压，使

37、溶剂通过膜从溶液中分离出来。反渗透原理反渗透原理56PPT课件超过滤原理超过滤原理超过滤超过滤(ultrafiltration，UF)p超过滤膜在透过溶超过滤膜在透过溶剂的同时，透过小分剂的同时，透过小分子溶质，截留大分子子溶质，截留大分子溶质。截留的粒径范溶质。截留的粒径范围是围是1 120nm20nm，相当，相当于分子量为于分子量为300300至至300000300000的各种蛋白质的各种蛋白质分子，也可截留相应分子，也可截留相应粒径的胶体微粒。粒径的胶体微粒。57PPT课件p 超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需增加任何化学试剂，尤其是超滤技术的实验条件温和，与蒸发、冰冻干燥相比没有

38、相的变化，而且不引起温度、pH的变化，因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。p 在生物大分子的制备技术中，超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。p 超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到1050的浓度。超超 滤滤过滤设备58PPT课件电渗析原理电渗析原理使用具有选择性透过性能的离子交换膜，在直流电场作用使用具有选择性透过性能的离子交换膜，在直流电场作用下，溶液中的离子选择性透过进行定向迁移下，溶液中的离子选择性透过进行定向迁移。A 阴离子膜阴离子膜（允许阴离子通过）（允许阴离子通过）C 阳离子膜（允许阳离子通过）阳离子膜（允许阳离子通过）电渗析装

39、置是由许多阳膜和阴膜相间安置，并在膜间放置隔板，组电渗析装置是由许多阳膜和阴膜相间安置，并在膜间放置隔板，组合成膜组，在膜组两侧安装电极。合成膜组，在膜组两侧安装电极。59PPT课件用途用途(1)(1)溶液脱盐溶液脱盐 从料液中迁出等当量的阴、阳离子，从而降从料液中迁出等当量的阴、阳离子，从而降低了溶液的盐分。对于海水或原水分别称为低了溶液的盐分。对于海水或原水分别称为海海水纯化水纯化或原水纯化；对于含无机盐的有机物水或原水纯化；对于含无机盐的有机物水溶液，则称为溶液脱盐。溶液，则称为溶液脱盐。(2)(2)溶液的浓缩溶液的浓缩 料液是盐类溶液，浓集其中的阴、阳离子，料液是盐类溶液，浓集其中的阴

40、、阳离子，制成浓度较高的溶液。产品是浓缩液。制成浓度较高的溶液。产品是浓缩液。60PPT课件(3)(3)溶液的脱酸或脱碱溶液的脱酸或脱碱 通过离子的迁溶，将碱性溶液中的金属阳离通过离子的迁溶，将碱性溶液中的金属阳离子换成氢离子，或将酸性溶液中的阴离子换成氢子换成氢离子，或将酸性溶液中的阴离子换成氢氧根离子，结合成水，就起了对溶液脱碱或脱酸氧根离子，结合成水，就起了对溶液脱碱或脱酸的作用。的作用。(4)(4)盐溶液的水解盐溶液的水解 将盐溶液中的阳离子和阴离子分别迁出，各配将盐溶液中的阳离子和阴离子分别迁出，各配上氢氧根离子和氢离子就生成了相应的碱和酸。上氢氧根离子和氢离子就生成了相应的碱和酸。

41、61PPT课件表表8-5 工业生产中常用的膜分离过程工业生产中常用的膜分离过程 名称推动力传递机理膜类型应用超滤压力差按径粒选择分离溶液所含的微粒和大分子非对称性膜溶液过滤和澄清，以及大分子溶质的澄清反渗透压力差对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂就会逆着自然渗透的方向作反向渗透非对称性膜或复合膜海水和苦咸水的淡化、废水处理、乳品和果汁的浓缩以及生化和生物制剂的分离和浓缩等渗析浓度差利用膜对溶质的选择透过性，实现不同性质溶质的分离非对称性膜 离子交换膜人工肾、废酸回收、溶液脱酸和碱液精制等方面电渗析电位差利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除电解质离子交换膜海水经过电渗析，得

42、到的淡化液是脱盐水，浓缩液是卤水气体分离压力差利用各组分渗透速率的差别，分离气体混合物均匀膜、复合膜、非对称性膜合成氨放气或从其他气体中回收氨液膜分离化学反应以液膜为分离介质分离两个液相液膜烃类分离、废水处理、金属离子的提取和回收62PPT课件三、膜分离设备三、膜分离设备1板框式膜分离器板框式膜分离器p结构类似板框式过滤机，它由结构类似板框式过滤机，它由导流板、膜和支撑导流板、膜和支撑板交替重叠组成板交替重叠组成，如图，如图8-108-10所示。所用的膜为平所示。所用的膜为平板式，厚度为板式，厚度为5050500m500m，将其固定在支撑材料，将其固定在支撑材料上，支持物呈多孔结构，对流体阻力

43、很小，对欲上，支持物呈多孔结构，对流体阻力很小，对欲分离的混合物呈惰性，分离的混合物呈惰性，支持物还具有一定的支持物还具有一定的 柔软性和刚性。柔软性和刚性。63PPT课件 板式膜过滤器板式膜过滤器64PPT课件2螺旋卷式膜分离器螺旋卷式膜分离器p支撑材料插入三边密封的信封状膜袋，袋口与中心集支撑材料插入三边密封的信封状膜袋，袋口与中心集水管相接，然后衬上起导流作用的料液隔网，两者一水管相接，然后衬上起导流作用的料液隔网，两者一起在中心管外缠绕成筒，装入耐压的圆筒中即构成膜起在中心管外缠绕成筒，装入耐压的圆筒中即构成膜器组件。器组件。65PPT课件图8-11螺旋卷式膜分离器 优点：设备较紧凑，

44、单位体积内的膜面积大。优点：设备较紧凑，单位体积内的膜面积大。缺点是清洗不方便，膜有损坏，不能更换。缺点是清洗不方便，膜有损坏，不能更换。66PPT课件结构结构：膜粘在支撑管的内壁或外壁。外管为多孔金属管，：膜粘在支撑管的内壁或外壁。外管为多孔金属管，中间为多层纤维布，内层为管状超滤或反渗透膜。中间为多层纤维布，内层为管状超滤或反渗透膜。原理原理：原液在压力作用下在管内流动，产品由管内透过管：原液在压力作用下在管内流动，产品由管内透过管膜向外迁移。膜向外迁移。3管式膜分离器管式膜分离器67PPT课件68PPT课件4中空纤维式膜分离器中空纤维式膜分离器p结构类似管壳式换热器。中空纤维式膜分离器的

45、组装是把结构类似管壳式换热器。中空纤维式膜分离器的组装是把大量（有时是几十万或更多）的中空纤维膜装入圆筒耐压大量（有时是几十万或更多）的中空纤维膜装入圆筒耐压容器内。通常纤维束的一端封住，另一端固定在用环氧树容器内。通常纤维束的一端封住，另一端固定在用环氧树脂浇铸的管板上。脂浇铸的管板上。p使用时加压的料液由膜件的一端进入壳侧，在向另一端流使用时加压的料液由膜件的一端进入壳侧，在向另一端流动的同时，渗透组分经纤维管壁进入管内通道，经管板放动的同时，渗透组分经纤维管壁进入管内通道，经管板放出，截流物在容器的另一端排掉。出，截流物在容器的另一端排掉。69PPT课件型式型式优点优点缺点缺点管式管式易

46、清洗、无死角，适宜于处理含固体较易清洗、无死角，适宜于处理含固体较多的料液，单根管子可以调换多的料液，单根管子可以调换保留体积大，单位体积中保留体积大，单位体积中所含过滤面积较小，压力所含过滤面积较小，压力较大较大中空纤维中空纤维式式保留体积小，单位体积中所含过滤面积保留体积小，单位体积中所含过滤面积大，可以逆洗，操作压力较低（小于大，可以逆洗，操作压力较低（小于0.25MPa0.25MPa）动力消耗较低）动力消耗较低料液需要预处理，单根纤料液需要预处理，单根纤维损坏时，需调换整个模维损坏时，需调换整个模件件螺旋卷绕螺旋卷绕式式单位体积中所含有过滤面积大，换新膜单位体积中所含有过滤面积大，换新膜容易容易料液需要预处理，压力降料液需要预处理，压力降大，易污染，清洗困难大，易污染，清洗困难平板式平板式保留体积小，能量消耗介于管式和螺旋保留体积小，能量消耗介于管式和螺旋卷绕式之间卷绕式之间死体积大死体积大各种膜装置性能的比较各种膜装置性能的比较70PPT课件 膜技术在生物工程中的应用膜技术在生物工程中的应用 收集细胞、滤除固体物质 产物的分离、浓缩和精制 小分子产品的生产 大分子产品的生产71PPT课件