过滤,离心.ppt

1、固液分离的方法很多，生物工业中运用的方法有分离筛、重力沉分离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离和过滤降、浮选分离、离心分离和过滤等。其中最常用的主要是过滤过滤和离心分离离心分离。过滤过滤不但是生物产品生产过程中传统的单元操作，而且是目前工业生产中用于固液分离的主要方法。其操作是迫使液体通过固体支撑物或过滤介质，把固体截留，从而达到固液分离的目的。离心分离离心分离是利用惯性离心力和物质的沉降系数或浮力密度的不同而进行的分离、浓缩等操作。离心分离对那些固体颗粒很小且黏度很大、过滤速度很慢、甚至难以过滤的悬浮液分离有效，对那些忌用助滤剂的悬浮液的分离，也能得到满意的结果。一、过滤设备一、过滤设备过滤的

2、原理就是悬浮液通过过滤介质时，固体颗粒与溶液分离。根据过滤机理不同，过滤又可分为澄清过滤澄清过滤和滤饼过滤滤饼过滤两种。（1）澄清过滤澄清过滤 当悬浮液通过过滤介质时，固体颗粒被阻拦或吸附在滤层颗粒上，使滤液得以澄清。（2）滤饼过滤滤饼过滤 当悬浮液通过滤介质时，固体颗粒被介质阻拦而形 成滤饼，当滤饼积至一定厚度时就起到过滤作用，此时即可获得澄清的滤液。过滤介质过滤介质一般按照不同的过滤操作进行分类。在澄清过滤中，所用的过滤介质为硅藻土、砂、颗粒活性碳、玻璃珠、塑料颗粒等，填充于过滤器内即构成过滤层；也有用烧结陶瓷、烧结金属、粘合塑料及用金属丝绕成的管子等组成的成型颗粒滤层。在澄清过滤中，过滤

3、介质起着主要的过滤作用。在滤饼过滤中，过滤介质为滤布，包括天然或合成纤维织布、金属织布，及毡、石棉板、玻璃纤维纸、合成纤维等无纺布。在滤饼过滤中，悬浮液本身形成的滤饼起着主要的过滤作用。按照过滤推动力的差别，习惯上把过滤机分为常压过滤机常压过滤机、加压过滤机加压过滤机和真空过滤机真空过滤机三种。VF 发酵液体积 Vp滤框容渣量K 滤框填充系数 0.6-0.85i 料液含湿渣的体积百分数abc 长宽高 n 滤框数目A 过滤面积0.这种过滤机的主要元件是这种过滤机的主要元件是转鼓转鼓。其内维持一定的。其内维持一定的真空度真空度，与，与外界大外界大气压的压差即为过滤推动力气压的压差即为过滤推动力。在

4、过滤操作时，转鼓下部浸没于待处。在过滤操作时，转鼓下部浸没于待处理的料液中。当转鼓以低速旋转时理的料液中。当转鼓以低速旋转时(一般为一般为 )，滤液就，滤液就穿过过滤介质而被吸入转鼓内腔，而滤渣则被过滤介质阻截，形成穿过过滤介质而被吸入转鼓内腔，而滤渣则被过滤介质阻截，形成滤饼。当转鼓继续转动，生成的滤饼依次被洗涤、吸干、刮刀卸饼滤饼。当转鼓继续转动，生成的滤饼依次被洗涤、吸干、刮刀卸饼。若滤布上预涂硅藻土层，则刮刀与滤布的距离以基本上不伤及硅。若滤布上预涂硅藻土层，则刮刀与滤布的距离以基本上不伤及硅藻土层为宜。最后通过再生区，压缩空气通过分配阀的藻土层为宜。最后通过再生区，压缩空气通过分配阀

5、的室进入再室进入再生区，吹落堵在滤布上微粒，使滤布再生。对于预涂硅藻土层或刮生区，吹落堵在滤布上微粒，使滤布再生。对于预涂硅藻土层或刮刀卸渣时要保留滤饼预留层的场合，则不用再生区。刀卸渣时要保留滤饼预留层的场合，则不用再生区。 min/6 . 21r在液相非均一系的分离过程中，利用离心力来达到液-液分离、液-固分离或液-液-固分离的方法统称为离心分离。离心分离可分为三种形式离心沉降、离心过滤和超离心。（1）离心过滤 利用离心力并通过过滤介质，在有孔转鼓离心机中分离悬浮液的操作；（2）离心沉降 利用固液两相的相对密度差，在离心机无孔转鼓或管子中进行悬浮液的分离操作；（3）超离心 利用不同溶质颗粒

6、在液体中各种部分分布的差异，分离不同相对密度液体的操作。前两类设备从其形式来看，主要区别在于前者的转鼓是无孔的，而后者的转鼓是有孔的，并且采用过滤介质，通常采用滤布作为过滤介质。从作用原理上来看，两者的分离原理也截然不同。离心分离是常用的分离发酵液的方法，与压滤相比较，它具有分离心分离是常用的分离发酵液的方法，与压滤相比较，它具有分离速度快，效率高，操作时卫生条件好等优点。离速度快，效率高，操作时卫生条件好等优点。离心过滤离心过滤1离心过滤原理离心过滤是将料液送入有孔的转鼓并利用离心力场进行过滤的过程，以离心力为推动力完成过滤作业，兼有离心和过滤的双重作用。 R1R2R3H图8-15 离心过滤

7、工作原理图悬浮液滤液料液首先进入装有过滤介质的装鼓中，然后被加速到转鼓旋转速度，形成附着在转鼓壁上的液环，与沉降式离心机一样，粒子受到离心力而沉降，过滤介质阻碍粒子通过，形成滤饼。悬浮液的固体颗粒截留而沉积下来，滤饼表面生成了澄液，该滤液透过滤饼层和过滤介质向外排出。离心过滤一般分成三个阶段离心过滤一般分成三个阶段（1）滤饼形成滤饼形成 悬浮液进入离心机，在离心机的作用下液体通过过滤面排出，滤渣形成滤饼，其过滤速度可按很压过滤方程式计算。（2）滤饼压缩滤饼压缩 滤饼中的固体物质逐渐排列紧密，空隙减小，空隙 间的液体逐渐排出，滤饼体积减小。这时过滤推动力为滤饼对液体的压力和液体所受到的离心力。（

8、3）滤饼压干滤饼压干 此时滤饼层的结构已经排列地非常紧密，其毛细组织中的液体被进一步排出。液体受到离心力和固体颗粒的压力，由于越靠近转鼓壁出处的压力越大，所以越靠近转鼓壁的滤饼越干。n离心过滤设备离心过滤设备12131110814756431215 图8-16 人工卸料三足式离心机的结构1-盘底 2-支足 3-缓冲弹簧 4-摆杆 5-转鼓壁 6-转鼓底 7-拦液板 8-机盖 9-主轴 10-轴承座 11-制动器手把 12-外壳 13-电动机 14-制动轮 15-滤液出口离心沉降设备离心沉降设备1）管式高速离心机2）碟片式分离机3）卧螺离心机 离心力是物体作圆周运动时该物体上的其它物体以该物体为

9、非惯性离心力是物体作圆周运动时该物体上的其它物体以该物体为非惯性参考系所受到的惯性力。它以作圆周运动的物体为参考系，而这个参考系所受到的惯性力。它以作圆周运动的物体为参考系，而这个参考系是非惯性系，是不遵守牛顿第二定律的，以地面为参考系时参考系是非惯性系，是不遵守牛顿第二定律的，以地面为参考系时，其间的物体受到的加速度与作圆周运动的物体所受的加速度大小，其间的物体受到的加速度与作圆周运动的物体所受的加速度大小相等、方向相反。离心力指的就是这一加速度产生的力。所以离心相等、方向相反。离心力指的就是这一加速度产生的力。所以离心力与向心力的方向是相反的力与向心力的方向是相反的。向心力=质量X角加速度

10、的平方X半径2345 图8-11 管式离心机1- 机架 2-分离盘 3-转筒 4-机壳 5-挡板高位进料重液轻液操作时，将待处理的料液在一定的压力下由进料管经底部中心轴进入鼓底，靠圆形挡板分散与四周，受到高速离心力作用而旋转向上，轻液则位于转筒的中央，呈螺旋形运转，向上移动。重液相则靠近筒壁，至分离盘时，轻液相则沿轻液孔道进入集液槽后排出收集。固体则在离心力场的作用下沉积于鼓壁上，达到一定数量后，停机人工除渣。重液轻液重液轻液液轻重液重液图8-12 管式离心机分离盘管式高速离心机设备简单，操作稳定，分离纯度高，可用于液-液分离和微粒较小的悬浮液分离，分离效果也较好，常用于微生物菌体和蛋白质的分

11、离，但生产能力较低。 碟片式离心机是在1877年有瑞典的德拉伐氏所发明。它是在管式离心机的基础上发展起来的。在转鼓中加入许多重迭的碟片，使颗粒的沉降距离缩短，分离效率大为提高。碟式离心机一般具有坚固的外壳，底部凸出，与外壳铸在一起，壳上有圆锥形盖，由螺帽紧固在外壳上。 3 卧式螺旋卸料离心机卧式螺旋卸料离心机卧式螺旋卸料离心机是一种连续操作的分离设备，各工序在同一时间内连续进行，不需要控制机构，整个操作期间内功率消耗是均匀而无波动的。这是一种效率高、适应性强，应用广的离心机。卧式螺旋卸料离心机的转动部分是由转鼓和螺旋两个部件组成的。转鼓两端水平支撑在轴承上，螺旋两端用两个止推轴承装在转鼓内，螺

12、旋于转鼓内壁间有微量间隙。转鼓一段装有三角皮带轮，由电动机带动，螺旋与转鼓间用一差动变速器使二者维持约1%的转差。料液由中心管加入，进料位置约在螺旋的中部，其前面部分为沉降区，后面部分为甩干区。在离心力作用下，固形物被沉降在转鼓壁上，液体由左侧溢流孔排出，固体则由螺旋从大端推向小端，同时被甩干，落入外壳的排渣口排出。固体在甩干区可以洗涤。调节溢流挡板上溢流口的位置、转鼓转速和进料速度可以改变固形物的湿含量和液体的澄清度，生产能力也随着进料速度而改变。 离心液离心液-固分离的相关计算固分离的相关计算 例题例题 书书 p173 要求要求 ：会计算，知道公式意义。：会计算，知道公式意义。应该是应该是10（-6）而不是）而不是10（6） 生产能力生产能力 Q :可以保证d50 的微粒全部沉淀的生产能力。生产能力生产能力 Q = 重力场的临界微粒自由沉降速度重力场的临界微粒自由沉降速度 离心机的当量沉降面积离心机的当量沉降面积重力场的临界微粒自由沉降速度重力场的临界微粒自由沉降速度 = Wg离心机的当量沉降面积离心机的当量沉降面积 = 不同离心机的公式不同离心机的公式离心沉降速度是随着旋转半径的变化而变化，不是一个常数。这一点与重力沉降不同。微粒在离心沉降中是否能被沉降到桶壁上，取觉于其