Ультрафильтрационные аппараты и установки

Мембранная технология. Классификация методов мембранного разделения.

Мембранные фильтры.

Основным рабочим органом осмотических и ультрафильтрационных аппаратов являются полупроницаемые мембраны из различных полимерн В промышленности применяют листовые, трубчатые и выполненные в виде полых волокон мембраны из ацетилцеллюлозы.Мембрана состоит из тонкого полупроницаемого слоя толщиной 0,1 -0,5 мкм, связанных с подложкой толщиной 100-200 мкм, обеспечивающей механическую прочность мембраны. Диаметр пор полупроницаемого слоя до 0,01 мкм.

В нашей стране выпускают ацетатные мембраны МГА-80, МГА-90, МГА-95, МГА-100 и ультрафильтрационные ацетатные мембраны типа «Владипор» марки УАМ-50, УАМ-100,УПИ-150, УАИ-200, УАМ-300, УАМ-500 с различным диаметром пор в нанометрах. Цифры указывают максимальный диаметр пор в нанометрах. Длина линий мембран до 25 м, ширина 04 и., толщина около 110 мкм. Максимальное рабочее давление для мембран марки МГА-10 Mm, марки УАМ-1 Мпа, рН среды 5-8. Производительность мембран типа УАМ по дистилляту при давлении 0,15 Мпа соответственно 45, 144, 430, 720, 1730 л/(м2 сут). Мембраны типа ЦАМ используют для промышленного концентрирования и очистки ферментов (табл. 2).Одной из основных характеристик полупроницаемых мембран является их водопроницаемость. Водопроницаемость мембран, применяемых для ультрафильтрации 300 л/(м²) и более. Однако, при концентрировании и очистке ферментных растворов их водопроницаемость значительно ниже - 20-30 л/(м² ). В процессе работы производительность мембраны снижается тем больше, чем рабочее давление, в результате уплотнения ацетилцеллюлозных волокон.

Мембраны зарубежных фирм

Фирма «Дорр-Оливер» (США) изготовляет мембраны большой прочности, которые легко заменять срок непрерывной работы таких мембран более 2000час.

Мембраны фирмы DDS (Нидерланды) прочны, устойчивы к кислотам и щелочам при температуре 373 К, что позволяет проводить их тепловую и химическую стерилизацию, а также очистку с помощью химических средств.

Процесс	Проходящие	Частицы и вещества,	Области
рабочее	через мембрану	задерживающиеся	использования
давление,	вещества	мембраной
МПа
Микрофильтрация	Вода, растворенные	Суспендированные и коллоидные	Стерилизация растворов
0,05	вещества		в биотехнологических
		частицы, бактерии	и химико-фармацевтических
		и другие микробы	Производствах в бактерио-
		размером более	логических анализах,
		0,1 мкм	при разделении веществ
Ультра-	Вода, рас-	Бактерии, коллоидные	Очистка растворов
фильтра-	творенные	и суспендированные	биополимеров,
ция 0,5	неорганические	частицы размером	Концентрирование,
	вещества	более 10~³ мкм,	фракционирование,
		растворенные органич.	освобождение
		полимеры с ММ 1 кДа	от пирогенов
			(депирогенизация)
Обратный	Вода, рас-	Бактерии, вирусы,	Концентрирование
осмос 5	творенные	суспендированные	растворов в биотехнологии,
	высоко	и коллоидные частицы,	глубокое обессоливание
	полярные	растворенные	воды и т.д.
	низкомолекулярные	неорганические вещества,
	вещества	органические вещества
		с ММ 0,2 кДа

Таблица 1

Области практического применения мембранной фильтрации

Таблица 2

Характеристика селективных мембран типа «Владипор»

Фермент	Молекулярная масса	Мембрана
Щелочная протеиназа из bacillus	200000-23000	УАМ-150 УАМ-200
Нейтральная протеиназа из Bac. Subtilis	45000
Рениниз Bac. Mesentericus шт. ПБ	40000-50000
Липаза из Aspergillus awamori	43000-50000	УАМ-200
Целлюлоза из Sebridium, Candida	60000
Пектиназа из Acp. Awamori 16	80000	УАМ-300
Глюкоамилаза из Asp. Niger	97000

Одной из основных характеристик полупроницаемых мембран является их водопроницаемость. Водопроницаемость мембран, применяемых для ультрафильтрации 300 л/(м²) и более. Однако, при концентрировании и очистке ферментных растворов их водопроницаемость значительно ниже - 20-30 л/(м² ). В процессе работы производительность мембраны снижается тем больше, чем рабочее давление, в результате уплотнения ацетилцеллюлозных волокон.

Мембраны зарубежных фирм

При всех положительных качествах нельзя не отметить и недостатки этого способа, к которым относятся адгезия частиц к мембранам, неоднородность пор по диаметру («абсолютных» мембран по стерилизующей эффективности не существует). Но стерильность может быть достигнута и достигается вследствие наложения других причин, например, адсорбции частиц на мембране, удержания части стерилизуемой дорогостоящей жидкости на мембране при фильтрации малых объемов ее, а также возможная селективная адсорбция ионов (чаще - катионов) из небольших объемов растворов, недостаточная или плохая смачиваемость мембран водой и др. К тому же, по-прежнему актуальной остается проблема вирусного загрязнения БАВ и очистки БАВ от вирусов. Ситуация, связанная с очисткой биопродуктов от вирусов, обострилась еще и потому, что появилось сообщение о контаминации гормона роста человека, получаемого из гипофиза, «медленным» вирусом болезни Крейтцфельда-Якоба. и это на фоне возрастающей роли ретровирусов (включая ВИЧ). Как следствие - усилилась настороженность к препаратам из крови, гормонам, экстрагированным из тканей млекопитающих, рекомбинатным белками, образуемым культивируемыми клетками животных. Более того, ряд вирусов животных являются патогенными для человека (зоонозные вирусные инфекции).

Ультрафильтрационные аппараты и установки

Их подразделяют на 4 группы: плоскорамные, рулонные, трубчатые, с полыми волокнами. Каждый аппарат или установка состоит из легкозаменяемых самостоятельных блоков (модулей), соединенных последовательно или параллельно. Блоки состоят из фильтрующих элементов, фильтрующая поверхность которых зависит от конструкции.

Важными элементами блоков являются подложки для мембран и устройства для равномерного распределения жидкости над поверхностью мембран, обеспечивающие высокую скорость разделяемого раствора при незначительной концентрационной поляризации.

В настоящее время применяют ультрафильтрационные модули с набором пористых подложек и многокамерной укладкой мембран. Пористые подложки позволяют мембранам выдерживать избыточное давление до 1 Мпа и повышают дренирующую способность мембраны и отвод низкомолекулярных веществ.

Разделяемый раствор проходит по каналам высотой 1мм, образованным между фильтрующими элементами, со скоростью 1,5-3 м/с. Недостатки блоков этого типа - высокая плотность укладки мембран - 300м² па 1м³ аппарата, большая металлоемкость, трудность сборки и разборки.

Аппарат с плоскорамными элементами конструкции ВНИИводгео

При сборке в пакет метод между фильтрующими элементами помещают уплотнительные рамы из паронита толщиной 0,5-1мм, образующие также рабочую камеру. Для направления потока жидкости между элементами устанавливают направляющие пластины элементы, собранные в пакет вместе с пластинами, стягивают болтами между двумястальными фланцами.

Жидкость поступает в напорную камеру, проходит между направляющей пластиной и мембраной.

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 562; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!