Сепарация, осаждение, экстракция
Страница 1

1. Флотация.

Если клетки продуцента в биореакторе из-за низкой смачиваемости накапливаются в поверхностных слоях жидкости. Флотаторы различных конструкций сцеживают, откачивают или соскребают пену, состоящую из пузырьков газа с прилипшими к ним клетками. Повышение эфективности отбора биомассы в виде концентрированной суспензии достигается вспениванием жидкости с последующим отделением ее верхнего слоя. Флотацию широко используют как первый этап отделения дрожжевой массы для осветления культуральной жидкости.

2. Мембранные процессы.

Мембрану можно рассматривать как селективно-проницаемый барьер между двумя гомогенными фазами. Перенос через мембрану имеет место при наложении движущей силы, действующей на компоненты. В большинстве мембранных процессов движущей силой является разность давлений или концентраций (активностей) по обе стороны мембраны. Такие параметры, как давление, концентрация (активность) или даже температура, можно объединить в одном параметре – химическом потенциале . При постоянной температуре химический потенциал i-го компонента в смеси задается как

mi= mi0 + RT lnai + ViP

где mi0 химический потенциал 1 моля чистого вещества при давлении Р и температуре Т. Для чистых веществ активность равна единице, но для жидких смесей активность определяется выражением:

ai = Хi gi

где Хi – мольная доля и gi i –коэффициент активности.

Мембранные процессы можно классифицировать в соответствии с движущими силами процесса.

Таблица 1. Движущая сила в различных мембранных процессах.

Перепад давления

Градиент концентрации (активности)

Градиент температуры

Градиент электрического потенциала

Микрофильтрация Ультрафильтрация Обратный осмос Пьезодиализ

Первапорация Газоразделение Диализ

Жидкие мембраны

Термоосмос

Мембранная дистилляция

Электродиализ Электроосмос

Мембранные материалы:

Гидрофобные полимерные мембраны: политетрафторэтилен (тефлон), поливинилденфторид, полипропилен.

Гидрофильные полимерные мембраны: эфиры целлюлозы, поликарбонаты, полисульфон, полиимид, алифатический полиамид.

Керамические мембраны: оксид алюминия, оксид циркония

Таблица 2. Основные параметры мембранных процессов и применение.

Назва-ние про-цесса

Мембра-ны

Толщи-на (мкм)

Размер пор

Мембра-нные метариа-лы

Движущая сила процесса

Принцип разделения

Применение

Микро-фильт-

рация

Асиммет-ричные или симмет-ричные, пористые

10 – 150

0,05 – 10 мкм

Полимерные и керамические

Давление (<2 бар)

Ситовой механизм

В аналитических целях, стерилизация (пища, лекарственные препараты), ультрачистая вода для полупроводников, осветление напитков, концентрирование клеток и мембранные биореакторы (биотехнология), плазмофорез (медицина)

Ультрафильтрация

Пористые асимметричные

150

1 – 100 нм

Гидрофильные полимерные и керамические

Давление

(1 - 10 бар)

Ситовой механизм

Молочная промышленность (обработка молока, сыворотки, сыроделие), пищевая промышленность (извлечение крахмала, белков), металлургия (разделение эмульсий масла в воде, извлечение красителей), текстильная промышленность (извлечение индиго), фармацевтическая промышленность (извлечение ферментов, антибиотиков и жаропонижающих препаратов).

Обратный осмос

Асимметричные или композиционные

Подложка 150 мкм, верхний слой 1 мкм.

<2 нм

Триацетат целлюлозы, ароматические полиамиды, полиуретановые эфиры

Давление

(15 - 20 бар) солоноватая вода;

(40 - 80 бар) морская вода

Растворение - диффузия

Обессоливание солоноватых вод и морской воды, производство ультрачистой воды (электронная промышленность), концентрирование пищевых соков и сахара (пищевая промышленность), концентрирование молока (молочная промышленность)

Пьезодиализ

Мозаичные мембраны с чередованием катионных и анионообменных областей

Несколько сот мкм

непористые

Катионо-анионообмен-ные смолы

Давление (до 100 бар)

Ионный транспорт

Концентрирование солей.

Газоразделение

Композиционные или асимметричные с верхним слоем из эластомера или стеклообразного полимера

Подложка 150 мкм, верхний слой 0,1 - 5 мкм.

Непористые или с порами <1 мкм

Эластомеры: полидиметилсилоксан, полиметилпентен.

Стеклообраз-ные полиме-ры: полиимиды, поли-сульфон

Давление над мембраной до 100 бар, или вакуум после мембраны

Механизм растворение диффузи (непористые мембраны);

Кнудсеновский поток (пористые мембраны)

Извлечение водорода или гелия, СН4/СО2, Н2S

Страницы: 1 2


Другие статьи:

В.И.Вернадский о биосфере.
Центральным в этой концепции является понятие о живом веществе, которое В.И.Вернадский определяет как совокупность живых организмов. Кроме растений и животных, В.И.Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические ...

Самоорганизующиеся системы
Сложнодинамические системы часто представляют собой самоорганизующиеся системы. В зависимости от выделения той или иной ведущей группы свойств их также называют саморегулирующимися, самонастраивающимися, самоалгоритмизирующимися система ...

Митоз: инициация
Сигнал к началу деления клетки (митоза) исходит от фактора MPF (M phase promoting factor), стимулирующего M-фазу клеточного цикла. MPF представляет собой комплекс киназы CDK1 с активирующими ее циклинами A или B. Видимо, комплекс CDK1-цик ...