Сепарация, осаждение, экстракцияСтраница 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 |
Другие статьи:
Острый гастрит
Основными проявлениями являются неприятные ощущения в подложечной области, чаще всего боли разной интенсивности, чувство распирания, тошнота, отрыжка, неприятный вкус во рту. Эти ощущения обычно возникают через 2-3 часа после еды, сопрово ...
Сообщество, экосистема, биогеоценоз, биосфера
Сообществом (биоценозом) называется совокупность организмов различных видов, длительное время сосуществующих в определенном пространстве и представляющих собой экологическое единство. Как и популяция, сообщество имеет собственные свойства ...
Происхождение.
Самые примитивные млекопитающие появились в начале мезозойской эры—в триасе. Их предками были хищные пресмыкающиеся — териодонты, или зверозубые . Останки этих рептилий были обнаружены в разных местах земного шара. В их изучение большой ...