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:
Оптимальное
пищедобывательное поведение
Многие животные способны выбирать из различных видов пищи ту, которая соответствует их физиологическим потребностям. Но для того чтобы получить пищу, животные должны расходовать энергию. Кроме того, им приходится тратить ценное время, рас ...
Внесение вектора в эмбриональные
стволовые клетки
Для трансформации используют эмбриональные стволовые клетки мышей. Помимо того, что культура ЭС клеток способна расти in vitro, при пересадке во взрослую мышь или эмбрион клетки имеют свойство приживаться. ЭС клетки, в отличие от специали ...
Кровеносная система.
У представителей этого класса сердце четырехкамерное . Из двух дуг аорты у млекопитающих осталась только одна, но не правая, как у птиц, а левая. Отходит она от левого желудочка и несет чисто артериальную кровь. Следовательно, у млекопи ...