首页化学工程生物化学工程生化分离工程 02 第二章 发酵液的预处理和固液分离方法.ppt

02 第二章 发酵液的预处理和固液分离方法.ppt

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本课件讲解发酵液的预处理与固液分离:先说明预处理去除高价离子、杂蛋白与有色物质,再展开凝聚剂与絮凝剂的作用机理、常用品种及用量、pH 等影响因素,最后给出可压缩滤饼的过滤方程式与板框压滤机、真空过滤机、离心机等设备。

第2章发酵液的预处理和固液分离方法封面,列出发酵液预处理、凝聚与絮凝、发酵液过滤三节主线
生化分离工程工艺流程图,展示本章预处理与固液分离环节在整体流程中的位置
发酵液预处理技术页,列出预处理目的、针对对象与方法,以及高价离子、杂蛋白质与有色物质的去除
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第1页:第2章 发酵液的预处理和固液分离方法

第2章 发酵液的预处理和固液分离方法,本章包含三节:

  • 一、发酵液的预处理
  • 二、凝聚和絮凝技术
  • 三、发酵液的过滤

第2页:生化分离工程的工艺流程

一、生化分离工程的工艺流程:发酵液预处理与固液分离位于整个生化分离流程的最前端,直接决定后续提取与精制单元的进料状态。

第3页:发酵液的预处理技术

二、发酵液的预处理技术

目的
改善发酵液的过滤与分离性能,减轻后续单元负担
针对对象
高价离子、杂蛋白质、有色物质等干扰成分
预处理方法
酸化、加热、加入凝聚剂与絮凝剂、吸附等
高价离子的去除
通过沉淀或络合方式去除 Ca2+、Mg2+、Fe3+ 等
杂蛋白质的去除
调 pH、加热变性或等电点沉淀后过滤除去
有色物质的去除
采用活性炭或大孔吸附树脂脱色

第4页:凝聚和絮凝技术

三、凝聚和絮凝技术:凝聚依靠电解质压缩胶粒双电层使胶粒相互聚集,絮凝依靠高分子链在颗粒间的架桥作用形成大絮团,两者常配合使用。

第5页:凝聚技术与双电层结构

凝聚技术

  • 扩散双电层的结构模型图
  • 胶粒能保持分散状态的原因:同性电荷排斥与溶剂化膜
  • 双电层特征的表征和电动电位(ξ)
  • 常用的凝聚剂

第6页:常用凝聚剂与阳离子凝聚能力次序

常用的凝聚剂:

  • Al2(SO4)3·18H2O(明矾)
  • AlCl3·6H2O
  • FeCl3
  • ZnSO4
  • MgCO3

阳离子对负电荷的胶粒凝聚能力次序为:Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+,价态越高凝聚能力越强。

第7页:絮凝原理与常用絮凝剂

絮凝原理:高分子絮凝剂的长链同时吸附多个胶粒,通过架桥连接形成大而疏松的絮团,从而显著改善沉降与过滤性能。

  • 架桥连接
  • 絮凝作用的影响因素
  • 常用絮凝剂的种类

第8页:絮凝作用的影响因素

絮凝作用的影响因素:

  • 絮凝剂用量:絮凝效果呈钟形变化,过量会重新稳定胶粒
  • 溶液的 pH:主要影响离子型絮凝剂中功能团的电离度,改变分子链伸展状态与架桥能力
  • 搅拌速度和时间:影响絮团的形成与破碎
  • 助滤剂:添加助滤剂能增加絮凝效果

第9页:常用絮凝剂的种类

常用絮凝剂的种类:

  • 1. 聚丙烯酰胺(Polyacrylamide)衍生物:非离子型;阴离子型(含 —COOH);阳离子型(含 —NH2)
  • 2. 苯乙烯类衍生物及其无机高分子聚合物絮凝剂:聚合铝盐、聚合铁盐
  • 3. 天然有机高分子絮凝剂:明胶、海藻酸钠、骨胶、甲壳素、甲酰胺、多聚糖类胶粘物

第10页:

第11页:发酵液的过滤

四、发酵液的过滤:微生物发酵液多属非牛顿型液体且滤饼具可压缩性,过滤时比阻随压力变化,是固液分离难度的主要来源。

第12页:过滤方程式

4.1 过滤方程式:通常微生物的发酵液多属非牛顿型液体,具可压缩性。在恒压条件下,可压缩性滤饼的比阻值 rB 视为常数,其过滤方程为:

q2=2·Δp/(μ·rB·XB)·τ

  • 据滤饼的重量比阻 rB 可衡量不同发酵液过滤的难易程度
  • rB 越小越易过滤,单位面积滤液量 q 越大

第13页:固液分离设备

4.2 固液分离设备:

  • 板框压滤机
  • 鼓式真空过滤机
  • 离心分离机
  • 错流过滤系统

第14页:

第15页:

第16页:

第17页:

第18页:返回:固液分离设备

back:返回固液分离设备页,衔接板框压滤机、鼓式真空过滤机、离心分离机与错流过滤系统的结构说明。

第19页:

第20页:本章作业

作业

  • 1. 名词解释:絮凝、凝聚、凝聚值、混凝
  • 2. 凝聚原理
  • 3. 絮凝机制
  • 4. 常用的凝聚剂有哪些?常用的絮凝剂有哪些?
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