利用离心法和过滤法进行固液分离的原理,常用设备及优缺点答:一)离心分离:1.原理:利用转鼓高速转动所产生的离心力,来实现悬浮液、乳浊液的分离或浓缩。缺点:设备投资高、能耗大。此外,连续排料时, 固相干度不如过滤设备。2.优点:分离速率快、分离效率高、液相澄清度好等。a. 碟片式离心机,b.管式离心机,C. 倾析式离心机。二)过滤:原理在一定的压力差下,利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子,进行固液分离的过程。在过滤操作中,要求滤速快、滤液澄清,并且有高的收率。(1)板框压滤机:优点:过滤面积大,结构简单,价格低,动力消耗少,对不同过滤特性的发酵液适应性强。缺点:不能连续操作,设备笨重,劳动强度大,卫生条件差,非过滤的辅助时间较长。2)真空转鼓过滤机:优点:真空转鼓过滤机具有自动化程度高、操作连续、处理量大。特别适合固体含量大(>10%)的悬浮液的分离,在发酵工业中广泛用于霉菌、放线菌和酵母发酵液或细胞悬浮液的过滤分离。缺点:由于受真空度的限制,不适于菌体较小和粘度较大的细菌发酵液的过滤,且过滤所得固相的干度不如加压过滤。3)硅藻土过滤机例1:利用乙酸乙酯萃取发酵液中的放线菌素D(Actinomycin D), pH3.5时分配系数K =57。令H = 450 l/h,单级萃取剂流量为39 l/h。计算单级萃取的萃取率。
利用离心法和过滤法进行固液分离的原理,常用设备及优缺点
答:一)离心分离:1.原理:利用转鼓高速转动所产生的离心力,来实现悬浮液、乳浊液的分离或浓缩。缺点:设备投资高、能耗大。此外,连续排料时, 固相干度不如过滤设备。2.优点:分离速率快、分离效率高、液相澄清度好等。a. 碟片式离心机,b.管式离心机,C. 倾析式离心机。二)过滤:原理在一定的压力差下,利用多孔性介质截留固液悬浮液中的固体粒子,进行固液分离的过程。在过滤操作中,要求滤速快、滤液澄清,并且有高的收率。(1)板框压滤机:优点:过滤面积大,结构简单,价格低,动力消耗少,对不同过滤特性的发酵液适应性强。缺点:不能连续操作,设备笨重,劳动强度大,卫生条件差,非过滤的辅助时间较长。2)真空转鼓过滤机:优点:真空转鼓过滤机具有自动化程度高、操作连续、处理量大。特别适合固体含量大(>10%)的悬浮液的分离,在发酵工业中广泛用于霉菌、放线菌和酵母发酵液或细胞悬浮液的过滤分离。
缺点:由于受真空度的限制,不适于菌体较小和粘度较大的细菌发酵液的过滤,且过滤所得固相的干度不如加压过滤。3)硅藻土过滤机
例1:利用乙酸乙酯萃取发酵液中的放线菌素D(Actinomycin D), pH3.5时分配系数K =57。令H = 450 l/h,单级萃取剂流量为39 l/h。计算单级萃取的萃取率。
题目解答
答案
解: 单级萃取的萃取因子:
E = 57×39/450
= 4.94
单级萃取率; 1-α=
= 4.94/(1+4.94)= 0.832
例2:利用乙酸乙酯萃取发酵液中的放线菌素D(Actinomycin D), pH3.5时分配系数K=57。采用三级错流萃取, 令H = 450 l/h, 三级萃取剂流量之和为39 l/h。分别计算L1 = L2 = L3 = 13 l/h和L1 = 20, L2=10, L3 = 9 l/h时的萃取率。
解: 萃取剂流量相等时,E = 1.65 ←
用右侧方程得:1-3 = 0.946。←
=1-α
若各级萃取剂流量不等, 则E1 = 2.53,E2 = 1.27,E3 = 1.14,由右式得
=
1-’3 = 0.942。 所以,
>
←
单级萃取的萃取率 = 0.832
阻滞因素
解析
单级萃取的萃取因子 $E$ 可以通过分配系数 $K$ 和萃取剂流量 $L$ 与料液流量 $H$ 的比值来计算。公式为:
$$ E = K \times \frac{L}{H} $$
步骤 2:计算单级萃取率
单级萃取率 $\alpha$ 可以通过萃取因子 $E$ 来计算。公式为:
$$ 1 - \alpha = \frac{E}{1 + E} $$