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過濾器技術

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過濾器特性與選擇原則探討

日期:2014/12/1 14:37:10 人氣:2064

  過濾屬於流體的淨化過程中不可缺的處理手段,主要用於去除流體中的顆粒物或其他懸浮物。過濾器的原理是利用有孔介質,從流體(液體或氣體)中去除汙染物,使流體達到所需的潔淨度水平。過濾器經常被人們認為是一種簡單的網或篩子,過濾或分離是在一個表麵上進行的。這是過去的方式,現在大多過濾器的濾壁是有一定厚度的,也就是說過濾器材具有深度,以“彎曲通道”的形式對去除汙染物起到了輔助作用。過濾器是除去液體中少量固體顆粒的設備,當流體進入置有一定規格濾網的濾筒後,其雜質被阻擋,而清潔的濾液則由過濾器出口排出,當需要清洗時,旋開支管底部螺塞,排淨流體,拆下法蘭蓋,取出濾筒,處理後重新裝入即可。眾所周知,過濾器的核心原件是濾膜,這是一種製備在微孔承托層(支撐體)上的布滿更微小孔隙的薄膜。製作濾膜的材料有很多,分為有機膜(如聚碸中空纖維膜)和無機膜(如陶瓷膜)。膜過濾器的過濾精度較高,粒徑控製比較穩定,而且反衝洗容易恢複性能。因此,使用維護極為方便。
  1 過濾機理與影響因素
  1.1過濾機理
  流體的過濾機理主要有兩種。一種是基於顆粒的大小來分離,例如攔截、篩分和表麵捕獲等;另一種是吸附,即顆粒在化學/電荷作用下粘附在濾器上。這就要求各個藥廠根據自身的實際需要來選擇不同的過濾膜。
  1.2 影響過濾的因素
  1.2.1流體的特性
  與流體的特性有關。例如,流體的粘度和化學/離 子成分,流體的粘度越大在同樣的壓力條件下流速越慢,流體與膜之間有較多接觸,過濾效果較好;再如,流體和膜的混合/接觸時間對過濾效果也有較大影響,混合/接觸時間越長則過濾效果越好。此外,需要注意的是,流體的特性隻影響膜對流體的吸附截留效果而不影響顆粒大小的排除。
  1.2.2操作條件
  與實際操作條件有關,如顆粒的流速和過濾壓力。要想取得好的過濾效果,一般選擇較低的流速,流速越低截留效果越好。實踐證明膜的結構移動對過濾是不利的,一旦膜的結構在過濾過程中發生了變化,則顆粒和纖維就能從深層過濾器析出,影響到過濾效果。但是,速度/壓差僅對吸附截留有重要影響,對大小排除影響相當小。
  1.2.3顆粒類型
  顆粒類型與過濾效果也有很大關係,顆粒分為可變形顆粒和不可變形顆粒兩種。在一定的壓力下,可變形顆粒會進入過濾膜內並導致更多的過濾網孔堵塞,從而影響到過濾效果,如凝膠的過濾。然而,不可變顆粒過濾時則會在濾膜上形成一層類似餅狀的物體。
  1.2.4過濾膜類型
  與過濾膜的類型有關,不同過濾膜的孔徑和結構不同,有些膜的結構是剛性的,有些膜的結構是可移動的。 預過濾膜的額定孔徑沒有一個統一的標準,不同的製造商有自己的定義和方法,所以選擇和更換商家時需引起高度注意,同樣是0.22μm的預過濾膜,選用不同製造商的過濾效果會存在很大差別。而除菌過濾的公共孔徑是有法規定義的,各個商家執行的是同一個標準,在選擇和更換時就相對要簡單一些。
  1.2.5過濾材質
  與過濾的材質有關,過濾材質按與水的關係分為親水性(水可浸潤)和疏水性(水不可浸潤)兩種。親水性的過濾器主要應用在水或水/有機溶液混合的過濾和除菌過濾,如纖維素材料(再生纖維素、混合纖維素酯)、PVPP聚碳酸酯、PVDF改良聚偏二氟乙烯;疏水性過濾器是通過水被截流或“引導”進入濾膜,主要應用在溶劑、酸、堿和化學品過濾,罐/設備呼吸器,工藝用氣,發酵進氣/排氣過濾,如PTFE聚四氟乙烯、PVDF聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚碸、聚碳酸酯等。
  2 過濾器特性與結構
  過濾器一般分為深層過濾器(初級過濾)、表麵過濾器(中間過濾)和膜過濾器(深度過濾)3種。深層過濾器的纖維時有脫落,不能給出一個確切的孔徑,厚度一般在3~20mm,通常有吸附作用,並有較大的承汙能力;表麵過濾器的纖維一般用熱粘合或膜塗布而成,可以給出額定孔徑,比較薄(<1 mm),吸附能力較小;膜過濾器的主要特點是質地堅硬,不易破碎,有曲折的通道和非常高的內表麵積,有一定的開孔率,能做完整性測試,常用於深級過濾,如無菌過濾器。

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