Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học : THIẾT BỊ PHÂN CHIA CÁC DUNG DỊCH CỦA CÁC CHẤT HOẠT HOÁ SINH HỌC BẰNG MÀNG MỎNG part 1

Chia sẻ: Safskj Aksjd | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

0
41
lượt xem
5
download

Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học : THIẾT BỊ PHÂN CHIA CÁC DUNG DỊCH CỦA CÁC CHẤT HOẠT HOÁ SINH HỌC BẰNG MÀNG MỎNG part 1

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chæång 12 THIÃÚT BË PHÁN CHIA CAÏC DUNG DËCH CUÍA CAÏC CHÁÚT HOAÛT HOAÏ SINH HOÜC BÀÒNG MAÌNG MOÍNG Tháøm tháúu ngæåüc, siãu loüc, vi loüc, tháúm taïch, âiãûn tháúm taïch, bäúc håi qua maìng âãöu thuäüc caïc quaï trçnh phán chia caïc dung dëch bàòng maìng moíng. Caïc quaï trçnh loüc bàòng maìng xaíy ra åí chãú âäü cäng nghãû mãöm, âiãöu âoï ráút quan troüng khi gia cäng caïc cháút khäng äøn âënh. Caïc phæång phaïp loüc maìng cho pheïp âäöng thåìi thæûc hiãûn caïc quaï trçnh væìa tinh luyãûn væìa cä âàûc caïc dung dëch. Ngoaìi ra chuïng coìn...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học : THIẾT BỊ PHÂN CHIA CÁC DUNG DỊCH CỦA CÁC CHẤT HOẠT HOÁ SINH HỌC BẰNG MÀNG MỎNG part 1

  1. Chæång 12 THIÃÚT BË PHÁN CHIA CAÏC DUNG DËCH CUÍA CAÏC CHÁÚT HOAÛT HOAÏ SINH HOÜC BÀÒNG MAÌNG MOÍNG Tháøm tháúu ngæåüc, siãu loüc, vi loüc, tháúm taïch, âiãûn tháúm taïch, bäúc håi qua maìng âãöu thuäüc caïc quaï trçnh phán chia caïc dung dëch bàòng maìng moíng. Caïc quaï trçnh loüc bàòng maìng xaíy ra åí chãú âäü cäng nghãû mãöm, âiãöu âoï ráút quan troüng khi gia cäng caïc cháút khäng äøn âënh. Caïc phæång phaïp loüc maìng cho pheïp âäöng thåìi thæûc hiãûn caïc quaï trçnh væìa tinh luyãûn væìa cä âàûc caïc dung dëch. Ngoaìi ra chuïng coìn âæåüc tiãún haình maì khäng coï sæû chuyãøn pha cuía saín pháøm gia cäng vaì khäng cáön cung cáúp nhiãût, chè åí nhiãût âäü mäi træåìng, coï khaí nàng giaím máút maït âaïng kãø caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc. Caïc quaï trçnh naìy cho pheïp âaût âæåüc mæïc âäü cä ráút cao (âãún 250) vaì nháûn âæåüc caïc cháút cä coï haìm læåüng khä âãún 50%. Thiãút bë maìng loüc tæång âäúi âån giaín, kêch thæåïc cå baín khäng låïn, tiãút kiãûm vaì coï thãø tæû âäüng hoaï. Caïc maìng âæåüc æïng duûng âãø siãu loüc coï thãø giæî âæåüc caïc phán tæí coï kêch thæåïc tæì 5 âãún 50 nm, coï nghéa laì caïc phán tæí hæîu cå loaûi låïn. Caïc maìng âãø tháúm tháúu ngæåüc giæî âæåüc caïc phán tæí coï kêch thæåïc 2,5 nm mm khi hoaût âäüng dæåïi aïp suáút chán khäng (tæì 4 âãún 10 MPa). 105 Loüc truyãön thäúng Khaí nàng phán chia cuía caïc maìng 104 Phán ly cao täúc âæåüc xaïc âënh båíi khaí nàng giæî laûi caïc 103 Vi loüc Loüc vi khuáøn haût coï khäúi læåüng vaì kêch thæåïc phán tæí Loüc vi nhuî tæång 102 Siãu loüc xaïc âënh. Trãn hçnh 12.1 nãu så âäö læûa Loüc âaûi phán tæí 10 Tháøm tháúu ngæåüc choün phæång phaïp phán chia caïc dung Loüc âæåìng 1 Loüc muäúi dëch phuû thuäüc vaìo âaûi læåüng caïc haût coï trong chuïng. Hçnh 12.1. Kêch thæåïc caïc haût Nhæåüc âiãøm cuía caïc quaï trçnh phán chia bàòng maìng loüc âoï laì sæû cáön thiãút phaíi chuáøn bë vaì tinh chãú caïc dung dëch mäüt caïch cáøn tháûn, xuáút hiãûn sæû phán cæûc näöng âäü - xuáút hiãûn näöng âäü cao cuía cháút hoaì tan åí bãö màût maìng loüc vaì taûo nãn mäüt læåüng låïn caïc cháút tháúm, âoìi hoíi phaíi táûn duûng hay tinh chãú træåïc khi xaí vaìo hãû thäúng kãnh thoaït. 247
  2. 12.1. KYÎ THUÁÛT PHÁN CHIA BÀÒNG MAÌNG LOÜC Sau haìng triãûu nàm biãún hoaï, trong tãú baìo sinh váût säúng âaî hçnh thaình phæång phaïp vaûn nàng vaì hoaìn thiãûn âãø phán chia caïc dung dëch nhåì maìng baïn tháúm. Vê duû nhæ voí tãú baìo âäüng vaì thæûc váût, nhåì chuïng maì sæû trao âäøi cháút giæîa tãú baìo vaì mäi træåìng bãn ngoaìi âæåüc thæûc hiãûn. 12.1.1. Caïc maìng siãu loüc Caïc maìng baïn tháúm siãu loüc laì nhæîng maìng xäúp, trong âoï täön taûi hãû raînh xuyãn suäút baío âaím tháøm tháúu pha cuía caïc cáúu tæí trong häùn håüp bë phán chia. Caïc läù nhoí trong maìng taûo ra hãû thäúng âæåìng raînh ngoàòn ngoeìo liãn kãút våïi nhau hay coï thãø âäüc láûp. Caïc maìng baïn tháøm laì bäü pháûn hoaût âäüng cå baín cuía thiãút bë siãu loüc, cho pheïp taïch caïc cháút hoaì tan coï khäúi læåüng phán tæí trong khoaíng 1200 ÷ 3000000. Caïc maìng duìng trong cäng nhiãûp âæåüc saín xuáút tæì caïc maìng xenluloza axetat xäúp, dë hæåïng coú kãút cáúu hai låïp, gäöm låïp bãö màût moíng våïi bãö daìy 0,25 µm âãún âãûm xäúp mën coï bãö daìy 100 µm. Låïp mën hoaût hoaï cuía maìng seî xaïc âënh khaí nàng giæî laûi mäüt loaûi cáúu tæí trong häùn håüp âæåüc phán chia, trong låïp naìy xaíy ra quaï trçnh phán chia. Vi kãút cáúu cuía låïp hoaût hoaï våïi kêch thæåïc läù âæåüc quy âënh seî xaïc âënh mæïc âäü cä caïc cháút. Hiãûn nay caïc váût liãûu âæåüc duìng laìm nãön cho maìng: giáúy kim loaûi, thuyí tinh xäúp, grafêt... Yãu cáöu cå baín cuía caïc maìng nhán taûo nhæ sau: tênh læûa choün cao, tênh tháúm cao, bãön hoaï vaì tênh trå sinh hoüc âäúi våïi caïc dung dëch âem phán ly, tênh äøn âënh trong quaï trçnh hoaût âäüng, âäü bãön cå hoüc vaì tuäøi thoü caoü, coï khaí nàng taïi sinh vaì giaï thaình tháúp. Hiãûn taûi åí Nga âaî saín xuáút baíy nhaîn hiãûu maìng siãu loüc âæåüc sæí duûng trong cäng nghiãûp tæì xenluloza axetat daûng: YAM - 30, 50 M, 100 M, 150 M, 200 M, 300 M vaì 500 M, chuïng khaïc nhau båíi âæåìng kênh läù (tæì 2 âãún 60 ÷ 70 nm), båíi tênh tháúm vaì tênh læûa choün tæång æïng. Maìng YAM - 30 våïi âæåìng kênh läù nhoí nháút coï thãø âæåüc sæí duûng âãø cä caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc coï khäúi læåüng phán tæí âãún 10000, coìn maìng YAM - 500 våïi âæåìng kênh låïn nháút − âãø cä caïc cháút coï khäúi læåüng phán tæí âãún 50000. Tuy nhiãn khi læûa choün caïc maìng, ngoaìi khäúi læåüng phán tæí cáön phaíi tênh âãún yãúu täú (khäng gian, âàûc træng cáúu truïc khäng gian caïc phán tæí cuía cháút âem cä) coï aính hæåíng âãún tênh læûa choün cuía caïc maìng, cuîng nhæ khaí nàng kãút tuû cuía nhiãöu cháút hoaût hoaï sinh hoüc. Cho nãn âäúi våïi mäùi mäüt hãû cuû thãø, viãûc læûa choün maìng âæåüc thæûc hiãûn bàòng phæång phaïp thæûc nghiãûm. Caïc maìng læûa choün daûng YAM tæì xenluloza axetat âãø cä vaì tinh chãú mäüt säú enzim bàòng phæång phaïp siãu loüc âæåüc nãu åí baíng 12.1. 248
  3. Baíng 12.1. Âàûc tênh cuía mäüt säú maìng læûa choün daûng YAM Khäúi læåüng phán tæí Maìng Enzim 20.000 ÷ 23.000 Proteinaza kiãöm tênh tæì Bac. subtilis YAM - 150 YAM - 200 Proteinaza trung hoaì tæì Bac. subtilis 103 YAM - 200 45000 40000 ÷ 50000 Rennin tæì Bac. mesentericus (ПБ) YAM - 200 43000 ÷ 50000 Lipaza tæì Asp. awamori YAM - 200 Xenluaza tæì Sedridium vaì Candidum YAM - 300 60000 Pectinaza tæì Asp. awamori 16 YAM - 300 80000 Glucoamilaza tæì Asp. niger YAM - 300 97000 Khi xeït âãún tênh khäng bãön nhiãût cuía caïc dung dëch, thæåìng tiãún haình quaï trçnh siãu loüc åí nhiãût âäü bçnh thæåìng hay tháúp hån, vç váûy phaíi laìm saûch dung dëch ban âáöu trong quaï trçnh tuáön hoaìn kên. 12.1.2. Caïc xå polyme Xå polyme laì váût liãûu læûa choün coï triãøn voüng duìng cho siãu loüc. Chuïng laì nhæîng äúng mao dáùn coï âæåìng kênh 20 ÷ 100 µm vaì chiãöu daìy thaình äúng xäúp 10 ÷ 50 µm. Sæû hçnh thaình caïc xå räùng bàòng phæång phaïp eïp loîm polyme noïng chaíy qua caïc khuän keïo âàûc biãût. Polyamit, penylon, polyacrylonitryl âæåüc sæí duûng nhæ laì nhæîng váût liãûu âãø saín xuáút ra caïc xå räùng. Caïc boï xå âæåüc gàõn chàût vaìo bäü pháûn bãn trong cuía thiãút bë siãu loüc âãø taûo ra bãö màût coï diãûn têch âãún 30.000 m2. Coï thãø xãúp âãún 28 triãûu såüi xå vaìo äúng coï âæåìng kênh 35 cm. Khi âoï nàng suáút âaût 175 m 3 næåïc trãn 1 m3 thãø têch khäng gian trong äúng. Nhæîng æu âiãøm cuía caïc xå räùng nhæ sau: khaí nàng taûo ra nhæîng yãúu täú phán chia coï máût âäü goïi cao, váûn chuyãøn vaì baío quaín åí daûng khä, coï khaí nàng giæî åí aïp suáút cao. Tuy nhiãn nhæåüc âiãøm låïn nháút cuía caïc xå polyme laì ráút khoï thay âäøi caïc såüi xå khi bë hæ hoíng. Mäüt trong nhæîng âàûc âiãøm cuía caïc maìng baïn tháúm laì tênh tháúm næåïc cuía chuïng. Caïc maìng âæåüc duìng trong cäng nghiãûp âãø loüc siãu täúc âæåüc âàûc træng båíi khaí nàng tháúm næåïc âãún 300 l/(m2.h) vaì låïn hån, tuy nhiãn khi cä vaì tinh chãú caïc dung dëch chæïa enzim vaì caïc dung dëch hoaût hoaï sinh hoüc khaïc, nàng suáút cuía chuïng tháúp âaïng kãø - khäng låïn hån 30 ÷ 40 l/(m2.h). Trong quaï trçnh hoaût âäüng nàng suáút cuía maìng giaím xuäúng. 249
  4. 12.1.3. Caïc såüi xå räùng Caïc såüi xå räùng tæì váût liãûu xenluloza axetat laì nhæîng äúng nhoí coï âæåìng kênh trong 0,2 mm. Nhæîng såüi trå hoaï naìy coï cáúu truïc dë hæåïng. Khi doìng chaíy qua såüi räùng åí bãö màût bãn trong taûo ra æïng læûc træåüt cao seî laìm giaím sæû phán cæûc näöng âäü. Aïp suáút tàng lãn trong khe såüi seî âáøy dung mäi caïc cháút tháúp phán tæí vaì muäúi ra ngoaìi qua vaïch såüi, coìn caïc cháút âæåüc giæî laûi seî táûp trung trong doìng tuáön hoaìn kên. Caïc såüi âæåüc gheïp laûi thaình nhæîng boï mäüt, khoaíng 1000 såüi vaì âæåüc xãúp kên trong äúng nhæûa trong, nhåì âoï maì coï thãø nháûn âæåüc diãûn têch bãö màût loüc låïn våïi thãø têch væìa phaíi. Khaí nàng cuía caïc maìng giæî laûi caïc cháút hoaì tan coï tênh choün loüc âæåüc thãø hiãûn båíi hãû säú giæî: n ln f n0 Kg = v ln 0 vf trong âoï: nf - Näöng âäü cuäúi cuía caïc cáúu tæí âaûi phán tæí trong váût liãûu giæî, cuía caïc haût trãn 1 cm3 ; n0 - näöng âäü ban âáöu cuía caïc cáúu tæí âaûi phán tæí, cuía caïc haût trãn 1 cm3; V0 - thãø têch ban âáöu, m3 ; Vf - thãø têch cuäúi cuìng, m3. Täúc âäü chaíy cuía doìng qua maìng phuû thuäüc vaìo daûng caïc cháút hoaì tan âæåüc giæî laûi, vaìo âäü hoaì tan, näöng âäü vaì caïc tênh cháút khuãúch taïn, âäöng thåìi cuîng phuû thuäüc vaìo maìng, vaìo diãûn têch hoaût âäüng cuía maìng, vaìo aïp suáút, nhiãût âäü vaì âäü nhåït. Täúc âäü cuía doìng chaíy xuyãn qua maìng tyí lãû nghëch våïi logarit näöng âäü cuía cháút hoaì tan coï tênh âãún aính hæåíng cuía caïc âiãöu kiãûn phán cæûc näöng âäü. Tênh tháøm tháúu cuía maìng giaím xuäúng khi tàng näöng âäü vaì khi tiãún haình quaï trçnh åí nhiãût âäü tháúp hån nhiãût âäü bçnh thæåìng. 12.1.4. Caïc daûng thiãút bë duìng maìng loüc Hiãûn taûi ngæåìi ta sæí duûng räüng raîi bäún loaûi kãút cáúu cå baín cuía caïc thiãút bë duìng maìng loüc: coï caïc bãö màût loüc, äúng loüc, cuäün loüc vaì caïc maìng læûa choün åí daûng caïc såüi räùng. Ba loaûi thiãút bë âáöu âæåüc trang bë hoaìn chènh caïc maìng baïn tháúm phàóng âäöng nháút vaì chuïng khaïc biãût båíi caïc phæång phaïp goïi vaì gia cäú maìng. Âàûc tênh quan troüng cuía caïc thiãút bë duìng maìng loüc laì máût âäü goïi cuía maìng - diãûn têch bãö màût cuía caïc maìng læûa choün trãn mäüt âån vë thãø têch thiãút bë. Máût âäü goïi cuía caïc maìng trong thiãút bë coï nhiãöu daûng khaïc nhau âæåüc nãu dæåïi âáy (m2/m3). 60 ÷ 200 Daûng äúng 300 ÷ 800 Daûng cuäün 60 ÷ 300 Daûng khung phàóng Daûng coï caïc såüi räùng âãún 30000 250
  5. Trong caïc thiãút bë daûng cuäün, mäüt hay mäüt säú maìng 3 âæåüc gia cäú giæîa bäü tiãu næåïc 4 vaì bäü saìng læåïi (hçnh 12.2). Mäüt phêa cuía váût liãûu loüc nhæ thãú âæåüc bët kên trãn äúng âãø thaíi cháút loüc 1, vaì táút caí váût liãûu âæåüc cuäün troìn trãn äúng naìy åí daûng rulä 2. Nhanh choïng trong váún âãö thay âäøi caïc bäü pháûn loüc laìm cho thiãút bë daûng cuäün tråí nãn ráút thuáûn tiãûn cho thao taïc. Nhæåüc âiãøm cuía caïc thiãút bë loaûi naìy laì sæïc caín thuyí læûc cao vaì sæû têch træî càûn trong caïc bäü saìng bàòng læåïi. 2 1 1 2345 Cháút loüc Dung dëch ban âáöu Dung dëch Cháút cä ban âáöu Hçnh 12.2. Så âäö sàõp xãúp caïc maìng læûa choün trong thiãút bë daûng cuäün Cháút loüc Hçnh 12.3. Så âäö thiãút bë duìng maìng loüc daûng khung phàóng: 1- Bãû làõp; 2- Thanh giàòng; 3- Khu phoìng; 4- Âãûm xäúp; 5- Maìng læûa choün Caïc thiãút bë khung phàóng. Trong caïc thiãút bë daûng khung phàóng, caïc baín âåî coï caïc cå cáúu tiãu næåïc âãø thaïo cháút loüc âæåüc bao phuí båíi caïc maìng læûa choün tæì hai phêa vaì âæåüc táûp trung vaìo tuïi. Cho nãn giæîa caïc baín âoï âæåüc taûo nãn nhæîng raînh håí âãø hçnh thaình kãnh dáùn dung dëch ban âáöu (hçnh 12.3). Caïc thiãút bë daûng khung phàóng âæåüc làõp raïp âån giaín vaì hoaût âäüng bãön. Nhæåüc âiãøm laì sæû phán bäø dung dëch âem phán chia giæîa caïc raînh khäng âãöu, máût âäü goïi tháúp vaì læåüng váût liãûu cao. Thiãút bë coï caïc såüi räùng. Caïc thiãút bë trãn cå såí cuía caïc såüi räùng gäöm voí xilanh, trong âoï âàût äúng truûc hay caïc såüi räùng maì khäng cáön äúng truû. Caïc såüi âæåüc phuí kên tæì mäüt hay hai âáöu såüi bàòng caïc baín laìm bàòng nhæûa epoxit. Caïc thiãút bë trãn cå såí cuía caïc såüi räùng coï máût âäü goïi ráút cao. Tuy nhiãn caïc dung dëch âæåüc phán chia trong thiãút bë cáön phaíi tinh chãú så bäü, vç hiãûu suáút cuía quaï trçnh phán chia phuû thuäüc âaïng kãø vaìo sæû tinh chãú så bäü cuía chuïng. Ngæåìi ta âaî chãú taûo khäúi vi loüc nhæ trong hçnh 12.4, sæí duûng caïc såüi räùng tæì xenluloza axetat vaì nylon - 12. Thiãút bë gäöm caïc boï (mäùi boï coï 10000 såüi), såüi räùng âæåüc xãúp trong äúng xilanh. Âäü âàûc 10.000 m2/m3. Vaïch caïc såüi räùng thæûc cháút laì maìng 251
  6. baïn tháúm. Dæåïi aïp suáút, cháút loíng âæåüc âáøy vaìo boï såüi tæì mäüt âáöu voí, coìn cháút vi loüc thoaït ra tæì hai âáöu cuäúi cuía boï såüi. Thiãút bë coï nàng suáút tæì 5 âãún 1000 m3/ngaìy. Dung dëch ban âáöu Cháút loüc Cháút loüc Hçnh 12.4. Thiãút bë duìng maìng loüc trãn cå såí cuía caïc såüi räùng: 1- Voìng haîm; 2- Baín ; 3- Læåïi che chàõn; 4- Caïc såüi räùng; 5- Baín bàòng nhæûa epoxit; 6- Âéa âåî; 7,10- Âaïy; 8- ÄÚng phán phäúi âæåüc âäüt läù; 9- Voí bàòng såüi thuyí tinh. 12.2. CAÏC THIÃÚT BË SIÃU LOÜC ÂÆÅÜC SÆÍ DUÛNG TRONG CÄNG NGHIÃÛP 12.2.1. Cáúu taûo Quaï trçnh siãu loüc âæåüc thæûc hiãûn trong khäúi maìng daûng khung phàóng. Diãûn têch bãö màût laìm viãûc cuía mäùi khäúi 10 ÷ 12 m2. Khäúi siãu loüc (hçnh 12.5) gäöm voí häüp 3, trong âoï xãúp caïc tuïi chæïa bäü loüc phàóng 5, âæåüc phán caïch láùn nhau giæîa caïc âãûm coï hçnh daûng âàûc biãût 4. Khe raînh coï chiãöu sáu 1,0 ÷ 1,5 mm âæåüc taûo ra giæîa caïc càûp näúi cuía bäü loüc. Dung dëch âæåüc cä chaíy qua caïc raînh. Âãø ngàn ngæìa sæû xã dëch cuía tuïi khi hoaût âäüng Cháút tháúm thæåìng duìng caïc chi tiãút âënh vë 2, caïc gåì cuía caïc bäü loüc vaì caïc âãûm phán chia âæåüc tç vaìo âoï. Tuïi âæåüc bêt kên trong häüp nhåì nàõp trãn 1. Nàõp træåïc 8 coï làõp caïc âoaûn äúng âãø naûp dung Hçnh 12.5. Khäúi siãu loüc dëch ban âáöu vaì thaïo cháút cä âàûc âæåüc cäú âënh båíi caïc chäút 6 qua låïp âãûm kên 7 tæì phêa màût muït cuía maïy. Âoaûn äúng âãø thaïo cháút tháúm âæåüc bäú trê åí phêa sæåìn cuía maïy. Bäü loüc gäöm baín truû bàòng polypropilen coï daûng hçnh vuäng, åí hai phêa táúm coï caïc raînh khêa doüc, ngang våïi chiãöu sáu 0,3 mm. Duìng vaíi capron coï säú saìng No 32 - 49 âãø boüc kên baín. Âàût maìng læûa choün åí trãn, sao cho phuí kên mäüt màût muït cuía bäü loüc, cháút tháúm âæåüc thaïo ra qua ba bäü loüc håí coìn laûi. 252

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản