Các Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Sinh Học Trong Công Nghiệp [Chương 12: Thiết Bị Phân Chia Các Dung Dịch Của Các Hoạt Chất Hóa Sinh Học Bằng Màng Mỏng]

Chia sẻ: Danh Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

141
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học trong công nghiệp [chương 12: thiết bị phân chia các dung dịch của các hoạt chất hóa sinh học bằng màng mỏng]', khoa học tự nhiên, công nghệ sinh học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Sinh Học Trong Công Nghiệp [Chương 12: Thiết Bị Phân Chia Các Dung Dịch Của Các Hoạt Chất Hóa Sinh Học Bằng Màng Mỏng]

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
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
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
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
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
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
Maïy vi loüc gäöm 20 ÷ 25 bäü loüc vaì 20 ÷ 24 maìng xenluloza axetat. Coï thãø sæí duûng polystrirol, thuyí tinh hæîu cå... laìm baín truû. Paronit (caosu amiàng), caosu vaì relin coï bãö daìy khaïc nhau âæåüc sæí duûng laìm låïp âãûm. Maïy siãu loüc coï caïc æu âiãøm sau: âäü kên, sæû gia cäú an toaìn caïc bäü loüc vaì caïc âãûm phán caïch vaì mäüt læåüng chi tiãút khäng âaïng kãø thaïo âæåüc. Nhæåüc âiãøm laì khäúi læåüng lao âäüng làõp raïp vaì thaïo dåî maïy låïn. Maïy siãu loüc (hçnh 12.6) hoaût âäüng nhæ sau: dung dëch tiãût truìng ban âáöu tæì thuìng chæïa 1 qua bäü loüc vi khuáøn 2 vaì bäü loüc så bäü 5 räöi duìng båm 3 âáøy vaìo voìng tuáön hoaìn kên. Voìng tuáön hoaìn gäöm båm tuáön hoaìn 6, bäü trao âäøi nhiãût 7 vaì bäún bäü siãu loüc 8. Sau khi båm, dung dëch âæåüc phán bäø thaình hai doìng song song. Mäùi doìng chaíy qua hai bäü loüc näúi liãn tiãúp nhau, vaì sau âoï chuïng kãút håüp laûi thaình doìng chung âãø vaìo bäü trao âäøi nhiãût. AÏp suáút laìm viãûc trong hãû âæåüc âiãöu chènh bàòng van. Nhiãût âäü cuía dung dëch âæåüc giæî äøn âënh trong giåïi haûn 100C nhåì bäü trao âäøi nhiãût. Cháút tháúm chæïa caïc dung dëch caïc cháút tháúp phán tæí vaìo thuìng chæïa 9, coìn cháút cä sau khi tuáön hoaìn nhiãöu láön âãún mäüt mæïc nháút âënh thç âæa vaìo thuìng thu nháûn cháút cä 10. Viãûc näúi liãn tiãúp caïc âæåìng song song cuía caïc bäü vi loüc cho pheïp thay âäøi caïc thiãút bë trong quïa trçnh hoaût âäüng vaì laìm thuáûn tiãûn cho thao taïc. Âãø ngàn ngæìa sæû xám nháûp caïc vi sinh váût laû vaìo hãû siãu loüc, thæåìng trang bë thãm båm tuáön hoaìn coï âãûm hai màût muït. Båm tuáön hoaìn 11 âáøy næåïc tiãût truìng tæì thuìng chæïa vaìo âãûm. Sau caïc båm thæåìng làõp caïc bäü chäúng rung âãø san bàòng xung âäüng cuía dung dëch. Trãn caïc âæåìng xaí cháút cä vaì cháút tháúm làõp âàût caïc læu læåüng kãú kiãøu con quay, coìn âoaûn thäng ra ngoaìi khäng khê coï caïc bäü loüc vi khuáøn. Khi kãút thuïc quaï trçnh caïc bäü vi loüc, caïc thuìng chæïa âãöu âæåüc ræía bàòng næåïc vaì xaïc âënh haìm læåüng enzim trong næåïc ræía. Enzim âæåüc trêch ra tæì næåïc ræía trong chu kyì cä tiãúp theo. Duìng dung dëch 1% monocloamin hay cháút saït truìng khaïc âãø tiãût truìng thiãút bë trong thåìi gian 15 ÷ 20 phuït, sau âoï ræía bàòng næåïc tiãût truìng trong voìng 30 ÷ 40 phuït, tiãúp theo chu kyì cäng nghãû âæåüc làûp laûi. Thiãút bë vi loüc tæû âäüng liãn tuûc coï nàng suáút cao (hçnh 12.7) âæåüc sæí duûng trong saín xuáút låïn caïc loaûi chãú pháøm enzim vaì caïc chãú pháøm hoaût hoaï sinh hoüc khaïc. Thiãút bë gäöm 18 bäü vi loüc 4 våïi diãûn têch bãö màût hoaût âäüng 180 m2. Caïc bäü âæåüc nhoïm hoaï thaình ba mæïc cä näúi nhau liãn tuûc. Mäùi mæïc laì mäüt voìng tuáön hoaìn kên, ngoaìi caïc bäü vi loüc tham gia vaìo voìng tuáön hoaìn coìn coï båm 2 vaì bäü trao âäøi nhiãût 3. Voìng âáöu tiãn coï 9, voìng hai − 6, voìng thæï ba − 3 bäü. 253
Vaìo khê Vaìo khê quyãøn quyãøn Dung dëch ban âáöu Cháút cä Cháút loüc Næåïc tiãût truìng 12 4 5 4 11 3 Hçnh 12.6. Maïy siãu loüc: 1- Thuìng chæïa dung dëch ban âáöu; 2- Bäü loüc vi khuáøn; 3- Båm naûp dung dëch; 4- Bäü chäúng rung; 5- Bäü loüc så bäü; 6- Båm tuáön hoaìn; 7- Bäü trao âäøi nhiãût; 8- Khäúi vi loüc; 9- Thuìng chæïa cháút loüc; 10- Thuìng chæïa cháút cä; 11- Båm; 12 - Thuìng chæïa næåïc tiãût truìng Trong mäùi mæïc, cháút loíng âæåüc cä qua ba bäü liãn tuûc. ÅÍ mæïc âáöu coï ba doìng song song nhau, mæïc hai − hai vaì åí mæïc ba − mäüt. Dung dëch tæì mæïc âáöu vaïo mæïc hai vaì sau âoï vaìo mæïc ba, caïc cháút tháúp phán tæí âæåüc loüc liãn tuûc. Hãû phán bäø doìng nhæ thãú cho pheïp âaût täúc âäü chuyãøn âäüng cuía cháút loíng trong caïc raînh âãún 2 m/s, giaím båït sæïc caín thuyí læûc vaì tiãu thuû nàng læåüng täúi thiãøu. Vaìo Næåïc khê quyãøn Cháút Håi Håi Næåïc saït truìng Vaìo khê quyãøn Dung dëch enzim 6 Cháút loüc Cháút cä Hçnh 12.7. Maïy vi loüc 254
Trong tiãún trçnh váûn haình læåüng cháút tháúm theo caïc mæïc âäü cuía hãû âæåüc giaím xuäúng, coìn mæïc âäü cä tàng lãn. Læåüng cháút tháúm cå baín nháûn âæåüc åí mæïc âáöu tiãn, nhoí hån - åí mæïc hai vaì coìn nhoí hån næîa åí mæïc thæï ba, cho nãn diãûn têch bãö màût loüc åí mæïc âáöu laì 90, åí mæïc hai - 60 vaì åí mæïc ba - 30 m2. Dung dëch âáöu âæåüc âáøy vaìo hãû thuyí læûc cuía maïy tæì thuìng chæïa 5 nhåì båm âënh læåüng 1 coï aïp suáút 0,6 MPa. Maïy vi loüc âæåüc trang bë hãû tæû âäüng âiãöu chènh quan hãû giæîa tiãu hao cháút tháúm vaì cháút cä, cho pheïp liãn tuûc âiãöu chènh máùu cháút cä (phuû thuäüc vaìo säú láön tuáön hoaìn vaì læåüng enzim âaî thu nháûn âæåüc). Thiãút bë cuîng âæåüc trang bë caïc dung læåüng âãø chæïa dung dëch saït truìng 7 vaì næåïc tiãût truìng 8, trang bë hãû naûp næåïc vaìo caïc bäü vi loüc trong thåìi gian ngæìng naûp dung dëch (âãø baío giæî maìng xenluloza axetat) . Khäng khê thaíi ra khoíi hãû âæåüc laìm saûch trong caïc bäü loüc vi khuáøn 6. Nàng suáút cuía thiãút bë laì 1800 l/h. Khoï khàn cho viãûc thay thãú caïc maìng læûa choün sau khi loüc laì nhæåüc âiãøm chênh cuía caïc thiãút bë siãu loüc. Baíng 12.2. Âàûc âiãøm kyî thuáût cuía caïc thiãút bë siãu loüc YKΦ - 40 YKΦ - 180 Caïc chè säú (1) 0,45 2,0 Nàng suáút tênh theo dung dëch ban 3 âáöu, m /h 10 vaì hån 10 vaì hån Säúï láön cä tênh theo thãø têch 40 180 Diãûn têch bãö màût cuía caïc maìng, m2 50 50 Nhiãût âäü låïn nháút, 0C 0,6 0,6 Aïp suáút laìm viãûc, MPa 5÷8 5÷8 Phaûm vi pH (2) 15 122 Cäng suáút, kW 0,37 0,68 Cäng suáút âån vë, kW/m2 2150×900×2800 10200×5300×2800 Kêch thæåïc cå baín 1800 9700 Khäúi læåüng, kg Ghi chuï: (1) Nàng suáút phuû thuäüc vaìo caïc thäng säú caïc maìng âæåüc sæí duûng vaì caïc tênh cháút caïc cháút loíng âem cä. (2) Khi sæí duûng caïc maìng coï nhaîn hiãûu YAM bàòng xenluloza axetat. 12.2.2. Caïc thiãút bë siãu loüc daûng mäâun Hiãûn nay trong thæûc tãú åí caïc næåïc coï xu hæåïng thaío ra nhæîng thiãút bë daûng mäâun vãö cäng nghãû maìng loüc. Viãûc æïng duûng caïc thiãút bë siãu loüc daûng mäâun seî cho pheïp laìm dãù daìng viãûc thao taïc vaì giaím nhán cäng. 255
Caïc täø håüp siãu loüc YΦ - 15/20 , YΦ - 15/40 , YΦ - 15/2000. Caïc thiãút bë siãu loüc YΦ - 15/20 taïc âäüng giaïn âoaûn âæåüc duìng âãø cä vaì tinh chãú caïc dung dëch chæïa enzim vaì caïc cháút hoaût hoaï khaïc. Voí xilanh cuía thiãút bë duìng maìng loüc trong täø håüp YΦ - 15/20 (hçnh 12.8) âæåüc phuí kên tæì hai hæåïng bàòng caïc nàõp bêch coï âaïy elip. Cäú âënh hai mäâun maìng daûng khung phàóng trong voí coï diãûn têch bãö màût cuía mäùi mäâun 12,5 m2. Mäâun gäöm cuûm caïc bäü loüc phàóng coï daûng caïc táúm baín xäúp bàòng polyme âæåüc boüc båíi maìng læûa choün. Cuûm âæåüc eïp laûi giæîa caïc màût bêch bàòng caïc thanh giàòng åí bãn trong caïc raînh räùng âãø thaïo cháút tháúm. Cháút tháúm thaïo ra ngoaìi qua caïc khåïp vàûn, âæåüc phán bäø trong voí thiãút bë. Täø håüp loüc YΦ - 15/40 khaïc våïi täø håüp loüc YΦ - 15/20 åí chäù täø håüp YΦ - 15/40 coï hai thiãút bë loüc maìng näúi tiãúp nhau. Täøng diãûn têch cuía bãö màût maìng 50 m2. Dung dëch 5 6 ban âáöu Hçnh 12.8. Så âäö täø håüp siãu loüc Taïc nhán laûnh YΦ -15/40 1- Thuìng chæïa dëch; 2- Båm tuáön hoaìn; 3-Bäü loüc så bäü; 4- Thiãút bë loüc bàòng maìng moíng; 5- Van tiãút læu; 6- Bäü trao âäøi nhiãût Cháút loüc 1 2 3 4 Âàûc tênh kyî thuáût cuía täø håüp YΦ - 15/140 Nàng suáút tênh theo dung dëch ban âáöu, m3/h: dæåïi 4 Säúï láön cä tênh theo dung dëch: dæåïi 10 Diãûn têch bãö màût cuía caïc maìng, m2: 50 Aïp suáút laìm viãûc, MPa: 1,5 Læåüng dáùn âäüng âiãûn: 2 Cäng suáút âån vë cuía âäüng cå âiãûn, kW/m2: 13 3600×1400×2200 Kêch thæåïc cå baín: Khäúi læåüng, kg: 1670 Täø håüp loüc YΦ - 15/2000 coï bãö màût loüc täøng cäüng 2000 m2. Täø håüp loüc coï caïc thiãút bë duìng maìng loüc daûng mäâun, vãö kãút cáúu tæång tæû nhæ caïc thiãút bë âæåüc sæí duûng trong täø håüp YΦ - 15/20.Täø håüp YΦ - 15/2000 gäöm bäún täø håüp nhoí YΦ - 15/50 taïc âäüng giaïn âoaûn, laìm viãûc åí chãú âäü tæû âäüng. Mäùi täø håüp nhoí coï bäü pháûn âäüc láûp vaì hoaìn 256
toaìn coï thãø baío âaím chãú âäü cäng nghãû âaî cho. Coï bäún voìng tuáön hoaìn trong täø maïy siãu loüc, mäùi voìng gäöm coï båm tuáön hoaìn, bäü trao âäøi nhiãût vaì nàm thiãút bë duìng maìng loüc âæåüc näúi liãn tuûc. Täø maïy siãu loüc YΦ - 15/500 laìm viãûc nhæ sau: dung dëch tæû chaíy âáöy voìng tuáön hoaìn, sau âoï måí båm naûp liãûu âãø âáøy dung dëch tæì dung læåüng ban âáöu vaìo voìng thæï nháút, vaì måí caïc båm tuáön hoaìn. Cho nãn mäüt pháön cháút loíng âæåüc tuáön hoaìn theo voìng, coìn mäüt pháön chaíy tæì voìng naìy sang pháön khaïc, mæïc âäü cä tàng dáön. Khi trong voìng thæï bäún âaût âæåüc näöng âäü cä âaî cho thç måí van thaïo cháút tháúm vaìo voìng tiãúp theo. Dung dëch âáöu âæåüc naûp thæåìng xuyãn vaìo voìng thæï nháút våïi mäüt læåüng bàòng täøng læåüng cháút tháúm thaïo ra tæì mäùi voìng vaì læåüng cháút cä tæì voìng thæï bäún. Hãû thäúng làõp raïp caïc âæåìng äúng dáùn cho pheïp måí báút kyì voìng tuáön hoaìn naìo maì khäng cáön phaíi dæìng täø maïy. Âàûc tênh kyî thuáût cuía caïc täø håüp YΦ - 15/500 vaì YΦ - 15/2000 âæåüc nãu åí baíng 12.3. Baíng 12.3. Âàûc tênh kyî thuáût cuía caïc täø håüp siãu loüc YΦ - 15/500 vaì YΦ-15/2000 YΦ - 15/500 YΦ - 15/2000 Caïc chè säú Chãú âäü laìm viãûc Giaïn âoaûn Giaïn âoaûn (1) 3 3,75 15,0 Nàng suáút tênh theo dung dëch ban âáöu, m /h dæåïi 10 dæåïi 10 Säúï láön cä Diãûn têch bãö màût cuía caïc maìng, m2 500 2000 20 80 Læåüng täø maïy loüc bàòng maìng 50 50 Nhiãût âäü cho pheïp cao nháút (2), 0C dæåïi 1,0 dæåïi 1,0 Aïp suáút laìm viãûc, MPa 5÷8 5÷8 Phaûm vi pH (2) 11 44 Læåüng dáùn âäüng âiãûn 181 725 Cäng suáút âäüng cå âiãûn, kW Cäng suáút âån vë, kW/m2 0,36 0,36 12000×15000×5000 48000×15000×5000 Kêch thæåïc cå baín Khäúi læåüng, kg 32000 130000 (1) Ghi chuï: Nàng suáút phuû thuäüc vaìo caïc thäng säú cuía caïc maìng âæåüc æïng duûng vaì caïc tênh cháút cuía cháút loíng âem cä. (2) Khi sæí duûng caïc maìng coï nhaîn hiãûu YAM tæì xenluloza axetat. Caïc täø håüp siãu loüc daûng äúng vaì daûng cuäün. Caïc täø håüp taïc âäüng giaïn âoaûn âãø phán chia caïc dung dëch bàòng phæång phaïp siãu loüc daûng cuäün vaì daûng äúng. Täø maïy daûng cuäün duìng âãø phán chia caïc dung dëch tæång âäúi nguyãn cháút, coìn daûng äúng - âäúi våïi caïc dung dëch chæïa thãø huyãön phuì. 257
Täø håüp MP - 70 - 2000T. Täø håüp gäöm caïc täø maïy loüc duìng maìng, båm tuáön hoaìn, khung, traûm âiãöu khiãøn vaì âæåüc trang bë caïc duûng cuû âo - kiãøm tra. Thiãút bë trao âäøi nhiãût vaì dung læåüng khäng thuäüc thaình pháön cuía täø håüp. Trong voí xilanh cuía täø maïy coï ba khåïp näúi: âãø naûp dung dëch phán chia, âãø thaïo cháút cä vaì âãø thaïo cháút loüc. Mäâun daûng äúng hay daûng cuäün âæåüc làõp trong voí. Mäâun daûng äúng gäöm caïc äúng xäúp bàòng cháút deío thuyí tinh sàõp xãúp song song nhau coï âæåìng kênh 12 mm, caïc maìng læûa choün âæåüc làõp vaìo bãö màût bãn trong cuía caïc äúng xäúp trãn. Mäâun daûng cuäün laì låïp bàòng maìng baïn tháúm, læåïi capron vaì vaíi capron phuí lãn äúng âäüt läù. Båm âáøy dung dëch vaìo khoang bãn trong cuía caïc bäü pháûn phán chia räöi âãún bãö màût cuía maìng. Cháút tháúm âæåüc thaïo riãng biãût tæì mäùi mäâun vaìo äúng goïp. Dung dëch âæåüc cä cuûc bäü tæì caïc täø maïy quay vãö dung læåüng âãø tuáön hoaìn. Khi laìm viãûc våïi caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc täø håüp âæåüc bäø sung thãm caïc bäü trao âäøi nhiãût âãø traïnh dung dëch bë quaï nhiãût khi tuáön hoaìn. Âàûc tênh kyî thuáût cuía täø håüp MP - 70 - 2000T: Nàng suáút tênh theo cháút tháúm, m3/ngaìy: 24 Diãûn têch bãö màût maìng, m2: 35 Aïp suáút laìm viãûc, MPa: 0,35 Cäng suáút thiãút kãú, kW: 110 Cäng suáút âån vë , kW/m2: 3,14 4900×4200×2500 Kêch thæåïc cå baín: Khäúi læåüng, kg: 5200 12.2.3. Caïc täø håüp mäâun siãu loüc taïc duûng liãn tuûc Täø håüp mäâun siãu loüc daûng loüc - eïp âãø cä caïc saín pháøm loíng trong cäng nghiãûp vi sinh, y vaì hoaï. Täø håüp siãu loüc A1 - OYC. Täø håüp (hçnh 12.9) gäöm 6 lä: 1 ÷ 6, mäùi mäüt lä coï båm tuáön hoaìn 9, bäü trao âäøi nhiãût 10, chuïng âæåüc näúi våïi äúng goïp chung âãø thaïo cháút cä vaì cháút loüc. Tæì hai dung læåüng 11, saín pháøm ban âáöu chaíy vaìo bäü trao âäøi nhiãût 12, taûi âáy saín pháøm âæåüc âun noïng vaì sau âoï båm 13 âáøy vaìo täø maïy siãu loüc.Trong lä 1 saín pháøm âæåüc eïp thàóng qua caïc mäâun våïi täúc âäü trãn maìng 1,6 ÷ 2,0 cm/s nhåì båm tuáön hoaìn 8. Saín pháøm âæåüc tuáön hoaìn nhiãöu láön trong voìng cuía lä, cháút loüc âæåüc thaïo liãn tuûc khoíi mäâun, coìn cháút cä mäüt pháön âæåüc âáøy vaìo lä 2, vaì quaï trçnh nhæ thãú âæåüc làûp laûi. Viãûc cä tiãúp tuûc âæåüc thæûc hiãûn tæång tæû trong táút caí caïc lä tiãúp theo. Thaình pháøm coï näöng âäü âaî âaût theo quy âënh âæåüc thaïo ra khoíi lä 6. 258
Caïc lä âæåüc näúi liãn tuûc våïi nhau, âäöng thåìi trong bäún lä âáöu làõp âàût caïc mäâun 7 coï bãö màût laìm viãûc 7,7 m2, gäöm 53 bäü pháûn loüc. Trong hai lä cuäúi làõp âàût caïc mäâun 8 coï bãö màût loüc 3,6 m2 gäöm 25 bäü pháûn loüc. Âãø âiãöu chènh, trong voìng tæû âäüng cuía lä 6 làõp khuïc xaû kãú 14 coï liãn kãút chæïc nàng våïi van 15 âæåüc âàût åí cæía ra cuía thiãút bë. 11 Cháút loüc 1 2 3 4 5 6 7 7 7 7 7 7 10 10 10 10 10 10 14 15 9 9 Cháút cä 13 12 Hçnh 12.9. Täø håüp siãu loüc A1 -OYC Âàûc tênh kyî thuáût cuía täø håüp siãu loüc A1 - OYC: 5000 ÷ 6700 Nàng suáút (tênh theo huyãút thanh) l/h: Haìm læåüng cháút khä trong cháút cä, %: 25 Bãö màût laìm viãûc cuía maìng xenluloza axetat, m2: 52 Cäng suáút caïc âäüng cå âiãûn, kW: 77,8 16500×3300×2500 Kêch thæåïc cå baín , mm: Khäúi læåüng, kg: 16000 Täø håüp mäâun siãu loüc A1 - OYB Täø håüp cä saín pháøm protein A1 - OYB âæåüc æïng duûng caïc maìng polyme coï âäü bãön cao trong âãûm. Viãûc näúi song song - näúi tiãúp caïc pháön tæí loüc cho pheïp taûo ra caïc mäâun coï bãö màût laìm viãûc khaïc nhau. Täø håüp A1 - OYB (hçnh 12-10) gäöm dung læåüng chæïa dung dëch ban âáöu 4, båm naûp liãûu 5, bäü trao âäøi nhiãût 6 våïi âæåìng viãön 7 vaì van âiãöu tiãút 5, hai bäü loüc tinh 8 vaì täø maïy siãu loüc gäöm ba lä 9,10,11. Mäùi lä coï mäâun 12 (hay 13), båm tuáön hoaìn 14 vaì bäü loüc trao âäøi nhiãût 15 . Trong caïc lä 9 vaì 10 sæí duûng mäâun 12 våïi bãö màût caïc maìng 25 m2, gäöm 100 pháön tæí loüc. Caïc pháön tæí loüc âæåüc kãút håüp laûi thaình 5 khäúi näúi nhau liãn tuûc. Trong lä 11 sæí duûng mäâun 13 våïi bãö màût laìm viãûc 15 m2, gäöm 60 pháön tæí loüc vaì âæåüc kãút håüp laûi thaình ba khäúi. Trong vuìng cuía lä ba âæåüc làõp khuïc xaû kãú 16, coìn åí vë trê thaïo ra khoíi täø maïy coï van 17 liãn kãút chæïc nàng våïi khuïc xaû kãú. 259
Cháút cä chæïa protein Cháút loüc âem gia cäng Hçnh 12.10. Täø håüp siãu loüc taïc âäüng liãn tuûc A1 - OYB Båm naûp liãûu 5 âáøy saín pháøm ban âáöu tæì dung læåüng 4 qua bäü trao âäøi nhiãût 6 vaì caïc bäü loüc tinh 8 vaìo lä 9 cuía täø maïy siãu loüc, qua bäü laìm laûnh 15, coìn cháút loüc âæåüc thaïo liãn tuûc ra khoíi mäâun vaì vaìo thuìng chæïa 20. Mäüt pháön saín pháøm âæåüc cä tæì lä 9 vaìo lä 10 vaì quaï trçnh cä âæåüc làûp laûi. Sau âoï tæì lä 10 saín pháøm vaìo lä 11. Thaình pháøm thaïo ra khoíi lä 11, thaình pháön cuía saín pháøm âæåüc âiãöu chènh nhåì van 17 coï liãn quan chæïc nàng våïi khuïc xaû 16, sau âoï caïc saín pháøm âæåüc hæåïng vaìo caïc giai âoaûn tiãúp theo qua bäü trao âäøi nhiãût 18, coìn cháút cä duìng båm 19 âáøy ra khoíi phoìng 20 âãø gia cäng tiãúp theo. Caïc dung dëch âaî cä âæåüc chuáøn bë trong dung læåüng 2 vaì duìng båm âënh læåüng âáøy vaìo thuìng chæïa 1, taûi âáy noï âæåüc laìm loaîng âãún näöng âäü theo yãu cáöu. Duìng båm 3 âáøy dung dëch loaîng vaìo täø håüp qua thuìng chæïa dung dëch ban âáöu 4. Âàûc tênh kyî thuáût cuía täø håüp siãu loüc A1 - OYB: Säú læåüng lä: 3 Säú læåüng mäâun: 3 2 Bãö màût laìm viãûc cuía caïc mäâun, m : 25, 25,15 Nàng suáút (tênh theo sæîa khi sæí duûng caïc maìng polysunfua) l/h: 3800 ÷ 2500 Nàng suáút âån vë, l/m2: 46 Cäng suáút âäüng cå, kW: 57 11750×3600×3600 Kêch thæåïc cå baín, mm: Khäúi læåüng, kg: 14700 260
12.2.4. Caïc täø håüp vi loüc åí mäüt säú næåïc Täø håüp siãu loüc cuía Haîng DDS. Haîng DDS (Âan Maûch) saín xuáút caïc täø håüp cäng nghiãûp khung phàóng siãu loüc daûng nàòm ngang coï mæïc âäü tæû âäüng cao, chuïng coï thãø hoaût âäüng åí chãú âäü giaïn âoaûn hay liãn tuûc. Caïc pháön tæí cå baín cuía täø håüp thuäüc Haîng DDS laì nhæîng maìng mäâun, coï hãû raînh nhoí song song, tæång tæû nhæ bäü eïp - loüc. So saïnh caïc tênh cháút cuía maìng xenluloza axetat vaì polysunfua âæåüc æïng duûng trong caïc täø håüp thuäüc haîng DDS âæåüc giåïi thiãûu trong baíng 12.4. Haîng DDS saín xuáút caïc täø håüp siãu loüc coï diãûn têch bãö màût maìng 9 ÷ 1900 m2, âæåüc duìng âãø saín xuáút åí mæïc âäü låïn vaì nhoí (baíng 12.5). Baíng 12.4. Âàûc tênh cuía caïc maìng xenluloza axetat vaì polysunfua âæåüc sæí duûng trong caïc täø håüp siãu loüc cuía Haîng DDS Caïc chè säú Maìng xenluloza axetat Maìng polysunfua 2÷9 0 ÷ 14 Phaûm vi pH 0 ÷ 50 0 ÷ 80 Phaûm vi nhiãût âäü hoaût âäüng, 0C Âäü bãön cå hoüc, kg/cm2 0,7 10,0 Baíng 12.5. Âàûc âiãøm kyî thuáût cuía täø håüp siãu loüc âãø saín xuáút låïn thuäüc Haîng DDS Caïc chè säú F35 - 360 F35 - 1700 3 Nàng suáút tênh theo dung dëch ban âáöu, m /h 8 38 2 Diãûn têch bãö màût caïc maìng, m 360 1700 Säú læåüng mäâun maìng trong täø håüp 1 1 Aïp suáút laìm viãûc, MPa 1 1 Täúc âäü doìng dung dëch qua mäâun, m/s 1,5 1,5 Cäng suáút âäüng cå âiãûn, kW 298 1341 Cäng suáút âån vi, kW/m2 0,83 o,72 Kêch thæåïc cå baín, mm 4900×1900×2000 4900×1900×2000 cuía täø håüp 11900×3600×2000 11900×3600×2000 cuía täø maïy Täø håüp siãu loüc cuía Haîng Romicon (Haì Lan). Täø håüp HL-1/3SL cuía Haîng Romicon (hçnh 12.11) gäöm bäü caïc såüi coï âæåìng kênh 60 ÷ 160 mm vaì chiãöu daìi låïn hån 1000 mm, bãö màût bãn trong cuía chuïng âæåüc phuí caïc maìng. Caïc såüi âæåüc phán bäú trong voí xilanh kên. Trong voí phán bäø caïc khåïp näúi âãø naûp dung dëch ban âáöu vaì thaïo cháút cä, 261
cháút tháúm, cuîng nhæ âãø làõp caïc duûng cuû âo. Caïc daûng maìng trong såüi coï thãø choün læûa, phuû thuäüc vaïo cháút loíng âem cä. Täø håüp gäöm båm tuáön hoaìn 4, ba khäúi maìng 1 bàòng nhæîng såüi räùng, bäü loüc trong dung dëch 3, bäü trao âäøi nhiãût kiãøu táúm laìm laûnh dung dëch trong quaï trçnh tuáön hoaìn vaì traûm âiãöu khiãøn 2. Duìng båm ly tám nhiãöu náúc, âáøy cháút loíng ban âáöu vaìo bäü loüc eïp âãø tinh luyãûn dung dëch 3, sau âoï vaìo boï såüi siãu loüc 1 dæåïi aïp suáút 0,6 ÷ 0,8 MPa. Bãn trong boï, cháút loíng chaíy theo caïc raînh aïp saït bãö màût saìng vaì âæåüc loüc dáön. Sæû täön taûi mäüt læåüng låïn caïc raînh, cho pheïp tàng nhanh täúc âäü cuía doìng, nhàòm taûo khaí nàng giaím näöng âäü phán cæûc. Cháút cä vaìo thuìng chæïa vaì tuáön hoaìn âãún näöng âäü cuäúi cuìng âaî cho, coìn cháút tháúm khi táûp trung laûi åí ngoaìi caïc äúng, theo äúng trong suäút vaìo thuìng chæïa. Nhiãût âäü cä coï thãø thiãút láûp trong giåïi haûn tæì 4 âãún 900C, trë säú pH - tæì 1 âãún 12. Caïc bäü pháûn tiãúp xuïc våïi dung dëch cä âãöu âæåüc laìm bàòng theïp khäng gè. Täø håüp âæåüc bäú trê ráút goün, caïc kêch thæåïc cå baín 865×865×1625 mm Hçnh 12.11. Täø håüp siãu loüc vaì khäúi læåüng 150 kg, nàng suáút cuía täø cuía Haîng Romicon håüp 1800 l/h. Cháút cä Dung dëch ban âáöu Cháút tháúm Thaïo Thaïo Hçnh 12.12. Täø håüp siãu loüc HF 10-20 SS cuía Haîng Romicon 262
Täø håüp cuía haîng HF 10-20SS (hçnh 12.12) gäöm thuìng chæïa 1, dung dëch ban âáöu tæì thuìng chæïa båm qua caïc thiãút bë duìng maìng 3 nhåì båm tuáön hoaìn 2 vaì quay vãö thuìng chæïa. Trong quaï trçnh loüc coï thãø thay âäøi hæåïng chaíy ngæåüc laûi cuía dung dëch, nhàòm thæûc hiãûn giaïn âoaûn khi ræía caïc äúng mao dáùn. Mäüt pháön cháút tháúm thaíi ra khoíi thiãút bë âæåüc táûp trung vaìo thuìng chæïa 5, tæì doï båm 4 âáøy vaìo caïc thiãút bë maìng loüc âãø ræía caïc äúng mao dáùn bàòng doìng cháút loíng ngæåüc laûi. Nàng suáút cuía thiãút bë 12000 l/h, kêch thæåïc cå baín 9000×2500×2000 mm, khäúi læåüng 250 kg. 12.3. CAÏC TÄØ HÅÜP MAÌNG ÂÃØ LAÌM SAÛCH CAÏC DOÌNG NUÅÏC THAÍI CÄNG NGHIÃÛP Täø håüp YMP. Caïc täø håüp naìy âæåüc æïng duûng âãø phán chia vaì laìm saûch caïc doìng næåïc thaíi cäng nghiãûp, cuîng nhæ âãø taïch caïc saín pháøm coï giaï trë ra khoíi doìng næåïc thaíi bàòng phæång phaïp tháúm loüc ngæåüc. Täø håüp loüc YPM gäöm bäü loüc laìm saûch så bäü, caïc bäü chia, båm, duûng cuû âo - kiãøm tra, traûm âiãöu khiãøn vaì caïc âæåìng äúng näúi. Caïc bäü chia daûng maìng bàng âæåüc æïng duûng âãø phán chia bàòng phæång phaïp tháøm tháúu ngæåüc, coìn caïc maìng chia daûng äúng - âãø cä caïc dung dëch bàòng phæång phaïp siãu loüc. Täø håüp daûng bàng gäöm voí xilanh coï caïc khåïp näúi âãø naûp dung dëch ban âáöu vaì âãø thaïo cháút cä vaì cháút loüc. Bãn trong voí âæåüc phán bäú bäü phán chia. Bäü phán chia laì äúng âäüt läù âæåüc bao phuí låïp læåïi capron vaì ba låïp vaíi capron, våïi maìng baïn tháúm vàûn xoàõn. Bäü phán chia daûng äúng gäöm 7 ÷ 10 äúng song song bàòng cháút deío thuyí tinh, bãn trong äúng âæåüc phán bäø caïc maìng baïn tháúm. Duìng båm âáøy caïc dung dëch ban âáöu qua caïc âoaûn äúng naûp vaì khoang bãn trong cuía caïc bäü phán chia räöi tåïi caïc bãö màût baïn tháúm. Dæåïi taïc duûng cuía aïp suáút âæåüc taûo ra trong caïc bäü phán chia, mäüt pháön cháút loíng âaî âæåüc laìm trong chaíy qua âoaûn äúng âãø thoaït ra ngoaìi, coìn caïc cháút hoaì tan (khäng qua maìng) cuìng våïi dung mäi coìn laûi âæåüc thaïo ra ngoaìi qua caïc âoaûn äúng khaïc. Täø håüp MP. Täø håüp (hçnh 12.13) gäöm caïc bäü phán chia bàòng maìng 4 coï caïc pháön Cháút cä cuäün vaì pháön äúng, båm 2, caïc duûng cuû âo - kiãøm tra, traûm âiãöu khiãøn vaì caïc âæåìng äúng näúi nhau. Bäü phán chia daûng cuäün laì mäüt voí xilanh, bãn trong noï âæåüc phán bäø äúng âäüt läù Cháút loüc laìm bàòng theïp 12X18H10T. Âênh trãn äúng Hçnh 12.13. Så âäö täø håüp MP - 2 - 50P mäüt säú tuïi. Tuïi gäöm caïc maìng baïn tháúm, bäü phán chia mäi træåìng loíng bàòng maìng xoaïy, âãûm vaì bäü tiãu næåïc. 263
Trong bäü phán chia daûng äúng âæåüc làõp khäúi äúng gäöm nhoïm äúng räùng bàòng thuyí tinh deío âàût song song nhau. Caïc maìng baïn tháúm âæåüc làõp trãn vaïch trong cuía caïc äúng. Båm 2 dæåïi aïp suáút nháút âënh seî âáøy cháút loíng âem phán chia tæì dung læåüng 1 qua bäü têch thuyí læûc 3 vaìo caïc khoang bãn trong cuía caïc bäü phán chia 4 âãún bãö màût cuía maìng baïn tháúm. Dæåïi taïc âäüng cuía aïp suáút tàng âæåüc taûo ra trong bäü phán chia, dung mäi chaíy qua caïc maìng baïn tháúm vaì âæåüc thaïo ra qua âoaûn äúng thaïo cháút loüc räöi chaíy âãún äúng goïp cuía täø håüp. Mäüt pháön dung dëch khäng qua maìng âæåüc thaïo ra khoíi bäü phán chia qua âoaûn äúng thaïo. Baíng 12.6. Âàûc tênh kyî thuáût cuía caïc täø håüp phán chia caïc mäi træåìng cháút loíng bàòng maìng, åí nhiãût âäü mäi træåìng phán chia 5 ÷ 350C vaì aïp suáút dæ 4 ÷ 8 MPa Caïc chè säú MP-2-50P MP-40-40P MP-20-200P MP-70-2000T Nàng suáút theo cháút 0,4 8,5 42 24 3 loüc, m / ngaìy Diãûn têch bãö màût cuía 2,5 50 250 5 2 maìng, m AÏp suáút laìm viãûc, MPa 5 4 5 0,35 Cäng suáút thiãút kãú, kW 1,1 5,5 47 110 1034×910× 2030×1130× 3120×3060× 4900×4210× Kêch thæåïc cå baín,mm ×1325 ×1385 ×2000 ×2500 Khäúi læåüng , kg 5230 413 1385 4233 12.4. TÊNH TOAÏN CAÏC TÄØ HÅÜP SIÃU LOÜC VAÌ CAÏC TÄØ MAÏY Khi khai thaïc caïc täø håüp siãu loüc âãø cä caïc dung dëch chæïa cháút hoaût hoaï sinh hoüc cáön phaíi tuán theo bäún daûng tênh toaïn: tênh cäng nghãû, thuyí læûc, cå hoüc vaì nhiãût. Nhiãûm vuû cuía tênh toaïn cäng nghãû bao gäöm xaïc âënh diãûn têch cáön thiãút bãö màût laìm viãûc cuía maìng, xaïc âënh caïc doìng nguyãn liãûu vaì læûa choün cáúp liãûu cuía caïc loaûi båm tuáön hoaìn vaì båm naûp liãûu. Trong træåìng håüp æïng duûng caïc hãû siãu loüc nhiãöu cáúp phaíi tiãún haình phán bäø diãûn têch bãö màût maìng theo caïc voìng tuáön hoaìn. 12.4.1. Tênh toaïn cäng nghãû caïc täø håüp siãu loüc vaì caïc bãö màût laìm viãûc cuía caïc maìng Âãø tiãún haình tênh toaïn cäng nghãû caïc täø håüp siãu loüc cáön phaíi choün så bäü nhaîn hiãûu maìng baïn tháúm nhàòm âaím baío tênh choün loüc âaî cho, vaì xaïc âënh nhæîng âàûc tênh 264
cäng nghãû cå baín cuía quaï trçnh cä. Nhæîng säú liãûu thu âæåüc bàòng thæûc nghiãûm trong caïc täø håüp thê nghiãûm cho mäùi mäüt loaûi dung dëch. Choün så âäö täø håüp siãu loüc gäöm ba voìng tuáön hoaìn n1, n2, n3 âæåüc thiãút láûp trong quaï trçnh cä mäüt caïch báút kyì. Khi âoï cáön phaíi khaío saït âiãöu kiãûn: n = n1 n 2 n 3 . Giaí thæí mæïc âäü cä trong mäùi voìng âãöu bàòng nhau, coï nghéa laì: n1 = n 2 = n 3 = 3 n Khi âoï cäng suáút cuía täø håüp siãu loüc âæåüc tênh theo cháút cä: Q Qc = d n trong âoï : Qd- nàng suáút cuía täø håüp tênh theo dung dëch ban âáöu. Nàng suáút cuía täø håüp tênh theo cháút tháúm: Q ct = Q d − Q c Mäüt pháön læåüng dung dëch âaî âæåüc cä chaíy tæì voìng tuáön hoaìn thæï nháút vaìo voìng tuáön hoaìn thæï hai: Q Q1 = d n1 Læåüng cháút tháúm âæåüc thaíi ra tæì caïc täø maìng cuía voìng tuáön hoaìn thæï nháút: Q ct1 = Q d − Q1 Tæì voìng tuáön hoaìn thæï hai vaìo voìng tuáön hoaìn thæï ba: Q G, N/(m2/h) Q2 = 1 n2 18 Læåüng cháút tháúm âæåüc thaíi ra tæì caïc täø 16 maïy cuía voìng tuáön hoaìn thæï hai: 14 Q ct 2 = Q1 − Q 2 12 10 cuía voìng tuáön hoaìn thæï ba: 8 Q ct 3 = Q ct − Q ct1 − Q ct 2 6 4 Âäü tháúm cuía maìng choün loüc theo mæïc 0 12 3 4 5 6 7 8 9 10 n âäü cä cuía dung dëch ban âáöu seî thay âäøi do sæû Hçnh 12.14. Âäüng læûc hoüc cuía sæû biãún biãún âäøi caïc tênh cháút hoaï - lyï cuía mäi træåìng âäøi âäü tháúm cuía maìng choün loüc YAM - tàng âäü nhåït, tàng näöng âäü cuía caïc cháút khä - 200 phuû thuäüc vaìo mæïc âäü cä khi hoaì tan, thay âäøi sæïc càng bãö màût, thay âäøi tyí siãu loüc proteaza kiãöm tênh troüng... (hçnh 12.14). Cho nãn âãø xaïc âënh diãûn têch bãö màût loüc cáön thiãút cuía caïc voìng tuáön hoaìn, caïc âaûi 265
læåüng âäü tháúm trung bçnh trong mäùi voìng tuáön hoaìn K1 , K2 vaì K3 âæåüc xaïc âënh bàòng âäö thë khi biãún âäøi mæïc âäü cä tæång æïng tæì n0 âãún n1, tæì n1 âãún n2 vaì tæì n2 âãún n3. Diãûn têch bãö màût maìng (m2) cuía mäùi voìng tuáön hoaìn: Q cti Fi = Ki 12.4.2. Tênh toaïn thuyí læûc cuía maïy Tênh toaïn thuyí læûc chuí yãúu laì xaïc âënh sæïc caín thuyí læûc cuía täø maìng vaì cäüt aïp cáön thiãút cuía båm tuáön hoaìn. Âãø thæûc hiãûn âiãöu âoï cáön phaíi biãút caïc thäng säú sau: chiãöu cao raînh giæîa caïc maìng h, bãö räüng cuía raînh b, chiãöu daìi raînh giæîa caïc maìng l, säú læåüng raînh giæîa caïc maìng n, täúc âäü doìng dung dëch trong raînh giæîa caïc maìng v, âäü nhåït âäüng hoüc cuía dung dëch chæïa enzim µ, tyí troüng cuía dung dëch enzim ρ. Hãû säú ma saït cuía caïc raînh coï tiãút diãûn chæî nháût våïi caïc caûnh b vaì h: K hh f ms = Re trong âoï : Khh - hãû säú phuû thuäüc vaìo tyí säú caïc kêch thæåïc hçnh hoüc cuía raînh; vd qd ρ Re - chuáøn Reynolds, Re = µ åí âáy: dqd - âæåìng kênh tiãút diãûn quy âäøi ( dqd = 2h). Âäúi våïi traûng thaïi chaíy táöng cuía dung dëch thç sæïc caín thuyí læûc cuía caïc täø maïy: ⎛ f ms L qd ⎞ v2 ⎜1 + + ∑ ξ ⎟ + ρgH ∆P = ρ ⎜ ⎟ d qd 2 ⎝ ⎠ trong âoï : Lqd - chiãöu daìi quy âäøi cuía raînh, m , (Lqd = l); ∑ξ - sæïc caín cuûc bäü cuía täø maïy (thæåìng láúy ∑ξ = 0); H - chiãöu cao náng dung dëch âäúi våïi täø maïy, m. 12.5.TÄØ HÅÜP ÂÃØ LAÌM TRONG VAÌ LOÜC TIÃÛT TRUÌNG Caïc quaï trçnh laìm trong vaì loüc tiãût truìng coï táöm quan troüng træåïc khi xaïc âënh khaí nàng laìm viãûc cuía caïc täø håüp siãu loüc, tuäøi thoü cuía caïc maìng xenluloza axetat, cuîng nhæ cháút læåüng laìm saûch dung dëch khoíi vi khuáøn. Chuáøn bë dung dëch cho siãu loüc âæåüc tiãún haình trong caïc bäü loüc âàûc biãût. Caïc bäü loüc trong vaì loüc tiãût truìng coï nhiãöu khung baín. Âãø laìm trong vaì tiãût truìng caïc dung dëch chæïa caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc træåïc khi cä chuïng bàòng phæång phaïp siãu loüc thæåìng sæí duûng caïc bäü loüc nhiãöu khung baín (hçnh 12.15) gäöm bäü khung læåïi coï 266