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    Deyizhou

    除菌系統的設計原則與流程

    2012-02-21 Views:
    一.設計原則

    一個優良的除菌系統必須在達到絕對除菌要求的同時,使系統的操作費用最低,以實現可靠性與經濟性的有機統一。

    二.處理流程

    除菌處理的流程可簡單地分為預凈化和除菌處理兩大部分。預凈化是為除菌處理服務的,其目的是去除被處理流體中的各種固形物。例如:氣體中的水、油、塵埃,液體中的膠體、懸浮物顆粒。合適的預過濾最好能濾除細菌、噬菌體等微生物外的所有雜質,使除菌過濾器達到最長的使用壽命,降低系統的運行費用。除菌處理的目的則要求徹底除菌,以保證能夠達到無菌的要求。

    事實上,經預凈化的氣體或液體,只要一個除菌過濾器就可以完成除菌處理。而預凈化工藝本身卻很復雜,需要經多個不同級別的過濾器及相關的處理系統才能達到預期的要求。

    一般除菌處理流程由粗過濾、預過濾、除菌過濾三個過濾單元組成,各過濾單元選用的基本準則是粗過濾價格要便宜,預過濾精度要合適,除菌過濾必須可靠。

    除茵處理對過濾器的要求

    (1)預過濾器

    預過濾器的形式以管式、袋式、褶疊式為主,也可以是填充床式或浮動床式的過濾器以及離心機、真空過濾機等過濾器材。預過濾器一般選用深層過濾器,在使用過程中要求有低的壓降、高的容塵量以及變動幅度小的過濾精度和效率。

    (2)除菌過濾器

    除菌過濾器的形式以板框式、管式、褶疊式為主,使用最為普遍的是褶疊式。

    除菌過濾器選用微過濾膜為過濾介質,無機材料中主要有金屬膜、合金膜、陶瓷膜等;高分子材料中主要有聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜、聚砜膜、聚酰胺膜(尼龍6,尼龍66)等。

    對除菌過濾器的重點要求是“可靠”,這種“可靠”必須是“絕對的”,而不能是“可能的”。從使用的角度考察,除菌過濾應具備以下五個特點:①高的過濾精度;②大的通過量;③能耐反復的消毒操作;④強的親水性或疏水性;⑤足夠的機械強度。

    (3)各級過濾的配置

    各級過濾器的配置問題主要有透過量與精度兩個方面,不同的物料處理流程是有區別的。氣體與液體除菌處理的區別

    (1)氣體除菌處理的流程短

    在氣體的除菌處理流程中,只需要三個過濾單元的組合,即可達到絕對無菌要求,而在液體的除菌處理中,不同的流體則需要不同的前處理,過程可能相對復雜,處理流程較長。

    (2)氣體除菌處理的壓降低

    在氣體除菌處理的三個單元中總壓降一般控制在0.03~O.05MPa(壓縮機出口壓力一般在O•15~0•3MPa),由于氣體的處理量大,因此,壓頭損失對能耗的影響大。液體除菌過程中,增加推動力較為容易,由于處理量小,因而對能耗的影響也小。

    (3)氣體除菌濾芯的通氣量大

    對于褶疊式標準單元(10in)濾芯,在相同的壓降下氣體的通量>5m3/min,而液體則約為O.5 >m3/h。

    (4)氣體除菌濾芯的精度高

    氣體除菌濾芯的精度為0.01um,過濾效率為99.9999%;而液體除菌濾芯的精度為O.22um,過濾效率為99.9%。

    (5)氣體除菌濾芯的使用壽命長

    氣體除菌濾芯的使用壽命可達到兩年以上,而液體除菌濾芯可能只用幾周甚至幾天,這主要是因為液體內的組分和過濾行為較復雜。由于氣體濾芯的使用壽命長,消毒次數必然就多,因而濾芯對消毒的耐受性要好,而液體濾芯則一般對過濾介質的耐受性要求相對較高。

    除菌過濾器使用中的幾個問題

    除菌過濾器是系統能否達到絕對無菌的最關鍵設備,以液體處理為例,在使用過程中應注意以下幾個問題。

    (1)使用壓力

    使用壓力的高低取決于膜的強度、濾芯的結構、濾芯使用的材質、幾何形狀、過濾介質的溫度等因素。一般情況下使用壓力的上限為0.2~O.3MPa,極端使用壓力為≤O.5MPa。

    濾芯使用時,起始壓力差宜選擇在0.02 

    MPa左右,這樣過濾產生的濾餅層較為疏松,過濾過程中,壓力降上升較為緩慢,有利于延長濾芯使用壽命。

    在實際使用中,恒壓過濾的情況比較少,大多選用恒速(變壓)過濾。恒速過濾時,壓降隨使用時間的延長而不斷增高;變壓過濾時,交變壓力對濾芯是有危害的,特別是壓力變化較大和頻次多而又有溫度變化的時候,這種危害更為明顯。

    (2)使用溫度

    一般使用溫度取決于濾膜的材質即膜的耐熱性和過濾介質對濾膜的侵蝕性。CN—CA膜長期使用溫度為50℃,尼龍一6膜為60℃,PVDF膜為80℃。

    (3)濾芯材質的選擇

    對于單一溶劑,相對而言,濾芯材質選擇是方便的,而多組分溶劑在選擇膜材料及濾芯時則要謹慎??赏ㄟ^溶解度參數法粗選,然后再通過實驗法認證。

    實驗法是對復雜組分溶劑過濾用濾芯材質認證的惟一準則,試驗時不能僅考察膜材料,要對濾芯的所有材料包括上下游支撐層、殼體、中心柱、端蓋、密封圈均要驗證,且不能使用有粘接劑的產品。

    濾芯選擇的另一問題是親潤性和荷電性,這對抗污染、提高通量和過濾精度有著很大影響。

    (4)消毒問題

    濾芯(器)消毒是一個日常操作工序。濾芯常見的消毒方法有蒸汽、熱水和化學試劑消毒三種。

    蒸汽消毒要注意選擇飽和蒸汽,一則是可以可靠殺死細菌,二則是可通過控制壓力來調節溫度。蒸汽消毒對于疏水濾芯來說相對是簡單的,但對親水濾芯特別是膜材料耐溫不高的濾芯來說,操作方法是至關重要的。

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