[科普中国]-过滤性能

基本性质

1、再生性能

多孔陶瓷过滤一段时间后，由于内部通道可能被流体介质中的颗粒杂质堵塞，表面滤饼层增厚，导致过滤阻力增大，流速降低，这时可通过气体反吹、液体反洗或气-液混洗的方式再生，从而使其基本恢复到初始状态的水平。定时反吹、反洗，能大大延长多孔陶瓷过滤元件的使用寿命。

2、过滤精度

过滤精度是指能够滤除流体介质中最小固体颗粒的粒径大小。影响多孔陶瓷过滤精度的主要因素是其孔径大小。对于同一流体介质来说，孔径愈小，则过滤精度愈高，反之愈低。其次，工作压力对过滤精度也有影响。一般来讲，对液体介质，其过滤精度可达到多孔陶瓷孔径的1/15~1/5。对气体介质，由于布朗运动在气体中比在液体中活泼，扩散捕捉作用增大，过滤精度能达到孔径的1/30~1/20。对于过滤细菌来说，由于细菌的柔软性，菌体在过滤压力下可变形，即使孔径比菌体小，细菌也有可能通过，应通过试验确定孔径大小。

3、过滤速率

过滤速率是指单位时间内通过多孔陶瓷的流体介质流量。由于多孔陶瓷的过滤是一种集惯性冲撞、扩散和截留相结合的过滤方式，因此，流体介质的黏度、介质工作压力、过滤元件本身的微孔性能等对其过滤速率都有较大影响。多孔陶瓷孔径愈大，气孔率愈高，工作压差愈大，则流量愈大。而随着多孔陶瓷壁厚增加，黏度增大，流量迅速减小。下图为不同孔径多孔陶瓷的纯水过滤速率。1

改善过滤性能的方法改善过滤性能的方法有酸化凝结、电解质处理、热凝固、加入助魂剂，直接在发酵液中形成填充-凝固剂等。

酸处理广泛用于酸性下稳定的抗生素（如链霉素、四环类抗生素等）。单加入电解质，蛋白质的凝固并不很彻底。热处理只能用于水溶液中热稳定的抗生素（如链霉素、灰黄霉素等）。但热处理通常对原液质量有影响，特别是会使色素增多，而且并不是对所有抗生素都有效。

助滤剂助滤剂是一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松（除过滤初期外，真正起过摅介质作用的是摅饼），滤速增大。常用的助滤剂有硅酸盐粉末、纸浆等。还有一-种叫珠光石的工业产品（即珍珠岩），成分为二氧化硅，价格便宜，可以作为助滤剂。助滤剂必须不吸附或很少吸附抗生素。助滤剂的加入有两种方法，一种是在滤布上预先铺一层助滤剂（1~2毫米），另一种是直接加入发酵液中。采用前一种方法，会使滤速降低，但滤液透明度很快增加。对于后一种方法所错的助谑剂的用量，有一条经验规则可供参考，即助滤剂用量等于悬浮液中固体含量时，滤速最快。

反应剂改善过滤性能较好的方法是加入一些反应剂，它们能相互作用，或和某些溶解性盐类发生反应生成不容解的沉淀（CaSO4、AIPO4等）。生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身即可作为助滤剂，并且还能使胶状物和悬浮物凝固。如新生霉素发酵液中加入氯化钙和磷酸钠，生成的磷酸钙可作为填充凝固剂。一方面作为助滤剂，另一方面还可使某些蛋白质凝固。又如环丝氨酿发酵液用氧化钙和磷酸处理，生成的磷酸钙沉淀，能使悬浮物凝固。多余的磷酸根离子，还能除去钙、镁离子。并且在发酵液中不会引入其它阳离子而影响环丝氮酿的离子交换吸附。正确选择反应剂和反应条件，能使过滤速度提高3~10倍。

如发酵液中有不容解的多糖存在，则最好用酶将它转化为单糖，以提高过滤速度。例如万古霉素用淀粉作培养基，加入淀粉酶后，能使过滤速度加快。发酵液染菌后，会含很多细菌菌体，杂质也增多，给过滤造成很大困难。所染杂菌的种类不同对过滤的影响也不同，一般染霉菌尚可，染产气杆菌则很难过此。处理方法有：升高
温度、增加纯化剂用量、加助滤剂等。2

过滤性能的测定1、原理

将原液通过一定面积的标准过滤介质，由于未溶解的凝胶粒子和杂质在过滤介质上的堆积，会使过滤压力升高或过滤速度减慢，因此，通过测定压力的升高或流速的减慢即可算出原液的阻塞系数，这里介绍的恒压法测得的阻塞系数便可以表征过滤性能。

2、仪器

超级恒温槽（501型）

阻塞系数测定仪（见下图）

3、分析步骤

（1）在滤器滤头上装上尼龙布（采用25针机织尼龙纱绢，经双面压光处理，网孔尺寸为30~35目）三块，两块布垂直形然后将成方格，将第三块斜压在上面，尼龙布装在滤器下端。

（2）在原液贮罐中装上原液500~800毫升，并盖好盖子，通入热水调节温度，恒定并静置脱泡。

（3）调节压力，准确数值为1.4公斤/厘米2。

（4）将第一个10分钟流出的原液接入取样杯中，此时因为原液流速尚未稳定，这份原液不计量。

（5）用已知重量的烧杯交替接原每隔10分钟调换一个烧杯，称每只烧杯原液的重量，连续接6杯原液。同时做好原液流入烧杯的时间和重量记录。3