工艺08 空气净化.ppt

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1、第二节空气的净化空气中微生物的分布空气中微生物含量一般为103~104个／米3。一般附着在空气中的灰尘上或雾滴上。北方气候寒冷干燥，空气中的含菌量较多。离地面越高，含菌量越少，一般每升高10米，空气中的含菌量就降低一个数量级；城市中空气中含菌量较多，农村的空气中含菌量较少，一般城市中杂菌数为3000~8000/米3空气中的微生物以细菌和细菌芽胞较多，也有酵母，霉菌和病毒。无菌空气的标准只要除去0.3~0.5µm的微粒，就可认为是无菌。发酵对空气无菌程度的要求发酵对无菌空气的要求是：无菌，无灰尘，无杂质，无水，无油，正压等几项指标。发酵对无菌空气无菌程

2、度的要求是：只要在发酵过程中不因无菌空气染菌，造成损失即可。在工程设计中，一般要求1000次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无菌程度为N=10-3。一、空气净化的方法（一）热灭菌（二）静电除菌（三）介质过滤除菌（一）热灭菌热空气进入培养系统之前，一般均需用压缩机压缩，提高压力。空气压缩后温度能达到200度以上，保持一定时间后，便可实行干热灭菌。不必用蒸汽或其他载体加热。利用空气压缩时所产生的热量进行灭菌的原理对制备大量无菌空气有特别意义。实际应用中需考虑培养装置与空气压缩机的相对位置，连接压缩机与培养装置中管道的灭菌以及管道长度等。（二

3、）静电除菌静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃，同时也除去微生物。原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌目的。缺点：对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被吸附而沉降。（三）介质过滤除菌介质过滤除菌是使空气通过经高温灭菌的介质过滤层，将空气中的微生物等颗粒阻截在介质层中，而达到过滤除菌的目的。从可靠性，经济适用与便于控制等方面考虑，目前仍以介质过滤法较好，也是大多数发酵厂广泛采用的方法。过滤介质孔隙绝对过滤:孔径(0.01-0.2µ)小于微生物粒子（0.5-2µ)的微孔过滤膜。相对过滤：过滤介质孔隙大于微生物直径。如棉花、活性炭、玻璃纤维

4、等二、空气过滤除菌法（一）空气过滤除菌的原理（二）空气过滤除菌的介质（三）介质过滤效率（四）影响介质过滤效率的因素（五）提高过滤除菌效率的措施（一）空气过滤除菌的原理微粒随空气流通过一定厚度的过滤层时，滤层纤维所形成的网格对气流进行无数次的阻碍，从而无数次的改变气流的运动速度和方向而绕流运动，这将引起微粒对滤层纤维产生惯性撞击、重力沉降、拦截、布朗扩散、静电引力等作用，将微粒捕获在纤维表面实现过滤。1、惯性碰撞截留原理：空气气流流速大时，气流中的微粒具有较大的惯性力。当微粒随气流以一定速度向纤维垂直运动因受纤维阻挡而急剧改变运动方向时，由于微粒具有的

5、惯性作用使它仍然沿原来方向前进碰撞到纤维表面，产生摩擦粘附而使微粒被截留在纤维表面，这种作用称惯性碰撞截留。惯性力与气流流速成正比当空气流速过低时，惯性撞击截留作用很小。当空气流速增大时，惯性撞击截留作用起主导作用。通过降低流速可以使惯性截留作用接近于零，此时的气流流速称临界气流速度。当气流速度降到临界速度以下时，微粒就不能因惯性碰撞而滞留于纤维上，捕集效率显著下降。但实践证时，随着气流速度的继续下降，纤维对微粒的捕集效率不再下降，反而又有所回升，WHY？2、拦截截留作用原理：因为微生物微粒直径很小，质量很轻，它随气流流动慢慢靠近纤维时，微粒所在主导

6、气流流线受纤维所阻改变流动方向，绕过纤维前进，并在纤维的周边形成一层边界滞留区，滞留区的气流流速更慢，进到滞留区的微粒慢慢靠近和接触纤维而被粘附截留。截留作用的捕集效率决定于微粒直径和纤维直径之比，又与空气流速成反比，当气流速度低时截留才起作用。空气流速愈小，纤维直径愈细，阻拦截留作用愈大。但是在介质过滤的除尘除菌中，阻拦截留并不起主要作用。3、布朗扩散截留作用直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动称为布朗扩散，布朗扩散的运动距离很短，在较大的气速、较大的纤维间隙中是不起作用的，但在很慢的气流速度和较小的纤维间隙中布朗扩散作用大大增加

7、微粒与纤维的接触滞留机会。4、重力沉降作用重力沉降起到一个稳定的分离作用，当微粒所受的重力大于气流对它的拖带力时微粒就沉降。就单一的重力沉降情况来看，大颗粒比小颗粒作用显著，对于小颗粒只有气流速度很慢才起作用。一般它是配合拦截截留作用而显著出来的。即在纤维的边界滞留区内微粒的沉降作用提高了拦截截留的效率。5、静电吸引作用当具有一定速度的气流通过介质滤层时，由于摩擦会产生诱导电荷。当菌体所带的电荷与介质所带的电荷相反时，就会发生静电吸引作用。带电的微粒会受带异性电荷的物体所吸引而沉降。此外表面吸附也归属中这个范畴，如活性炭的大部分过滤效能是表面吸附的作

8、用。惯性截留拦截布朗运动重力静电引力作用较大作用小（１）纤维状或颗粒状过滤介质棉花：常用，有弹性，纤维长度适