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蛋白质分离器的作用机理

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蛋白质分离器又称为泡沫分离器,它与上述各种过滤器的过滤原理大为不同,它是利用在气泡表面能够吸附混杂在水中的各种颗粒状的污垢以及溶于水中的蛋白质,进行分离或浓缩的过程。

吸附作用就是使气泡表面的溶质浓缩,清除在液体表面上形成的泡沫,即可除去被浓缩的物质。图4—11A是泡沫分离的原理图。污水由中部进入容器内,空气由底部注入,形成大量的微小气泡。气泡于上升的途中在表面吸附集聚了大量的外来颗粒、蛋白质等。气泡到达液面呈泡沫状态,泡沫不断的产生,使容器上部的泡沫越来越多,不断上升,最后进入收集器中,处理后的干净水则从容器底部排走,底部的排水口有一阀门可以控制容器内的液面高度,从原理图上可以看这些分离器的关键是形成人量的微小泡沫及泡沫的存留时间。产生泡沫的办法一般有二种,其一是利用扩散器,它是由菩提木做的,由于它有细且均匀的小孔,因此散发出的气泡很细小,这种办法只适合干小型的泡沫分离器中使用;其二是使用强有力的旋涡泵配以流体力体中的文丘里喷射管将空气吸入到容器中,在强有力的水流作用下,空气被粉碎成极细的气泡(图4—11A)

水泵将污水经逐步收缩的管道与文丘里管相接。假定泵的出口处管径为1.5″(40mm),文丘里管的管径为l″(25mm),二处的面积比为2.56倍,文丘里管处的水流速大人增加为泵的2.56倍,水压此处变成负值,将外界空气吸入管内,在文丘里管的末端管径义突然收缩至3/8″(10mm)而后又进入1″(25mm)的管中,这样一收一放,使含气的水在出口处突然喷发,就将气泡粉碎成小于O.5mm的微气泡。(图4—12)微气泡在园柱形的容器内被高速的水流旋转、吸附、浓缩、上浮。

泡沫分离法已在许多方面得到运用。在废水处理、矿石净化、微生物浓缩、蛋白质提取方面都有广泛的应用。在水产方面可以去除如钙、铜、镁、锰等的离子,去除鱼类或贝类养殖系统中的可溶性有机物,去除水体中的母体蛋白质,清除有机物减少氨的产生,可降低水中的生化耗氧量,硝酸盐含量,有机酸含量,控制pH值。泡沫分离还_可用于去除表面的活性物质,活化剂、化学药剂。由于泡沫分离在低溶质浓度有最好的分离效果。所以在低浓度条件还能够有效的分离酶、蛋白质、氨基酸。

影响泡沫分离器运行的参数有两类:主要参数和次要参数。

(1)主要参数有:

水、空气和污垢的情况;

污垢包括欲被分离的蛋白质浓度;

气泡的人小与形成速度:

④pH值;

温度;

分离器的设计参数包括容器的高度、水入门的位置、运行方式、注入空气的方式。

(2)次要参数是由主要参数决定的,它们是:

污垢的可溶性浓度;

水的表面张力;

水的粘度;

水与污垢以及小同污垢之间的平衡关系;

吸附动力;

泡沫的结构、稳定性、干燥度、密度等;

气泡的尺寸大小、分布、数量等等。


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