【摘 要】
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微过滤技术被广泛应用于生化分析、制药、食品加工、污水处理以及石油化工等各个工业领域,但过滤元件的堵塞一直是限制其进一步发展的重要问题。工业上常用反冲洗方法来减少污垢,从而提高渗透通量,缺点是必须停止过滤过程,并需要额外的泵对粘附在膜表面的颗粒进行反冲。强化过滤还可以通过滤膜的振动或旋转来实现,通过提高横向流动速度和表面剪切应力来缓解浓差极化,然而过滤系统结构复杂,装拆困难。针对这一问题,本文提出了
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微过滤技术被广泛应用于生化分析、制药、食品加工、污水处理以及石油化工等各个工业领域,但过滤元件的堵塞一直是限制其进一步发展的重要问题。工业上常用反冲洗方法来减少污垢,从而提高渗透通量,缺点是必须停止过滤过程,并需要额外的泵对粘附在膜表面的颗粒进行反冲。强化过滤还可以通过滤膜的振动或旋转来实现,通过提高横向流动速度和表面剪切应力来缓解浓差极化,然而过滤系统结构复杂,装拆困难。针对这一问题,本文提出了一种脉冲式强化错流过滤技术方案,主要的研究内容和结果概述如下:（1）提出了以负阻式流体振荡器来强化错流微过滤的技术方案,完成了系统设计以及负阻式振荡器、微过滤芯片等关键器件的制作和测试。负阻式振荡器可自发地将稳态流转换成频率约56-115Hz,振幅500-700k Pa的振荡流。所产生的高剪切应力以及对膜表面的冲刷和反冲洗效应能够有效降低浓差极化,减少微孔堵塞,抑制污垢层的形成。此外,振荡器在恒压下工作,采用即插即用的方式,可直接应用于许多现有的微过滤系统,从而降低了动态过滤系统的复杂程度。（2）系统考察了不同工作介质、浓度、滤膜材料、驱动压力等参数对过滤效率的影响。针对氢氧化铝悬浊液和肺炎球菌发酵灭活后的细菌菌液两种介质,安装振荡器后过滤效率明显提高,在工作压力为500k Pa条件下,其渗透通量分别达到了稳态过滤时的5.0倍和1.7倍。（3）对当前过滤强化技术的实际应用进行了初步验证。作为疫苗生产过程中的一个重要环节,对从肺炎球菌发酵液中分离荚膜多糖的过程进行了测试。结果显示,对100L肺炎球菌发酵液的过滤过程中,采用传统工艺时荚膜多糖的回收率很快从最初的39.3%下降至2.0%。采用振荡器后,原液中的荚膜多糖几乎可以全部回收,而处理时间减少了31%。以上研究丰富了提高错流过滤效率的技术手段,相关结果为其潜在应用提供了有益技术参考。
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