过滤技术原理及应用

1、过滤技术原理及应用过滤技术原理及应用过滤技术原理及应用过滤技术原理及应用 主要内容主要内容主要内容主要内容过滤知识及原理过滤知识及原理过滤器的使用及维护过滤器的使用及维护完整性测试完整性测试自动完整性测试仪自动完整性测试仪Introduction to Filtration Introduction to Filtration 过滤基本知识过滤基本知识过滤基本知识过滤基本知识主要内容主要内容主要内容主要内容Important differences in the types of filters used in Bioprocesses.生物制药中使用的不同类型过滤器及其生物制药中使用的不同类型过滤器及其特性特性Why we use membrane filters for critical application 关键应用中为什么使用膜过滤器关键应用中为什么使用膜过滤器主要内容主要内容主要内容主要内容续续续续How to recognize filtration problems and perform basictroubleshooting 怎样理解过滤中的问题和解决简单故障怎样

2、理解过滤中的问题和解决简单故障什么是过滤？什么是过滤？什么是过滤？什么是过滤？How do Filters Work?How do Filters Work?过滤机理过滤机理过滤机理过滤机理Size Exclusion大小排除大小排除Particles are too large to pass through the“pore”基于大小来分离基于大小来分离Examples are termed entrapment,sieving,surface capture例如拦截例如拦截,筛分筛分,表面捕获表面捕获Adsorption吸附吸附Particles stick to the filter bychemical/electrical attraction颗粒由于化学颗粒由于化学/电荷作用粘附在滤器上电荷作用粘附在滤器上Retention MechanismsRetention Mechanisms影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素Mechanisms can be affected by:截流机制可以被以下因素影响：截流机制可以被以下因素影响：Fluid cha

3、racteristics流体特性流体特性Operating conditions操作条件操作条件Particle type颗粒类型颗粒类型Filter type过滤膜类型过滤膜类型影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素(流体特性流体特性流体特性流体特性)Viscosity粘度粘度Chemical/Ionic content化学化学/离子成分离子成分CommentsSlow flow allows more contact较慢流速有较多接触较慢流速有较多接触Mixing/Contact time can be critical混合混合/接触时间有较大影接触时间有较大影响响Only affect adsorptive retention只影响吸附截留只影响吸附截留-NOT size exclusion不影响大小排除不影响大小排除影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素(操作条件操作条件操作条件操作条件)Particle speed/velocity 颗粒速度颗粒速度Applied pressure过滤压力过滤压力Comments建议建议Slow flow

4、is good选择低流速选择低流速better retention at slower flow越低的流速越低的流速,越好的截留越好的截留Matrix movement is bad结构移动是不利的结构移动是不利的particles and fibers can bereleased from depth filters颗粒和纤维能从深层过滤器析出颗粒和纤维能从深层过滤器析出Velocity/Differential Pressure can have a major effect on adsorptive retention-Little to no effect on size exclusion 速度速度/压差对吸附截留有压差对吸附截留有重要影响重要影响,对大小排除影响相当小对大小排除影响相当小影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素(颗粒类型颗粒类型颗粒类型颗粒类型)Deformable(soft)可变形颗粒可变形颗粒Non-deformable(hard)不可变形颗粒不可变形颗粒Comments建议建议Under pressure soft particle

5、s canintrude into the filter structurecausing more effective filter blinding在压力下软性颗粒会进入过滤膜内并导致更多的过滤堵在压力下软性颗粒会进入过滤膜内并导致更多的过滤堵塞塞例如例如:凝胶凝胶Hard particles form open cakes硬颗粒形成一层饼例如硬颗粒形成一层饼例如:沙子沙子影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素影响过滤的因素(滤膜的影响滤膜的影响滤膜的影响滤膜的影响)Pore rating孔径孔径Structure结构结构Rigid or movable刚性或可移动刚性或可移动CommentsSterilizing filter common rating(legal definition)除菌过滤除菌过滤-公共孔径公共孔径(法规定义法规定义)Prefilters have nominal ratings-each manufacturer has their own standards and methods预过滤预过滤-额定孔径额定孔径,每一个制造商有自己的定义和方法每一个

6、制造商有自己的定义和方法0.22 um Durapore Surface(3,000 x)0.22 um Durapore Cross-section(600 x)Filter Materials HydrophilicFilter Materials Hydrophilic过滤材质过滤材质亲水性亲水性亲水性亲水性“Water Loving”亲水亲水Wet spontaneously(or with little effort)with waterCellulosic materials(i.e.Regenerated cellulose,mixed cellulose ester,etc.)纤维素材纤维素材料料Polycarbonate with additives(i.e.PVPP),Modified polysulfone,Nylon,Modified polyvinylidenefluoride(PVDF)聚碳化合物聚碳化合物Applications应用应用Filtration and sterile filtration of aqueous or aqueous/organ

7、ic solutions水或水水或水/有机溶液混合的过滤和除菌过滤有机溶液混合的过滤和除菌过滤Filter Materials HydrophobicFilter Materials Hydrophobic过滤材质过滤材质过滤材质过滤材质疏水性疏水性疏水性疏水性“Water hating”疏水疏水Not spontaneously wetwith water.Water can remain or be“tricked”to enter filter水被截流或巧妙进入膜水被截流或巧妙进入膜PTFE-Polytetrafluoroethylene,PVDF-Polyvinylidene fluoridePolypropylene,Polysulfone,PolycarbonateApplications应用应用Solvent,acid,base,andchemical filtration溶剂溶剂,酸酸,碱和化学品过滤碱和化学品过滤Tank/Equipment vents,process gas,fermentation inlet/exhaust filters罐罐/设备呼吸器设备呼吸

8、器,工艺用气工艺用气,发酵进气发酵进气/排气过滤排气过滤过滤器分类过滤器分类过滤器分类过滤器分类深层过滤器深层过滤器表面过滤器特性表面过滤器特性膜过滤器膜过滤器What do Depth Filters look What do Depth Filters look like?like?深层过滤器深层过滤器Fibrous(can shed fibers)纤维纤维(有纤维脱落有纤维脱落)Difficult to give an accurate pore size rating不能给出一个确切的空径不能给出一个确切的空径Thick(3-30 mm)&often adsorptive厚度厚度(3-30毫米毫米),通常有吸附通常有吸附Give a percentage(i.e.30-70%)particle reduction只能给出颗粒减少的比例只能给出颗粒减少的比例Have the greatest capacity较大的承污能较大的承污能力力Examples-Microfiberglass,String-wound,pad filters例如例如-玻璃纤维玻璃纤维,线绕式线绕式,压压板

9、式板式What do Surface Filters look What do Surface Filters look like?like?表面过滤器表面过滤器Fibers locked together by heat or membrane coating纤维用热粘合或膜涂布纤维用热粘合或膜涂布Given a nominal rating or rated by the filter it protects可以给出公称空径可以给出公称空径Thin(1 mm or less)&Slightly Adsorptive较薄较薄(小于小于1毫米毫米),较小吸附较小吸附Give a percentage(90-99.9%)particle reduction给出颗粒减少的比例给出颗粒减少的比例(90-99.9%)Examples-Cellulose ester coated cellulose or polyesterweb例如例如-纤维素酯纤维素酯涂纤维或聚酯片涂纤维或聚酯片Key Membrane Filter Key Membrane Filter CharacteristicsCh

10、aracteristics膜过滤器的特性膜过滤器的特性Strong,Rigid NOT brittle坚强，坚强，硬不易碎硬不易碎Tortuous pathway曲折的通道曲折的通道Not all the retention on top不是都截流在膜表面不是都截流在膜表面Very high internal area非常高的内表面积非常高的内表面积65-75%porosity65%-75%开孔率开孔率 Key Membrane Filter Key Membrane Filter CharacteristicsCharacteristics膜过滤器的特性膜过滤器的特性-续续Size exclusion particle retention does not change with flow or pressure 大小排除颗粒截流与流速和压力无关大小排除颗粒截流与流速和压力无关 Sterilizing filters must have 99.99999%removal无菌过滤器必须具有大于无菌过滤器必须具有大于99.99999%截流截流Integrity testable(diff

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