過濾原理及過濾技術(shù)-過濾超濾方面的課件

1、過濾原理和技術(shù)Disclaimer3This presentation is the copyright of Pall Corporation and no portion of this presentation may be copied, published, performed, or redistributed without the express written authority of a Pall corporate officer. 2012 Pall Corporation提綱過濾原理過濾器精度過濾器制造流程簡介4過濾利用有孔介質(zhì)從流體(液體或氣體)中除去污染物濾材孔潔

2、凈流體 (濾出液，下游)5污染流體 (流入液，上游)對過濾/分離的傳統(tǒng)理解過濾器經(jīng)常被認(rèn)為是一種簡單的網(wǎng)或篩子，過濾/分離是在一 個平面上進(jìn)行的。6膜材實際上，過濾器膜材是具有深度的?！皬澢ǖ馈钡慕Y(jié)果對于污染物的去除起到了輔助作用。7過濾機(jī)理8直接攔截慣性撞擊擴(kuò)散攔截直接攔截 當(dāng)顆粒大于流道孔徑時 即被該結(jié)構(gòu)去除 容污能力可以因彎曲結(jié) 構(gòu)而提高，篩網(wǎng)無此作 用9不規(guī)則顆粒自我搭橋10多個顆粒共同搭橋11慣性撞擊 顆粒被機(jī)械攔截或被吸 附攔截 在氣體中比在液體中更 有效. 對較大的顆粒有效12吸附表面作用13過濾的輔助方式14 Zeta正電勢:濾材所帶的正電荷捕捉帶負(fù)電的污染物 絮凝:添加高分

3、子電解質(zhì)(例如淀粉)使細(xì)顆粒凝聚成較大的 顆粒進(jìn)而形成濾餅 助濾劑:添加助濾劑(例如：硅藻土)以形成濾餅Zeta 正電勢顆粒接觸到濾材表面由于吸引力而被阻截帶負(fù)電的 污染物流體帶正電的 濾材15電荷吸引實例Latex beads retained by charge attraction of N66 Posidyne16容易帶負(fù)電荷物質(zhì)類型17 細(xì)菌 支原體 病毒 酵母 硅顆粒 細(xì)菌內(nèi)毒素(熱源) 蛋白分子擴(kuò)散攔截 氣體過濾器能夠去除尺寸 遠(yuǎn)小于其液體精度的污染 物 對細(xì)小顆粒非常有效 如果一個氣體過濾器在濕 潤環(huán)境中運行，它的去除 能力即變?yōu)橐后w精度被隨機(jī)運動的氣體分子碰撞的顆粒 撞擊到過

4、濾介質(zhì)上并被吸附截留18過濾機(jī)制總結(jié)直接攔截慣性撞擊擴(kuò)散攔截(電荷吸引)19氣體過濾效率效率擴(kuò)散攔截慣性撞擊直接攔截最低效率區(qū)顆粒直徑 (um)*最易穿透粒子大小，Most Penetrating Particle Size, MPPS20常見的濾膜材質(zhì)21Acrylic Copolymer丙烯酸共 聚物Glass玻璃纖維Mixed Cellulose Ester混合 纖維素酯Nylon尼龍Paper濾紙Polyethersulfone (PES)聚 醚砜Polypropylene聚丙烯Polysulfone (PS)聚砜Polyvinyl Chloride (PVC)聚氯乙烯PTFE聚四氟乙

5、烯PVDF聚偏二氟乙烯Quartz石英化學(xué)兼容性HH = Halogenated Hydrocarbons22材質(zhì)不適用Acrylic CopolymerAcid, HH, Keytones酸，鹵代烴，酮GlassHydrofluoric Acid 氫氟酸NylonAcids 酸PolysulfoneEsters, Ethers, Keytones, Hydrocarbons 酯、 乙醚、酮、烴PolyethersulfoneKeytones, HH酮，鹵代烴PolypropyleneBoiling Perchloroethylene 熔融全氯乙烯PVDFBases, Keytones堿，酮P

6、TFEToluene甲苯制藥級材質(zhì)濾膜NN6666高pH值良低pH值差溶劑80C熱過濾良(帶有PP硬件)差PPVVDDFF差良良(酮、醛除外)優(yōu)PPEESS良良良(酮、醛除外)良PPTTFFEE優(yōu)優(yōu)優(yōu)(甲苯除外)優(yōu)23制藥級材質(zhì)硬件PPPP高pH值良低pH值良溶劑良80C熱過濾良PPoollyyeesstteerr差良良(丙酮除外)差PPEE良良良(丙酮除外)良SSSS優(yōu)優(yōu)(鹽鹽酸除外)優(yōu)優(yōu)24提綱過濾原理過濾器精度過濾器制造流程簡介25過濾膜結(jié)構(gòu)不規(guī)則的孔以截留效率來界定孔徑0.2 m 過濾膜表面0.2 m 過濾膜橫切26公稱精度(Nominal rating)27基于大于或等于給定尺寸所有

7、顆粒的某一去除百分?jǐn)?shù)由過濾器廠商指定的有爭議的微米數(shù)值。它幾乎沒有好的詳細(xì)說明，也無再現(xiàn)性。有爭議的微米精度由制造商自己指定去除重量百分比可變的、不可再現(xiàn)的下游流體質(zhì)量公稱精度的缺陷只考慮重量去除率x mg/l28256 billion2 m particlesOne ” marble in a barrel.絕對精度 (Absolute rating)29在指定試驗條件下能夠通過過濾器的最大剛性球形顆粒 的直徑。它是過濾器元件中最大開孔的標(biāo)志。過濾精度挑戰(zhàn)試驗方法( 1 m)30微粒挑戰(zhàn)玻璃珠中等硅土試驗粉塵粗硅土試驗粉塵乳膠球形顆粒聚苯乙烯球形顆粒如何測定濾芯的絕對精度Test Filte

8、rFlowmeterAutomatic Particle CountersClean-upFilterSlurryTest Element pReservoir31精度的判斷標(biāo)準(zhǔn)由計數(shù)器讀數(shù)計算“過濾比” 或稱 “Beta 比”，符號 上游大于直徑x的微粒數(shù)x=32下游大于直徑x的微粒數(shù)1,000,000Particles Xm下游微粒數(shù)x=2050,00095%x=7513,00098.7%x=2005,00099.5%x=10001,00099.9%x=500020099.98%x=233500,00050%效率值的意義過濾精度挑戰(zhàn)試驗方法( 1 m)34生物學(xué)挑戰(zhàn)細(xì)菌支原體病毒/噬菌體生

9、物學(xué)挑戰(zhàn) ( 1 m)對亞微米過濾器過濾效率用滴度降表示TR (Titre Reduction)濾前流體中生物體數(shù)量TR =濾后流體中生物體數(shù)量35滴度降 (TR)101 生物體/ 單位體積106 生物體/ 單位體積536106TR 101 10或 99.999% 去除效率顆粒挑戰(zhàn)測試對比37舉例公稱精度絕對精度38提綱過濾原理過濾器精度過濾器制造流程簡介39典型濾芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)通常有10-15組件40濾芯結(jié)構(gòu)Membrane & support濾膜/支撐層Adaptor端頭Core內(nèi)襯（筒）Fin尾翼End caps端蓋Cage網(wǎng)罩O-ring O型圈Cartridge濾芯Seal端封41打

10、褶結(jié)構(gòu)打褶結(jié)構(gòu)形成更大的過濾面積十英寸（254mm）濾芯的典型膜面積為 0.5 2.0 m2大面積更高流速、更低p 和更長壽命42打褶機(jī)打褶機(jī)支撐層濾膜打褶后按合適 長度切段43打褶機(jī)44邊封熱熔邊封形成筒狀結(jié)構(gòu)對濾芯完整性至關(guān)重要的一步45邊封46與內(nèi)筒、網(wǎng)罩組配47端頭熔封焊接濾膜與端頭熔封焊接對濾芯完整性至關(guān)重要的一步48端頭49多段濾芯組合將兩段濾芯組合成一個完整的濾芯需要三步焊接。 對濾芯完整性至關(guān)重要50濾殼各種濾殼囊式濾器51過濾器、管道、連接件及容器整合 一體一次性使用無需安裝、清洗和滅菌縮短上市準(zhǔn)備時間生產(chǎn)和材料安排簡單化一次性系統(tǒng)5253生物工藝流程制劑和灌裝上游加工細(xì)胞收

11、集與產(chǎn)品分離下游加工與純化液體預(yù)濾器介質(zhì)過濾除菌級 液體過濾器充氣生物反應(yīng)器空氣預(yù)濾器除菌級 空氣過濾器深層過濾切向流過濾緩沖液過濾器捕獲色譜除菌級 液體過濾器濃縮洗濾純化色譜精制色譜除病毒過濾除菌級液體過濾器排氣除菌級 空氣過濾器空氣預(yù)濾器離心分離機(jī)緩沖液過濾器濃縮 洗濾濃縮洗濾緩沖液過濾器緩沖液過濾器緩沖液過濾器54血漿冷沉淀第I階段 漿體過濾第II+III階段 漿體過濾第 IV階段 漿體過濾第V階段 漿體過濾病毒滅活色譜預(yù)過濾超濾無菌過濾超濾 洗濾病毒過濾灌裝免疫球蛋白預(yù)過濾活化 過濾無菌過濾超濾 洗濾巴氏滅菌懸浮白蛋白VKD(因子II, VII, IX, X)無菌過濾灌裝預(yù)過濾預(yù)過濾色譜超濾病毒滅活色譜超濾無菌過濾灌裝病毒過濾懸浮沉淀纖維蛋白原灌裝 因子 VIII病毒滅活預(yù)過濾超濾無菌過濾灌裝預(yù)過濾無菌過濾離心離心微粒過濾懸浮預(yù)過濾減菌過濾薄膜吸附器色譜色譜減菌過濾減菌過濾色譜免疫親和色譜減菌過濾預(yù)過濾色譜超濾 洗濾減菌過濾親和色譜.薄膜吸附器預(yù)過濾減菌過濾色譜病毒過濾預(yù)過濾色譜超濾 洗濾色譜超濾 洗濾色譜無菌過濾巴氏滅菌病毒過濾超濾 洗濾無菌過濾灌裝AT III血漿分離灌裝1抗胰蛋白酶55API加工反應(yīng)步驟與大部分污染物的清除產(chǎn)品回收步驟溶