TrusekMech Rozdz Faz 2

UKŁADY HETEROGENICZNE
Układ makrodyspersyjny
Układ mikrodyspersyjny
UKŁADY HOMOGENICZNE
Układ koloidalny
Roztwory molekularne
Roztwory jonowe

TECHNIKI SEPARACJI

dodatkowe procesy jednostkowe

różnica ciśnień Δp różnica stężeń ΔC
  • rozpuszczanie selektywne

  • koagulacja dla koloidów poł. się cząst.

  • flokulacja i odseparowanie ty koloidów

  • zatężanie

  • krystalizacja

  • precypitacja

  • suszenie

ROZDZIELANIE MECHANICZNE

cedzenie sedymentacja filtracja flotacja

grawitacyjna wirówkowa w hydrocyklonie

grawitacyjna próżniowa ciśnieniowa wirówkowa

selektywność

ZAWIESINY – układ ciało stałe - ciecz

Zawiesina monodyspersyjna to niejednorodna. (Silna adhezja, część cząsteczek zlepiona, a część oddzielnie pływająca).

Polidyspersyjność powoduje to, że zawiesina nie jest niejednorodna.

zawiesina rozcieńczona < 10% objętości ciała stałego ilość ciała stałego

zawiesina zagęszczona > 70% objętości ciała stałego które pływa

ε – porowatość zawiesiny – udział objętościowy cieczy w zawiesinie cieczy

całej mieszaniny

φ – udział objętościowy ciała stałego

cs – udział masowy ciała stałego

wyrażane też przez X

cc – udział masowy cieczy φ + ε = 1

Cs – koncentracja ciała stałego

Ciało stałe: (wyrażone przez średnice)

> 100 µm – gruboziarniste sedymentacja (łatwo opadają)

< 30 µm – drobnoziarniste (niesedymentujące) flokulacja, flotacja

Ψ – sferyczność (średnica zastępcza)

!!!!

CECZENIE – KRATY, SITA – Oczyszczalnia Ścieków

Ścieki przemysłowe

SKRATKI – zatrzymane zanieczyszczenia.

KRATY – w zależności od konstrukcji: stałe/ruchome

SITA – szczególne zastosowanie przy ściekach rozcieńczonych (pochodzących z kanalizacji ogólnospławnej);

Czas jałowy – czas przeznaczony na przygotowanie/oczyszczanie sprzętu/wymianę.

SEDYMENTACJA (odstawanie) - opadanie zawiesiny cząsteczek stałych w cieczy lub w gazie na skutek działanie siły ciężkości, z prędkością zależną od ich rozmiaru i stężenia. Urządzenie do odstawania to odstojnik (osadnik).

Prawo Stokesa

Obowiązuje dla zawiesin rozcieńczonych i cząstek o kształcie kulistym.

!!!!

poprawka n = f( Re)

Im porowatość tym bardziej zbliżamy się do prawa Stokesa

Prawo Newtona – opór opadającej cząstki w płynie:

gdzie:

β0 – współczynnik geometryczny

L- odległość pomiędzy cząstkami

Gdy:

L>> dcs dcs/L0 [...] 1 R=R’

SEDYMENTACJA OKRESOWA – krzywa sedymentacji i linia narastania osadu

Cząsteczka opada ruchem utrudnionym (opadanie gromadne)

gdzie:

- krzywa sedymentacji

- krzywa narastania osadu

- krzywa zagęszczania osadu

A – czysta klarowna ciecz

B – zawiesina

C – osad/sedyment

K – punkt krytyczny -> powierzchnia osad/ciecz

Szybkość sedymentacji zależy od wysokości naczynia.

Tak opadają cząstki o jednakowych lub zbliżonych rozmiarach – opadają w linii prostej.

V0 = f (dcs), f(pcs)

Układ dąży do osiągnięcia minimum porowatości.

SEDYMENTACJA CIĄGŁA – ODSTOJNIK DORRA, wielkość odstojnika zależy od czasu przebywania cząstek w strefie zatężania (opadania gromadnego).

B

A

C

D

A – strefa zasilania

B – strefa klarowania

C – strefa opadania gromadnego

C – strefa kompresji

CZAS PRZEBYWANIA W APARACIE (proces ciągły)

- średni czas przebywania cząsteczki w aparacie od czasu wejścia do wyjścia

KLASYFIKATOR HYDRAULICZNY (do ziaren), klasyfikacja ciał stałych o różnych czasach sedymentacji.

Odstojnik o poziomym przepływie cieczy (kaskadowy)

Mieszadło grabowe -> 2,5-20 obr/min.

Szybkość sedymentacji cząstek stałych z cieczy może być zwiększona kilkakrotnie przez zainstalowane w odstojnikach nachylone półki, np. lamelowych pod kątem 30-60º.

Proces sedymentacji jest wolny, więc odstojniki mają przyspieszyć ten proces.

Trójkomorowy odstojnik przepływowy – dla ścieków bytowych.

Wydajność odstojnika - określa zdolność aparatu do zagęszczania zawiesiny lub klarowania cieczy i jest proporcjonalna do pola powierzchni.

!!!!!

Z- wydajność (m2),

mz – strumień masy zawiesiny(kg/h)

x – stężenie ciała stałego(kg/m3)

V0 – szybkość sedymentacji (m/h)

ρc - - gęstość cieczy (kg/m3)

Wielkość odstojnika - zależy od czasu przebywania cząstek w strefie zatężania (opadania gromadnego). Wysokość pozostałych stref wynosi 0,6-1,0m. Średnica odstojników kołowych, metalowych jest mniejsza od 25m, betonowych dochodzi do 100m. Mieszadło garbowe wykonuje 2,5-20 obr/min.

WIROWANIE - rozdział mieszaniny odbywa się pod działaniem siły odśrodkowej, którą można łatwo zwiększyć poprzez wzrost obrotów.

ρ rω2

gdzie:

r – promień wirowania

ω- prędkość kątowa

- analogia do poprawki Stokesa

- prawo Stokesa nie działa, bo Re są bardzo wysokie

- wirowanie, duże liczby Reynoldsa

ε – porowatość

Wirówka - urządzenie do rozdzielania zawiesin i emulsji, przez wprawienie w szybki ruch obrotowy, którego stałe przyspieszenie znacznie przekracza ziemskie; mogą pracować w sposób okresowy lub ciągły.

Wirówki:

Bębny wirówek filtracyjnych są perforowane, tj. mają otwory na powierzchni bocznej, natomiast sedymentacyjne są pełne (lite)

Wirówki sedymentacyjne:

Wirówka sedymentacyjna stanowi pełny, nieperforowany bęben, do którego podawana jest w sposób okresowy lub ciągły zawiesina. W wyniku wirowania bębna następuje rozdział mieszaniny i ciecz klarowna odpływa z wirówki rura ssącą lub przez próg przelewowy (wirowanie ciągłe). Cząstki ciała stałego osiadają na ścianach bębna i usuwane są okresowo lub w sposób ciągły zależnie od rodzaju pracy wirówki (okresowej lub ciągłej).

Wirówka sedymentacyjna (kanałowa)

Czas osadzania

!!!!

Czas uniesienia

V* - strumień objętości zawiesiny

W pierścieniowej warstwie cieczy cząstki stałe przemieszczają się pod wpływem przyspieszenia odśrodkowego z prędkością Vwir, ciecz zaś płynie ku górze z prędkością Vc.

Czas opadania musi być krótszy niż czas uniesienia, wtedy jest pewność, że cząsteczka się osadzi.

Im cząsteczki mniejsze tym szybsze wirowanie (wzrost prędkości kątowej).

Wirówki sedymentacyjne

Zdolność wirówek do rozdzielenia określa się tzw. współczynnikiem rozdziału – uwielokrotnienie, zdefiniowanego jako stosunek siły odśrodkowej od siły ciężkości

- > ten stosunek stosuje się przy przechodzeniu z wirówki
na inną wirówkę

gdzie:

r – promień wirowania

ω – prędkość kątowa [rad/s]

D – średnica bębna

n – liczba obrotów bębna [obr/min]

Im cząsteczki większe tym szybsze obroty muszą być.

Pierwsze wirówki osiągały prędkość 20 tys. Obr/min. Współcześnie produkuje się nawet wirówki, które osiągają do 1 mln obr/min (przyspieszenie wtedy działające na próbkę jest 5 tys. razy większe od przyspieszenia ziemskiego)

spadek D, wzrost siły odśrodkowej -> komórki eukariotyczne - > zniszczone komórki eukariotyczne - > precypitaty

białkowe - > bakterie - > zniszczone komórki bakteryjne - > rybosomy

Wirówki w mleczarstwie

Wirówki frakcjonujące

Pod wpływem sił odśrodkowych następuje rozdzielenie związków różniących się rozmiarami np. gazowe związki izotopów uranu (fluorek uranu). Uran wzbogacony 235U jako lżejszy pozostaje w komorze środkowej, uran zubożały 238U przemieszcza się ku ścianom wirówki.

Aby uzyskać wystarczającą koncentracje uranu wzbogaconego, stosuje się wiele układów wirówek połączonych szeregowo. Opisana metoda wzbogacania była stosowana do zastosowań cywilnych(z 0,7% do 3,3%)

(z 0,7% do 3,3%), a także wojskowych (bomba atomowa z 0,7% do 90%)

Hydrocyklony

Aparat, w którym wykorzystuje się działanie różnych sił odśrodkowych do wydzielenia ciał stałych z cieczy. Dzięki dużym przyspieszeniom odśrodkowym w hydrocyklonach możliwe jest oddzielenie cząstek w zakresie 3-250µm. Średnice hydrocyklonów wynoszą 20-500 mm.

Zalety: gabaryty, kształt pozwala na dobre wykorzystanie…

Klasyfikacja w hydrocyklonach przeprowadzana jest ten w sposób, że zawiesina wprowadzana jest pod ciśnieniem przez dyszę wlotową do hydrocyklonu. Zawiesina w zakrzywionej części wlotu nabiera ruchu wirowego i porusza się po tym torze wewnątrz urządzenia. Na ziarna ciała stałego oddziałuje siła odśrodkowa tym większa im większe jest ciśnienie w hydrocykl. i mniejsza jest jego średnica.

W rezultacie największe ziarna ciała stałego wynoszone są na zewnątrz spirali i przesuwają się na dół. Ostatecznie opuszczają urządzenie przez duszę wylewową wraz z niewielką ilością wody. Ziarna najdrobniejsze wraz z przeważającą ilością wody opuszczają hydrocyklon przez dyszę przelewową.

Do wydzielenia cząstek małych rozmiarów z dużego strumienia zawiesiny stosuje się układy równoległe hydrocykl., umieszczone we wspólnej komorze, zwane multihydrocykl.

Liczba pojedynczych hydrocykl, w multihydrocykl., zależy od wielkości strumienia i rodzaju zawiesiny i może dochodzić do kilkudziesięciu.

FLOTACJA

Skuteczność:

Siła przyczepności > siła ciężkości

gdzie:

d - średnica zachodzących cząsteczek gazu

δ - napięcie powierzchniowe cieczy

Θ - zwilżalność ciała stałego

Kolektor – zbieracz (=’gospodarz’), posiada wolne przestrzenie, w których pojawia się „gość”(substancja poddawana flotacji) – dodaje się bo jest pośrednikiem pomiędzy ciałem stałym a gazem.

Oddziaływanie między ‘gospodarzem’ a ‘gościem’ to liczne wiązania niekowalencyjne, np. van der Waalsa, wodorowe.

Apolarne Jonowe

- Kationowe - Anionowe

Uniesienie

Cząsteczki zawiesiny unoszone są ze znacznie większą prędkością niż ich prędkość opadania w polu grawitacyjnym.

Siła wyporu pęcherzyków > siła ciężkości cząsteczki

!!!!

METODY ROZDRABNIANIA FAZY GAZOWEJ:

Strumień ścieków poddawany jest działaniu powietrza pod p = 5 bar, który rozpręża się w cieczy; flotacje ciśnieniowe stosuje się w oczyszczaniu ścieków przemysłowych.

Odtłuszczanie flotacyjne – zwykle z udziałem kolektorów – redukcja tłuszczu wolnopływającego

Flotacja – metoda wzbogacania minerałów.

Usuwanie toksycznych kationów metali

FILTRACJA - oczyszczanie cieczy lub gazu poprzez zatrzymywanie cząstek ciała stałego na porowatej przegrodzie.

Rodzaje filtracji:

Filtr warstwa filtrująca przegroda filtrująca

Filtracja powierzchniowa:

- tkaninowa (bawełna, juta, tworzywo sztuczne) -> podkład

Filtracja wgłębna:

Filtr opór

Przegrody -> f(porowatości, średnicy, krętości i kształtów kanalików filtru)

f (lepkości i gęstości)

f (grubości i jakości placka filtracyjnego)

Opór przegrody filtracyjnej jest dużo mniejszy od oporu warstwy osadu i może wpływać na proces filtracji tylko w początkowej fazie

  1. osad ściśliwy (podatny na ciśnienie) zmniejszenie grubości warstwy osadu zmniejszenie porowatości, odkształcenie cząstek

  2. osad nieściśliwy (osady krystaliczne)

Aby osad miał charakter osadu nieściśliwego dodaje się np. ziemi okrzemkowej

Masowy opór właściwy osadu [m/kg]

α = α0*∆ps

gdzie:

s – współczynnik ściśliwości: 0-1 (0 – nieściśliwe, 1 – skrajnie ściśliwe)

α0 – stała (na którą wpływ ma porowatość, kształt cząstki itp.) - > tzw. opór właściwy osadu
nieściśliwego

∆ps – różnica ciśnienia w warstwie osadu ∆ps 1, bo s 0

∆ps 1

α=α0

∆ps ∆p

α=α0*∆p

Im osad jest bardziej ściśliwy, tym większy opór warstwy = większy spadek ciśnienia

Osad ściśliwy

Pomoce filtracyjne – substancje ziarniste mające za zadanie utworzyć osad o określonej strukturze (małej ściśliwości) np. ziemia okrzemkowa - > ilość

Filtracja – przebiega w stanie nieustalonym (opory)

Proces ciśnieniowy – pokonanie oporów przepływu (oporu stawianego przez przegrodę filtracyjną (RP) oporu osadu (R0)

VF ∆p

α = α0*∆ps

VF*Cs - > f(t)

gdzie:

r – opór właściwy przegrody filtracyjnej [kg/m2]

VF – objętość filtratu

Cs – koncentracja ciała stałego w filtrowanej zawiesinie

  1. Filtracja pod stałym ciśnieniem

  2. Filtracja przy stałej wydajności

∆p - > zawsze wyższe ciśnienie jest nad zawiesiną

Filtracja izobaryczna – wyznaczanie przepustowości filtra

objętość

przypadająca

na 1 cykl

tj tt

tj – czas jałowy tt – czas optymalny filtracji

tc = tj + tt - czas całkowity dla jednego cyklu

PRZEPUSTOWOŚĆ FILTRA

- funkcja powierzchni

Czas jałowy

Dobór filtru (materiału filtracyjnego)

opór = przyłożenie (P)

μm mm cm

wydajność

czystość filtratu

„żywotność filtratu”

selektywność

Filtracja oczyszczająca

Schemat doboru urządzeń do filtracji rozdzielającej

filtry oczyszczające

filtry koszowe

filtry workowe

filtry świecące

techniki membranowe

rozmiar zanieczyszczeń

czystość filtratu

wydajność jednostkowa

FILTRY KOSZOWE

FILTRY WORKOWE

- stosowane do filtrowania cieczy w przemyśle spożywczym, w zależności od przepuszczalności przegrody filtracyjnej filtry workowe mogą wyłapywać cząstki o wielkości minimum 5 μm.

FILTRY ŚWIECOWE

-np. polimerowe/utkane z nici

-p. kosmetyczny, spożywczy, alkoholowy, farmaceut, petrochem, wody, powietrza

-uniwersalne dobranie kształtów, wielkości, powierzchni

-mogą pracować w jednej instalacji – potrzeba tylko jednej pompy

Filtracja separacyjna – istotny udział ciała stałego, który jest jednym z produktów filtracji.

Rozdział ciała stałego, który jest jednym z produktów filtracji

Prasy filtracyjne i płytowe filtry ciśnieniowe, procesy membranowe wykorzystują nadciśnienie nad filtrem.

FILTRACJA SEPARUJĄCA

Istotny udział ciała stałego, który jest jednym z produktów filtracji.

prasy filtracyjne nadciśnienie

płytowe filtry ciśnieniowe nad filtrem

procesy membranowe

próżniowe filtry bębnowe – podciśnienie pod filtrem

Prasy filtracyjne

wysokie ciśnienie niska wilgotność placka

Cykl pracy pras filtracyjnych rozp. napełnianie prasy – pompa wtłacza filtrowaną zawiesinę do komór pracy , ciecz przepływa przez tkankę filtracyjną, na której zatrzymują się elementy fazy stałej i gromadzą tworząc coraz grubszą warstwę naz. Plackiem filtracyjnym.

Rosną opory przepływu cieczy i ciśnienie w komorach a maleje ilość odcieku aż do zupełnego zaniku, wtedy proces filtracji można przerwać i rozpocząć… ładunek (…) prasy przez mechaniczne lub ręczne zbieranie.

Prasy filtracyjne używane są do mechanicznego odwadniania osadów różnego pochodzenia. Jest to najskuteczniejsze i eksploatacyjnie najtańsze z metod zagęszczania.

Suchy osad powstaje po działaniu prasy filtracyjnej – sprasowany osad jest w postaci wykształconych placków wpada do kontenera lub na przenośnik i transportowany jest na miejsce przenoszenia co kończy cykl pracy prasy. Czas pracy, skuteczność zależy od właściwości fizykochemicznych filtrowanego medium.

Płytowy filtr ciśnieniowy

Ciśnieniowe filtry płytowe – urządzenia w których proces filtracji rozpoczyna się na płytach filtracyjnych wykonanych z kilku warstw siatki metalowej obciągniętej tkaniną. Proces odbywa się po obu stronach płytu filtracyjnej, dzięki czemu urządzenie te charakteryzują się wysoką powierzchnią filtracyjną, niewielkimi gabarytami oraz wysokimi wydajnościami.

Placek filtracyjny wytworzony jest z zawiesiny w czasie procesu jest usuwany z powierzcni zewnętrznej elementów filtracyjnych za pomocą pneumatycznego wibratora lub poprzez wsteczny przepływ sprężonego gazu.

W zależności od własności fizykochemicznych placka filtracyjnego, sposobu jego utylizacji lub innych wymagań użytkowych, placek filtracyjny może być poddawany procesowi suszenia lub przemywania inną cieczą.

Próżniowe filtry bębnowe

Filtracja ciągła!

Schemat

Siła napędowa – podciśnienie doprowadzone do wewnątrz strony tkaniny filtracyjnej

Szybkość filtracji – wartość podciśnienia

Wydajność – obroty bębna

Bębny z nałożoną tkaniną filtracyjną - schematy

TECHNIKI MEMBRANOWE

- na membranach mikrofiltracyjnych/ultrafiltracyjnych

moduł membranowy – część aparatu, w którym osadzona jest membrana,

nie jest aparatem, dużo cienkich kapilar

membrana nieorganiczna lub organiczna (polimerowa)

symetryczne lun asymetryczne – złożone z 3-ch warstw,

(wykres z zależnością rozmiarów od typu)

W przypadku membran porowatych materiał membrany nie ma praktycznego wpływu na przepuszczalność membrany (decyduje rozmiar porów), lecz stanowi o jej chemicznej i fizycznej odporności oraz o efektach powierzchniowych.

δpow- powierzchnia porów/powierzchnia membrany

POROWATOŚĆ POWIERZCHNIOWA

Współczynnik ‘cut-off’ – współczynnik odcięcia, wyrażany w masie cząsteczkowej. Związki powyżej tej wartości są zatrzymywane na membranie, mniejsze przechodzą.

Na membranach mikrofiltracyjnych/ultra filtracyjnych

nadawa (roztwór zasilający)

podawany w sposób prostopadły na filtr

filtrat = permeat

przepływ jednokierunkowy

dead end

nadawa

podawana w sposób

równoległy

nadawa

podawana w sposób

równoległy

przepływ krzyżowy

(cross flow)

filtrat = permeat

Współczynnik (cut off) – wyrażany w masie cząsteczkowej. Związki powyżej tej wartości są zatrzymywane na membranie

MIKROFILTRACJA

PRAWO DARCY’EGO

Gdzie:

L – przepuszczalność membrany, parametr charakteryzujący określoną membranę

Strumień permeacji zależy od ∆P przyłożonego (jest wprost proporcjonalny do niego).

Spadek strumienia w czasie na skutek zapychania się membrany – tzw. „fouling”

Tworzenie warstwy powierzchniowej

-odwracalnej (ustalony strumień permeatu)

- nieodwracalnej (strumień permeatu 0 )

Mikrofiltracja – membrana porowata symetryczna – porowatość na obu jej powierzchniach
jest identyczna (pory cylindryczne)

Główne zastosowanie – separacja zawiesin i mikroorganizmów

Charakterystyka mikrofiltracji:

membrana
  • symetryczna

grubość
  • 10-150 mikrometrów

wielkość porów
  • 0,05-10 mikrometrów

ciśnienie osmotyczne
  • do pominięcia

ciśnienie transbłonowe
  • < 0,2 MPa

mechanizm separacji
  • sitowy

materiał membrany
  • polimery, ceramiczny

ULTRAFILTRACJA (dla heterogenicznych)

membrana
  • asymetryczna

grubość
  • 100 mikrometrów

wielkość porów
  • 0,1-1 mikrometrów

ciśnienie osmotyczne
  • niewielka

ciśnienie transbłonowe
  • 0,1/1 MPa

mechanizm separacji
  • sitowy

materiał membrany
  • polimery, ceramiczny

MEMBRANY

  1. Nieorganiczne - ceramiczne

  1. Membrany organiczne:

Filtracja separacyjna:

Rozdział ciała stałego, który jest jednym z produktów filtracji

Prasy filtracyjna i płytowe filtry ciśnieniowe wykorzystują nadciśnienie nad filtrem.

PODSTAWOWE SPOSOBY IMMOBILIZACJI BIAŁKA:

  1. Adsorpcja na nierozpuszczalnych nośnikach

  1. Wiązanie kowalencyjne z nośnikiem zwykle aktywowanych przez czynnik sprzęgający

  1. Inkluzja w strukturze żelu lub w półprzepuszczalnych błonach

Immobilizacja to przestrzenne ograniczenie czegoś np. składnika E w układzie. Istnieje immobilizacja powierzchniowa (1 i 2) i objętościowa (3).

Metoda 1 i 3 dotyczy tez immobilizacji organicznej i tkanek (biofilm). Z kolei 3 pozwala też na zamknięcie mikroorganizmów żywych.

ZALETY PRACY Z ENZYMAMI IMMOBILIZOWANYMI

  1. łatwość izolacji katalizatora od mieszaniny reakcyjnej z możliwością jego wielokrotnego wykorzystania – układ dwufazowy: ciało stałe-ciecz

  2. możliwość prowadzenia reakcji w systemie ciągłym

Kiedy reakcja wolna, a wrażliwa na mieszanie

Układ pseudojednorodny – takie same warunki panują w całej objętości, brak lokalnych gradientów stężeń. Pseudo – bo to heterogeniczny układ

  1. wysoka stabilność katalizatora zmiana struktury

  2. zmiana specyficzności substratowej białka

ADSORPCJA

Rzadko nośnikiem jest Caktywny, raczej polimer akrylowy, tworzywa sztuczne, granit czy szkło.

Silny wpływ środowiska

Adsorpcja

duża dostępność do czyszczenia (-)uwzględnia niską trwałość,

nośników (-) enzymu (+) silny wpływ środowiska(pH),

odrywanie się nośnika (desorpcja)

Nośniki:

IMMOBILIZACJA PRZEZ WIĄZANIA CHEMICZNE

Znajomość struktury białka

Grupy obecne w białku, potencjalnie tworzące wiązania z nośnikiem:

Prościej dobrać aktywator od nośnika

IMMOBILIZACJA NA DRODZE CHEMICZNEJ

  1. duża trwałość, mały wpływ środowiska zewnętrznego (+)

  2. oddalenie enzymu od nośnika (-), zmniejszenie wpływu dyfuzji (substratu)

  3. zmiana właściwości immobilizowanego katalizatora (+/-)

INKLUZJA W ŻELU/BŁONACH PÓŁPRZEPUSZCZALNYCH

monomer polimer

Efektywność immobilizacji na drodze inkluzji

zawartość enzymu charakter polimerycznej matrycy

w żelu (+kopolimer)

rozmiary porów w żelu

(skład sieciujący) rozmiary cząsteczek żelu

Polimeryzacja – połączenie się cząsteczek monomeru w proste lub rozgałęzione polimery.
Zachodzi samorzutnie lub/z dodatkiem kopolimeru, który pomaga
w polimeryzacji np. skrobia

Stężenie i jakość monomeru i kopolimeru > wpływają na polimeryzację (zwarty polimer,
ale nie za bardzo, bo substrat nie dotrze
do wnętrza polimeru)

MIKROKAPSUŁKOWANIE

Roztwór enzymu + eter dietylowy (emulgator) + monomer eterowy roztwór polimeru np. azotan celulozy

Po zetknięciu z powierzchnię zemulgowanych kropelek nierozpuszczalnych w wodzie – monomer polimeryzuje tworząc cienką warstewkę

Stężenie emulgatora wpływa na ∅ kapsułki:

Wielkość porów polimeru decyduje o transporcie substancji i produktu – małe utrudniają.

ZAMKNIĘCIE WE WŁÓKNACH

Roztwór enzymu w organicznym roztworze monomeru, który polimeryzując tworzy włókno pochodne celulozy, polichlorek winylu, poli-L-metyloglutaminian

Dysze przytłaczające roztwór do cieczy organicznych (np. toluen), w której następuje polimeryzacja.

Rola kopolimeru:

SIECIOWANIE np. aldehyd glutarowy

OZNACZENIA PO IMMOBILIZACJI – BADANIE PARAMETRÓW

ile enzymu się związało w stosunku do masy enzymu, która podaliśmy – metoda Lowry’ego – zadawalająca ≥ 70%

porównuje się z aktywnością enzymu natywnego, wyrażana w g lub molach białka (jak aktywny jest g białka) np. amylazy hydroliza skrobi aktywność > 50%

powtarza się co pewien czas h/24h/miesiąc, test na aktywność, spadający procent aktywności w czasie

+ uniwersalność względem enzymów komórki (systemy wieloenzymatyczne)

+ wysoka odporność preparatów (chemiczna, termiczna, mechaniczna)

+ wysoka odporność na zakażenia mikrobiologiczne (decyduje porowatość)

Inkluzja pozwala na przeprowadzenie procesu z wieloma cząsteczkami enzymu róznych np. hydroliza skrobi wymaga 3 enzymów

EKSTRAKCJA W UKŁADZIE CIAŁO STAŁE - CIECZ

  1. Przenikanie rozpuszczalnika w pory nośnika substancji ekstrahowanej

  2. Rozpuszczanie określonego składnika (substancja ekstrahowana może znajdować się w postaci roztworu wypełniającego pory cząstek porowatych lub wolne przestrzenie lub występują jako rozpuszczalne ciała stałe

  3. Ruch substancji ekstrahowanej w porach nośnika do powierzchni (etap najważniejszy!)

  4. Ruch substancji ekstrahowanej do powierzchni rozdziału faz do rozpuszczalnika – szybki etap, bo przepływ burzliwy

bardzo często:

etap przygotowawczy rozdrobnienie, zgniatanie ciała stałego

Parametry ciała stałego wpływające na szybkość strumienia ekstraktu (powierzchnia właściwa, porowatość)

gęste płyny 8-50 MPa,

ekstrakcja płynami nadkrytycznymi

A – linia sublimacyjna S G

B – linia topnienia SC

C – linia parowania CG

„-” odporność substancji na wysoką temperaturę

„+” mała lepkość (jak gazów) = szybki transport

duża dyfuzyjność (jak w cieczy)

wysoka zdolność rozpuszczania substancji

Ekstrakt – para o wysokiej temp. i ciśnieniu dalszy rozdział składników na drodze destylacji destrakcja

Połączenie odzyskiwania składników na początku płynami nadkrytycznymi, a następnie przez destylację to DEKSTRAKCJA.

Metoda ekstrakcji płynami:

  1. sprężenie rozpuszczalnika do stanu nadkrytycznego

  2. ekstrakcja ciśnieniowa

  3. wydzielenie składnika ekstrahowanego

KRYSTALIZACJA

Proces odwrotny do rozpuszczania fizycznego

Proces wydzielania roztworu ciała stałego w postaci krystalicznej.

Szybkość zarodkowania ilość zarodków/jednostkę czasu

I – obszar stabilny – zostają wytracone kryształy

II – obszar metastabilny – stężenie w równowadze z kryształami

III – obszar labilny – (pseudorealny) – tylko część zostaje wytrącona w postaci kryształów, („obszar nie istnieje”)

- krzywa nasycenia

- - - - - - krzywa przesycenia

- krzywa zarodkowania roztwór
jednorodny

POWSTAWANIE KRYSZTAŁÓW

Etap I – zarodkowanie

Łączenie się rozdzielonych jonów i cząsteczek w siatkę krystaliczną, występuje
przy lokalnych wzrostach stężeniach (po przekroczeniu stężenia rozpuszczalności
tzw. pierwszego elementu siatki krystalicznej)

Etap II – zarodki rosną

(lub ulegają rozpuszczeniu i nie ma krystalizacji)

Etap III – wzrost kryształów

W obecności kryształów stężenie w roztworze jest równe stężeniu nasycenia!

JAKOŚĆ KRYSZTAŁÓW

WYTWARZANIE KRYSZTAŁÓW

  1. Chłodzenie

  2. Odparowywanie

  3. Odparowanie pod obniżonym ciśnieniem = odparowanie przy obniżonej temperaturze

KRYSTALIZATORY

Aparaty, w których panują warunki do wydzielenia i wzrostu kryształów

Chłodzenie – przepływ zimnego powietrza, lodowatej wody lub innego płynu chłodzącego

Mieszanie – urządzenia zapobiegające osadzaniu się kryształów na ścianach, posuwające kryształy ku wyjściu

WSPÓŁWYTRĄCANIE

Usuwanie z roztworu związków występujących w niewielkim stężeniu przez wprowadzenie innego związku

Wykorzystuje się fakt, że rozpuszczalność zależy od innych substancji rozpuszczonych

Współwytrącanie

Wg mechanizmu adsorpcyjnego

(powierzchnia kryształu)

wg mechanizmu wg mechanicznej okluzji

współkrystalizacji ( w porach kryształu)

krystalizacja krystalizacja

izomorficzna izodimorficzna

mechanizm zależny od rodzaju substancji dobór w zależności od aplikacji

krystalizacja czyszcząca ? krystalizacja produktu

Współwytrącanie:

AnBm

Związek ulega strąceniu, jeśli przekroczony zostanie iloczyn rozpuszczalności

IR=[Am+]n*[Bn-]m

Stosując nadmiar jednego jonu w roztworze można zmniejszyć stężenia drugiego jonu

PRZYKŁADOWE APLIKACJE


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
TrusekMech Rozdz?z
Meighan Socjologia edukacji rozdz 11
9 rozdz
Margul T Sto lat badań nad religiami notatki do 7 rozdz
Biologia, Rozdz 8 i 9
Pogranicza psychiatrii rozdz 11 OSTRE REAKCJE NA STRES
Str '1 rozdz. Co to jest umysł' Ryle, Filozofia UŚ
rozdz 13 jezyk i mowa, Edward Nęcka - Psychologia poznawcza (opracowanie podręcznika)
Czytanie Pisma Święteg1-rozdz.1, George Martin-Czytanie Pisma Świętego jako Słowa Bożego
153 USTAWA rozdz 1 4, 7, 9, 11, 13 o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami {D
Ciosek ''Izolacja więzienna'' TYLKO rozdz 12
D W Jones RUCHOMY ZAMEK HAURU (rozdz 1 13)
7 ROZDZ 9 id 45559 Nieznany (2)
7 rozdz
ac410 rozdz 6
Biologia, Rozdz 4

więcej podobnych podstron