thiết bị phân chia pha lỏng và pha rắn thiết bị ly tâm

THIẾT BỊ PHÂN CHIA PHA LỎNG VÀ PHA RẮN
1. CÁC THIẾT BỊ LY TÂM HUYỀN PHÙ
1.2 MỤC ĐÍCH
- Các máy ly tâm được ứng dụng rộng rãi để :
• Tách các tiểu phần ổn định trong dung dịch các chất hoạt hóa sinh học
• Tách các dung dịch rượu khỏi chế phẩm hoạt hóa làm lắng etanol,
axeton và các dung môi hữu cơ khác
• Tách sinh khối khỏi các dung dịch canh trường
• Tách phức hoạt hóa sinh học ( khi kết tủa bằng muối ) từ các dung
dịch
• Phân chia các hỗn hợp chất lỏng hay các huyền phù
- Phương pháp ly tâm dựa trên cơ sở tác động của trường ly tâm tới hệ
không đồng nhất gồm 2 hoặc nhiều pha. Ly tâm các hệ chất lỏng không
đồng nhất được thực hiện bằng 2 phương pháp :
• Lọc ly tâm qua tường đột lỗ của roto, vách lọc được đặt ở phần trong
của roto ( máy ly tâm lọc )
Khi tách huyền phù trong các máy ly tâm lọc ở trong roto, dưới tác
động của lực ly tâm chất lỏng được lọc qua vải lọc hay lưới kim loại,
đồng thời các tiểu phần pha rắn bị lắng xuống; chất lỏng qua sàng sau đó
qua lỗ trong roto, xối mạnh vào tường của máy ly tâm, còn cặn được tháo
ra trong thời gian roto quay hoặc là sau khi máy ngừng.
• Qua roto lắng có đoạn ống liền ( máy ly tâm lắng ).
Khi phân chia các huyền phù trong các máy ly tâm lắng, các tiểu phần
rắn có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng cấu tử chất lỏng được lắng xuống (dưới
tác động của lực ly tâm trong đoạn ống roto) tạo thành lớp vòng khuyên.
Cấu tử lỏng cũng tạo thành lớp vòng khuyên nhưng nằm gần trục quay
hơn, chất lỏng trong được dẫn ra ngoài qua mép tràn hay nhờ ống hút;
cặn được tháo ra theo hành trình xả hay sau khi thiết bị ngừng.
Đồng thời các máy ly tâm tổng hợp kết hợp cả hai nguyên tắc phân
chia lọc – lắng cũng được sử dụng
1.2. PHÂN LOẠI CÁC MÁY LY TÂM

Các máy ly tâm công nghiệp được chia ra :
• Theo nguyên tắc phân chia : kết tủa, phân chia (phân ly), lọc và tổng
hợp.
• Theo đặc tính tiến hành quá trình ly tâm : chu kỳ và liên tục.
• Theo dấu hiệu về kết cấu : nằm ngang (có trục nằm ngang), nghiêng
( có trục nghiêng ) và đứng.
• Theo phương pháp thải cặn ra khỏi roto
Khi lựa chọn các máy ly tâm cần phải dựa vào các đặc tính công nghệ
của chúng và các tính chất lý học của vật liệu đem gia công (độ phân tán của
pha rắn, độ nhớt của pha lỏng và nồng độ của nó).
1.3. MỘT SỐ THIẾT BỊ LY TÂM
1.3.1. MÁY LY TÂM ỐNG ( MÁY LY TÂM SIÊU TỐC )
1.3.1.1. Cấu tạo:
1.Động cơ
2.Đỉnh dẫn động
3.Phớt chắn
4,7.Bộ phân tháo, nạp chất lỏng
5.Cánh quạt
6.Bộ hãm
8.Bệ
9.Vỏ
10.Con lăn ép
1.3.1.2. Nguyên tắc hoạt động:
Khi máy hoạt động, huyền phù
qua vòi phun của ống nạp liệu vào
phần dưới của rôto và khi quay cùng
rôto huyền phù sẽ chảy theo tường
của nó theo hướng dọc trục. Theo
mức độ chuyển động dọc theo rôto,
huyền phù bị phân lớp tương xứng

với tỷ trọng của các phần trong
thành phần chất lỏng. Khi đó tiểu
phần rắn trong trạng thái lơ lửng bị
tách ra khỏi chất lỏng, và bị lắng
trên tường rôto, còn chất lỏng qua lỗ
trên ở đầu rôto được đưa vào ngăn
rót, và sau đó vào thùng chứa. Nhờ
không xảy ra biến đổi đáng kể hướng chuyển động của chất lỏng và những
dòng xoáy rối, nên loại trừ được khả năng tái xâm nhập của các tiểu phần
vào huyền phù.
Khi kết thúc sự phân chia , máy được dừng lại nhờ bộ hãm 6, tháo
rôto cùng cặn, thiết lập sự an toàn và lặp lại chu kỳ hoạt động.
1.3.1.3. Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Gọn, tiện lợi cho thao tác
+ Có số vòng quay lớn
+ Năng suất cao
- Nhược điểm:
+ Tính hoạt động chu kỳ
+ Cần thiết phải tháo và lắp thường xuyên
+ Tháo chất lắng và rửa rôto bằng phương pháp thủ công
1.3.1.4. Ứng dụng:
Làm trong các huyền phù có chứa 1 lượng không đáng kể các tạp chất rắn có
độ phân tán cao, tách các tạp chất rắn có độ phân tán cao và các nhũ tương
1.3.2. MÁY LY TÂM NẰM NGANG CÓ BỘ THÁO CHẤT LỎNG
BẰNG VÍT TẢI:
1.3.2.1 Cấu tạo:
1.3.2.2 Nguyên tắc hoạt động:
Huyền phù nạp theo ống 4 vào khoang trong của vít tải rồi qua cửa
tháo 2 để vào roto. Dưới tác động của lực ly tâm, huyền phù được phân chia

và các tiểu phần của pha rắn được lắng trên tường của rôto. Chất lỏng trong
chảy vào cửa rót , tràn qua ngưỡng rót và được tháo ra khỏi roto.
1.3.2.3 Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
Phân tách triệt để
Cấu tạo đơn giản
- Nhược điểm:
Tốn năng lượng
1.3.2.4. Ứng dụng:
Phân chia huyền phù có hàm lượng có thể tích pha rắn từ 1 đến 40%,
có kích thước tiểu phần lớn hơn 2-5 µm và sai khác giữa tỉ trọng pha rắn và
pha lỏng lớn hơn 200kg/m
3
1.3.3. MÁY LY TÂM DẠNG Ô
1.3.3.1.Cấu tạo :
1.3.3.2. Nguyên tắc hoạt động:
Huyền phù được nạp vào roto 17 sau đó đóng kín nắp. Khởi động
động cơ điện truyền động cho khu dẫn động làm quay trục (trên trục có gắn
roto), số vòng quay của roto 333 vòng/ phút. Côn khóa hạ xuống và huyền
phù được đẩy đến đĩa phân phối để phân bổ đều huyền phù trong roto. Dưới
tác dụng của lực ly tâm các phần tử pha lỏng sẽ đi qua lỗ lưới và được tháo
ra qua đường tháo chất lỏng. Sau khi tháo liệu thì tăng dần số vòng quay của
roto. Còn bã nằm trên thành roto. Kết thúc quá trình vắt và rửa cặn thì cho
máy ngừng lại, nâng côn khóa và cặn được tháo ra qua đáy roto.
1.3.3.3. Ưu nhược điểm:
-Ưu điểm:
• Ổ bi và bộ truyền động không bị chất lỏng ăn mòn
• Bã tháo tương đối nhẹ nhàng và nhanh
• Làm việc chắc chắn, thùng quay có thể dao động tự do được
- Nhược điểm:

• Làm việc gián đoạn
1.3.3.4. Ứng dụng :
Loại này được sử dụng để phân chia các huyền phù mà pha rắn của
chúng không thể tách được bằng phương pháp cơ học.
1.3.4. MÁY LY TÂM KIỂU CHỐNG NỔ:
Khi sản xuất các chất hoạt hóa sinh học trong các giai đoạn tách,
thường sử dụng các dung môi hữu cơ. Cho nên sự phân chia các hệ như thế
cần phải tiến hành trong các máy ly tâm được sản xuất ở dạng chống nổ. Các
máy ly tâm thuộc các dạng Ể, Ê và ΦÂ được sử dụng rộng rãi nhất.
1.3.4.1. Cấu tạo:
Máy ly tâm tự động dạng ΦÊ-1254K-7 kiểu chống nổ
1.Ống nạp liệu; 2.Bộ điều chỉnh mức cặn; 3.Phễu tháo; 4.Ống ghép; 5.CƠ
cấu tái sinh các lưới lọc; 6.Nắp phía trước; 7.Cơ cấu tháo cặn; 8.Roto; 9.Bàn
chải ( chổi); 10. Khoang sau của vỏ.
Máy ly tâm tự động dạng ΦÊ-1254K-7 lắp đặt trên bệ ngang và gồm
có vỏ, cụm van chính và động cơ thủy lực. Bên trong vỏ có rôto 8, được lắp
trên trục chính, trục chuyển động được nhờ động cơ và bộ truyền dẫn đai
hình thang, cửa 6 được kẹp chặt bản lề để đóng kín vỏ. Ở phần trên của vỏ
có các đoạn ống để xả hơi và thổi khí trơ, còn phần dưới có các đoạn ống để
tháo chất lọc và van tháo dung dịch rửa.
Trên nắp có gắn dao quay, bộ điều chỉnh tải trọng rôto, các đoạn ống
để rửa cặn và các thiết bị lọc. Van nạp liệu và đồng hồ đo chuyển động của
huyền phù được nối với ống nạp liệu, còn van rửa máy và van rửa lưới lọc
thì nối với ống rửa. Số vòng quay của rôto khi rửa bằng 70-80 vòng/phút và
được đảm bảo bởi bộ dẫn động phụ, gồm thiết bị dẫn động thủy lực có khớp
trục một chiều và trạm bơm dầu. Mở dẫn động phụ chỉ sau khi ngừng dẫn
động chính.
1.3.4.2. Nguyên tắc hoạt động :
Huyền phù nạp vào rôto qua van nạp liệu và được điều chỉnh nhờ bộ
điều chỉnh tải trọng. Sau khi tách pha lỏng khỏi sản phẩm rắn, có thể tiến

hành rửa sản phẩm bằng chất lỏng được đưa qua van và ống rửa. Dùng dao
có cơ cấu cắt để cắt cặn và sau đó cho qua máng để vào thùng nhận. Thời
gian thao tác lọc, vắt, rửa và tái sinh các lưới lọc được xác định nhờ rơle thời
gian.
1.3.4.3. Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
An toàn về cháy nổ, tự động hóa cao
-Nhược điểm:
Cấu tạo phức tạp, khó vệ sinh, bảo dưỡng
1.3.4.4. Ứng dụng:
Máy ly tâm tự động dạng ΦÊ-1254K-7 được dùng để tách các hoạt
hóa sinh học bị kết tủa bởi các dung môi hữu cơ. Chúng được dùng để trích
ly huyền phù trong một khoảng rộng của độ phân tán và nồng độ của pha rắn
với kích thước khác nhau của các hạt. Máy ly tâm hoạt động dưới áp suất
3,8kPa có thổi khí trơ.