美國 Sterlitech 氮氣鼓泡故障排除：可靠 HP4750 過濾的技巧

HP4750?攪拌池是一種可靠且方便的臺式灌裝死端過濾裝置，用于評估膜工藝的初步實驗。該樣品池由 316 不銹鋼 （316SS） 制成，最多可容納 300 mL 樣品，具有非常方便和簡單的組裝和操作程序。HP4750 通常用于測試膜性能，額定施加壓力高達(dá) 69 bar，最常見的是使用氮氣對池加壓。使用 HP4750 電池時可能會出現(xiàn)的一個觀察結(jié)果是氮氣鼓泡現(xiàn)象，這可能會對實驗產(chǎn)生負(fù)面影響。氮氣鼓泡現(xiàn)象會影響水過濾過程，了解其原因和解決方案對于獲得可靠的實驗結(jié)果至關(guān)重要。

氮氣鼓泡現(xiàn)象的原因

• 有限的進料量：當(dāng)進料量有限時，由于混合湍流，膜表面暴露于氮氣的可能性更高。這種暴露使氮氣更容易通過膜孔逸出，從而在滲透側(cè)形成氣泡。確保足夠的進料量對于減少氮氣鼓泡的可能性至關(guān)重要。
• 高攪拌速度可能是將進料溶液從膜表面置換并暴露在氮氣中的另一個原因。快速攪拌速度會導(dǎo)致渦流，使膜表面暴露在空氣中，與氮氣直接接觸。保持適當(dāng)?shù)臄嚢杷俣葘τ诜乐勾藛栴}至關(guān)重要。
• 膜本身的缺陷，如裂紋或不一致的孔結(jié)構(gòu)，會為氮氣氣泡提供途徑。這些缺陷可能在制造過程中或隨著時間的推移而發(fā)生，因為膜的誤用，例如超過允許的施加壓力、化學(xué)相容性和膜處理不當(dāng)。為避免此類缺陷，必須定期檢查和正確處理膜。
• 氮氣在溶液中的溶解度以及在超臨界條件下運行工藝可能會導(dǎo)致氮氣鼓泡。氮氣溶于水，可能導(dǎo)致滲透液流中產(chǎn)生氣泡。機械攪拌增加了氮氣在水中的溶解度。氮氣的溶解度隨施加壓力的增加而增加。此外，氮氣在 34 bar 的外加壓力下變?yōu)槌R界 [1]。在超臨界條件下，氮的溶解度和擴散系數(shù)增加，進一步增強了滲透側(cè)的鼓泡效果。值得一提的是，由于大氣壓力，氮氣在滲透側(cè)會恢復(fù)到氣態(tài)，這可能導(dǎo)致氣泡的形成。
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減輕氮氣鼓泡效應(yīng)的提示和技巧

• 足夠的補料量：如果可能，用足夠體積的補料溶液填充細(xì)胞，最好在 250 ml 左右。這確保了膜表面在混合過程中不會暴露在氮氣中，從而降低了氮氣鼓泡的可能性。
• 降低攪拌速度：降低攪拌速度以保持膜上穩(wěn)定的進料溶液層。確保攪拌適當(dāng)平衡，以避免產(chǎn)生過度湍流。強烈建議在關(guān)閉 HP4750 單元的上蓋之前目視檢查溶液的混合和湍流，以確保最佳條件。
• 膜樣品更換：更換當(dāng)前使用的膜樣品，并確保操作條件和處理程序符合制造商的建議。正確處理和遵守指南可以防止導(dǎo)致氮氣鼓泡的膜缺陷。
• 降低施加的壓力： 如果可能，降低工作壓力。預(yù)計氮氣鼓泡現(xiàn)象將在高壓值下發(fā)生。
• 在池內(nèi)使用浮動活塞，以最大限度地減少氣體和進料流之間的混合和接觸。確保所選材料具有低密度并且與進料流化學(xué)相容。
• 使用替代惰性氣體：為了減輕超臨界條件，請考慮使用具有更高臨界壓力的替代惰性氣體。氮氣的臨界壓力為 34 bar。然而，評估在此應(yīng)用中使用其他氣體的安全性和化學(xué)相容性至關(guān)重要。
• 使用高壓泵代替氣體：建議使用相同的進料溶液而不是氮氣對工藝進行加壓。這可以通過使用保持所需壓力的兼容泵（如 HPLC 泵）操作池來實現(xiàn)。這種方法可以有效消除氮氣鼓泡現(xiàn)象，確保結(jié)果更準(zhǔn)確。

總結(jié)

使用 HP4750 電池時，氮氣鼓泡效應(yīng)可能是一種破壞性現(xiàn)象。然而，用戶可以通過優(yōu)化施加的壓力、降低攪拌速度、保持較大的進料量、使用適當(dāng)?shù)亩栊詺怏w或使用 HPLC 泵對樣品池加壓來緩解這個問題。了解 NH4750 實驗室規(guī)模死端過濾裝置時，了解氮氣鼓泡的原因并實施推薦的提示和技巧，可以顯著提高膜性能測試的可靠性和準(zhǔn)確性。通過解決這些因素，研究人員可以獲得更一致和可靠的實驗結(jié)果，從而更好地評估和開發(fā)膜過程