美国 Sterlitech 氮气鼓泡故障排除：可靠 HP4750 过滤的技巧

HP4750 搅拌池是一种可靠且方便的台式灌装死端过滤装置，用于评估膜工艺的初步实验。该样品池由 316 不锈钢 （316SS） 制成，最多可容纳 300 mL 样品，具有非常方便和简单的组装和操作程序。HP4750 通常用于测试膜性能，额定施加压力高达 69 bar，最常见的是使用氮气对池加压。使用 HP4750 电池时可能会出现的一个观察结果是氮气鼓泡现象，这可能会对实验产生负面影响。氮气鼓泡现象会影响水过滤过程，了解其原因和解决方案对于获得可靠的实验结果至关重要。

氮气鼓泡现象的原因

• 有限的进料量：当进料量有限时，由于混合湍流，膜表面暴露于氮气的可能性更高。这种暴露使氮气更容易通过膜孔逸出，从而在渗透侧形成气泡。确保足够的进料量对于减少氮气鼓泡的可能性至关重要。
• 高搅拌速度可能是将进料溶液从膜表面置换并暴露在氮气中的另一个原因。快速搅拌速度会导致涡流，使膜表面暴露在空气中，与氮气直接接触。保持适当的搅拌速度对于防止此问题至关重要。
• 膜本身的缺陷，如裂纹或不一致的孔结构，会为氮气气泡提供途径。这些缺陷可能在制造过程中或随着时间的推移而发生，因为膜的误用，例如超过允许的施加压力、化学相容性和膜处理不当。为避免此类缺陷，必须定期检查和正确处理膜。
• 氮气在溶液中的溶解度以及在超临界条件下运行工艺可能会导致氮气鼓泡。氮气溶于水，可能导致渗透液流中产生气泡。机械搅拌增加了氮气在水中的溶解度。氮气的溶解度随施加压力的增加而增加。此外，氮气在 34 bar 的外加压力下变为超临界 [1]。在超临界条件下，氮的溶解度和扩散系数增加，进一步增强了渗透侧的鼓泡效果。值得一提的是，由于大气压力，氮气在渗透侧会恢复到气态，这可能导致气泡的形成。
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减轻氮气鼓泡效应的提示和技巧

• 足够的补料量：如果可能，用足够体积的补料溶液填充细胞，最好在 250 ml 左右。这确保了膜表面在混合过程中不会暴露在氮气中，从而降低了氮气鼓泡的可能性。
• 降低搅拌速度：降低搅拌速度以保持膜上稳定的进料溶液层。确保搅拌适当平衡，以避免产生过度湍流。强烈建议在关闭 HP4750 单元的上盖之前目视检查溶液的混合和湍流，以确保最佳条件。
• 膜样品更换：更换当前使用的膜样品，并确保操作条件和处理程序符合制造商的建议。正确处理和遵守指南可以防止导致氮气鼓泡的膜缺陷。
• 降低施加的压力： 如果可能，降低工作压力。预计氮气鼓泡现象将在高压值下发生。
• 在池内使用浮动活塞，以最大限度地减少气体和进料流之间的混合和接触。确保所选材料具有低密度并且与进料流化学相容。
• 使用替代惰性气体：为了减轻超临界条件，请考虑使用具有更高临界压力的替代惰性气体。氮气的临界压力为 34 bar。然而，评估在此应用中使用其他气体的安全性和化学相容性至关重要。
• 使用高压泵代替气体：建议使用相同的进料溶液而不是氮气对工艺进行加压。这可以通过使用保持所需压力的兼容泵（如 HPLC 泵）操作池来实现。这种方法可以有效消除氮气鼓泡现象，确保结果更准确。

总结

使用 HP4750 电池时，氮气鼓泡效应可能是一种破坏性现象。然而，用户可以通过优化施加的压力、降低搅拌速度、保持较大的进料量、使用适当的惰性气体或使用 HPLC 泵对样品池加压来缓解这个问题。了解 NH4750 实验室规模死端过滤装置时，了解氮气鼓泡的原因并实施推荐的提示和技巧，可以显著提高膜性能测试的可靠性和准确性。通过解决这些因素，研究人员可以获得更一致和可靠的实验结果，从而更好地评估和开发膜过程