Аппараты для ионного обмена

Основным аппаратом для осуществления динамического ионного обмена является ионитовый фильтр, представляющий собой вертикальный цилиндри­ческий сосуд, заполненный ионитом, через слой которого протекает обрабатываемая жидкость. Фильтры изготавливаются из углеродистой стали, а также из винипласта, стекла, плек­сигласа. Так как высота фильтров обычно гораздо больше их диаметра, то их называют ионообменными колоннами. В производстве антибиотиков встречаются два типа ионообменных фильтров: закрытый (напорный) и открытый (безнапорный). Закрытый фильтр (рисунок 27 а) представляет собой герме­тичную конструкцию, рассчитанную на работу под напором пртекаюшей через него жидкости, т. е. на избыточное внутренние давление. У днища внутри фильтра устанавливается

диск с отверстиями, в которые ввинчиваются колпачки. На диск загружается ионообменная смола. Колпачки имеют щелевидные прорези шириной 0,2 - 0,3 мм.

Жидкость при движении в колоне сверху вниз проходит сквозь прорези, а зерна ионита, размеры которых превосходят ширину щели, задерживаются в колонне. В верхней части фильтра имеется устройство для распределения жидкости при движении ее сверху и отвода жидкости при промывке, когда промывная жидкость подается снизу. Распределительное устройство представляет собой крестовину, состоящую из винипластовых трубок-лучей с отверсти­ями, обеспечивающими равномерность поступления или отвода жидкости.

Практика использования напорных фильтров с верхней подачей растворов выявила наличие в их работе ряда существенных недостатков, вызванных тем, что слой ионита в таком фильтре фактически неподвижен и сжат давлением нагнетаемой жидкости. Это приводит к слипанию частиц ионита, образованию каналов, через которые проходит значительная часть жидкости. Таким образом, не все зерна и не вся поверхность отдельных зерен участвуют в ионообменном процессе, что, ес­тественно, уменьшает производительность колонны и снижает полноту извлечения. Кроме того, возникает опасность инфицирования фильтров микрофлорой в застойных участках слоя.

Открытый фильтр (рисунок 27, б) не имеет этих недостатков. Нативный раствор подается в этом фильтре снизу со скоростью, при которой зерна ионита поддерживаются во взвешенном в жидкости состоянии (псевдоожиженный, или «кипящий» слой). При этом каждое зерно ионита омывается раствором со всех сторон и ионит используется более эфективно. Отвод из колонны жидкости, подаваемой снизу, осуществляется через патрубок. Верхняя, расширенная часть колонны предназначена для осаждения мелких частиц ионита под действием силы тяжести, т. е. выполняет функцию отстойника. Оседанию взвеси способствует уменьшение скорости потока при его расширении вo время движения через коническую часть осадителя и изменение направления шлака при переливе жидкости через борт в кольцевой карман. Частицы ионита, осевшие не в кармане, возвращаются в колонну через переливной патрубок.