-
Đại cương
Lọc là phương pháp loại bỏ các chất rắn ra khỏi dung dịch hay khí bằng cách cho dung dịch hoặc khí qua một màng lọc để giữ các chất rắn lại. Bên cạnh đó, phương pháp này còn được sử dụng để loại bỏ các chất vi sinh vật hoặc các ion trong dung dịch hay khí. Lọc là phương pháp phổ biến dùng trong sản xuất thuốc.
Để thực hiện được với màng lọc thì cần có sự chênh lệch áp suất giữa 2 bên màng lọc. Để làm được điều này người ta sử dụng các phương pháp sau:
- Tạo chênh lệch áp suất bằng chính sức nặng của dung dịch lọc.
- Lọc hút: hút chân không để tạo chênh lệch áp suất.
- Lọc nén: tạo áp lực bằng khí nén.
Mỗi cách lọc trên lại có những công đoạn nhỏ và kĩ thuật riêng.
2. Phân loại màng lọc và kĩ thuật lọc
Phân loại màng lọc dựa trên nguyên lý lọc: lọc phụ thuộc vào đường kính lỗ màng lọc và lọc phụ thuộc vào độ dày của màng lọc.
- Lọc phụ thuộc vào đường kính lỗ xốp màng lọc: sẽ giữ các phân tử lớn, tiểu phân chất rắn trên bề mặt màng. Nhược điểm của nó là nhanh bị tắc. Loại màng này có một số đặc điểm: kích thước lỗ màng lọc đồng nhất và có thể kiểm tra tính nguyên vẹn của màng. Phương pháp này áp dụng vào lọc vi sinh vật có trong dung dịch
- Lọc phụ thuộc vào độ dày màng lọc: nó sẽ giữ các tiểu phân chất rắn trong vật liệu lọc. Đặc tính của loại màng lọc này: có khả năng giữ tạp chất lớn, có khả năng loại bỏ các tạp chất mà kích thước khác nhau nhiều. Phương pháp này áp dụng vào lọc các dị vật thô, lọc sơ bộ nhằm mục đích bảo vệ màng lọc tinh như: màng lọc thẩm thấu ngược, màng lọc vô khuẩn và cột trao đổi ion.
Phương pháp lọc màng thường để lọc vi sinh vật trong sản xuất thuốc vô trùng mà không cần tiệt khuẩn lại sản phẩm, bên cạnh đó cũng cần đảm bảo tính nguyên vẹn của màng.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ lọc
Tính chảy của một chất lỏng qua màng xốp dưới áp suất thủy tĩnh được viết theo phương trình:
Q= K.A.ΔP/ (η.L)
trong đó Q là tốc độ chảy theo thể tích, A: diện tích màng; L: độ dày màng; ΔP: độ chênh lệch âp suất 2 bên màng; η: độ nhớt chất lỏng và K là hệ số thẩm thấu màng.
- Áp suất: tốc độ lọc luôn tỉ lệ thuận với độ chênh lệch áp suất 2 bên màng. Trong quá trình lọc, cặn sẽ làm tăng bề dày màng lọc làm giảm độ xốp K nên tốc độ lọc giảm dần theo thời gian mặc dù áp suất không giảm. Để duy trì tốc độ lọc Q thì phải tăng lực nén.
- Độ nhớt: tốc độ lọc tỉ lệ nghịc với độ nhớt mà khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm nên lọc nóng là một phương pháp được ứng dụng nhiều.
- Diện tích màng lọc: diện tích màng lọc tỉ lệ thuận với tốc độ lọc. hơn nữa, diên tích màng lọc A mà nhỏ thì cặn nhiều làm tăng độ dày của màng lọc làm giảm tốc độ lọc theo thời gian.
- Hệ số thẩm thấu: có mối liên quan đến độ xốp và diện tích bề mặt màng, trong đó ảnh hưởng nhiều nhất là độ xốp. Trong quá trình lọc, độ xốp của màng lọc sẽ giảm dần theo thời gian do tạp chất bịt kín các lỗ lọc . Sự giảm độ xốp cũng liên quan đến kích thước và phân bố kích thước tiểu phân trong dung dịch. Diện tích bề mặt bị ảnh hưởng nhiều bởi kích thước tiểu phân và tỉ lệ nghịch với đường kính của tiểu phân, vì thế mà thường lọc tiểu phân thô hiệu quả hơn hơn lọc tiểu phân mịn.
