Меню Закрыть

Адсорбер устройство и принцип работы: устройство и принцип работы, что это такое в автомобиле

Содержание

Адсорбер: устройство и принцип работы

Все автомобили, соответствующие экологическому стандарту Евро-3 и выше, оснащаются системой улавливания паров бензина. Узнать о ее наличии в комплектации того или иного авто можно по аббревиатуре EVAP — Evaporative Emission Control.

EVAP состоит из нескольких основных элементов:

  • адсорбер или абсорбер;
  • клапан продувки;
  • соединительные магистральные трубки.

Как известно, при контакте топлива с атмосферным воздухом происходит образование паров бензина, которые могут попадать в атмосферу. Испарение происходит при нагреве топлива в баке, а также при изменении атмосферного давления. Задача системы EVAP состоит в улавливании этих паров и их перенаправлении во впускной коллектор, после чего они поступают в камеры сгорания.

Таким образом, благодаря установке данной системы одним выстрелом сразу решается два важных вопроса: защита окружающей среды и экономное расходование топлива. Наша сегодняшняя статья на Vodi. su будет посвящена центральному элементу EVAP — адсорберу.

Устройство

Адсорбер является составной частью топливной системы современного автомобиля. С помощью системы трубок он соединяется с баком, впускным коллектором и атмосферой. Располагается адсорбер в основном в подкапотном пространстве под воздухозаборником возле правой колесной дуги по ходу автомобиля.

Адсорбер представляет собой небольшую цилиндрическую ёмкость наполненную адсорбентом, то есть веществом, которое впитывает пары бензины.

В качестве адсорбента используют:

  • пористое вещество на основе натуральных углеродов, попросту говоря уголь;
  • пористые минералы, встречающиеся в естественной среде;
  • высушенный силикатный гель;
  • алюмосиликаты в сочетании с солями натрия или кальция.

Внутри имеется специальная пластина — сепаратор, делящая цилиндр на две равные части. Он нужен для задержания паров.

Другими конструктивными элементами являются:

  • электромагнитный клапан — он регулируется электронным блоком управления и отвечает за различные режимы работы устройства;
  • исходящие трубки, которые соединяют ёмкость с баком, впускным коллектором и воздухозаборником;
  • гравитационный клапан — практически не используется, но благодаря ему в экстренных ситуациях не происходит переливания бензина через горловину бака, например если машина перевернется.

Нужно отметить, что, помимо самого адсорбента, главным элементом выступает именно электромагнитный клапан, который отвечает за нормальную работу данного устройства, то есть его продувку, освобождение от накопленных паров, их перенаправление к дроссельной заслонке или обратно в бак.

Принцип работы

Главная задача состоит в улавливании паров бензина. Как известно, до массового внедрения адсорберов, в баке имелся специальный воздушный клапан, через который пары топлива поступали непосредственно в воздух, которым мы дышим. Чтобы уменьшить количество этих испарений применялись конденсатор и сепаратор, где пары конденсировались и стекали обратно в бак.

Сегодня баки не оснащены воздушными клапанами, а все не успевшие конденсироваться пары поступают в адсорбер. При выключенном моторе они попросту накапливаются в нем. При достижении критического объема внутри возрастает давление и открывается перепускной клапан, связывающий ёмкость с баком. Через трубопровод конденсат просто стекает в бак.

Если же вы заводите машину, то электромагнитный клапан открывается и все пары начинают поступать во впускной коллектор и к дроссельной заслонке, где, смешиваясь с атмосферным воздухом из воздухозаборника, впрыскиваются через инжекторные форсунки непосредственно в цилиндры двигателя.

Также благодаря электромагнитному клапану происходит повторная продувка, в результате которой ранее не использованные пары повторно выдуваются к дросселю. Таким образом в процессе работы адсорбер практически полностью очищается.

Выявление неисправностей и их устранение

Система EVAP работает практически в бесперебойном интенсивном режиме. Естественно, со временем возникают различные неисправности, которые проявляются характерными симптомами. Во-первых, если проводящие трубки забиты, то пары накапливаются в самом баке. Когда вы приезжаете на заправку и открываете крышку, то шипение из бака как раз и говорит о подобной проблеме.

Если электромагнитный клапан теряет герметичность, пары могут неконтролированно поступать во впускной коллектор, в результате чего повышается расход топлива и наблюдаются проблемы с запуском двигателя с первой попытки. Также мотор может попросту глохнуть во время остановки, например на красный свет.

Вот еще характерные симптомы неисправностей:

  • на холостых ходах отчетливо слышны щелчки электромагнитного клапана;
  • плавающие обороты при прогреве двигателя особенно в зимнее время;
  • датчик уровня топлива подает неверные данные, уровень стремительно меняется как в верхнюю, так и в нижнюю стороны;
  • ухудшение динамических показателей из-за падения тяги;
  • «троение» при переходе на повышенные передачи.

Также стоит начать беспокоиться, если в салоне или в капоте ощущается стойкий запах бензина. Это может говорить о повреждении проводящих трубок и потере герметичности.

Устранить проблему можно как самостоятельно, так и с помощью профессионалов из СТО. Не спешите сразу же бежать в магазин запчастей и искать подходящий тип адсорбера. Попробуйте его демонтировать и разобрать. Например некоторые производители внутрь устанавливают фильтры из поролона, который со временем превращается в труху и засоряет трубки.

Электромагнитный клапан также поддается регулировке. Так, чтобы избавиться от характерных щелчков, можно прокрутить немного регулировочный винт примерно на пол оборота, ослабив или наоборот затянув его. При повторном запуске двигателя щелчки должны пропасть, а контроллер перестанет выдавать ошибку. При желании клапан можно самостоятельно заменить, к счастью, стоит он не слишком дорого.

устройство и принцип работы в автомобиле

Как известно, двигатель внутреннего сгорания автомобиля в качестве основного вида топлива традиционно использует бензин. При этом такой горючий и взрывоопасный нефтепродукт отличается повышенной склонностью к испарению.

С одной стороны, это небезопасно, а с другой  результатом выделения паров является их попадание в атмосферу и ухудшение экологии. Так вот, чтобы понять, для чего нужен адсорбер в машине, стоит отметить, что фактически это фильтр для улавливания паров бензина. Данный фильтр устанавливается в вентиляционной системе бензобака.

Содержание статьи

Принцип работы адсорбера в автомобиле: система EVAP

Прежде всего, нужно понять, что «абсорбер» это решение, которое предполагает поглощение всем объемом, тогда как «адсорбер» предполагает распределение по поверхности. Если точнее, ошибочно называть устройство для поглощения паров топлива «абсорбер» (absorber) или  фильтр абсорбера в автомобиле.

На самом деле, если речь заходит о том, что такое абсорбер в машине,  тогда нужно отметить, что в авто стоит «адсорбер» (adsorber), так как «абсорбер» использовать для решения поставленной перед этим устройством задачи попросту нельзя.

Итак, еще раз отметим, в автомобиле устройство правильно называется АДсоребр, клапан адсорбера и т.д. Идем далее. Установка  адсорбера является обязательной для современных авто. Более того, адсорбер в машине должен стоять согласно законам многих стран, где действует стандарт Евро 2 и выше.

При этом каждый автовладелец должен знать назначение адсорбера, устройство, а также характерные и распространенные признаки его неисправности. Если просто, адсорбер в автомобиле это угольный фильтр, который не позволяет парам бензина из бака попадать в атмосферу.

Результатом его работы становится отсутствие запаха бензина (особенно летом) возле авто и в салоне, лучшая экологичность, повышение безопасности и т.д. Общее устройство адсорбера включает в себя следующие элементы:

  • сепаратор паров бензина;
  • адсорбирующий элемент в виде емкости с адсорбирующим веществом;
  • вентиляционный клапан;
  • электромагнитный клапан продувки адсорбера, который стоит между адсорбером и впускным коллектором;
  • шланги и трубопроводы, соединяющие адсорбер с бензобаком, впускным коллектором и атмосферой.

Если просто, вся система EVAP работает следующим образом:

  • Когда мотор заглушен, в топливном баке происходит испарение бензина, пары поднимаются и накапливаются у горловины;
  • Возле горловины установлен сепаратор, отделяющий жидкую составляющую, которая оседает в виде конденсата и далее по отдельным трубками стекает обратно в бензобак;
  • Оставшиеся пары, не осевшие в сепараторе, через пароотвод попадают в адсорбер, где и собираются на поверхности адсорбента.
  • После запуска ДВС и при выходе на определенные обороты мотора срабатывает электромагнитный клапан продувки адсорбера. Данный клапан не работает, когда мотор находится в режиме холостых оборотов.
  • Далее через вентиляционный клапан за счет разрежения на адсорбирующий элемент подается воздух (между впускным коллектором и атмосферой), что позволяет реализовать продувку адсорбера.
  • Затем воздух, а также пары бензина из адсорбера поступают во впускной коллектор и далее в камеру сгорания двигателя. ЭБУ мотором учитывает данную особенность, корректируя рабочую топливно-воздушную смесь.

 Признаки неисправности адсорбера

В случае, когда двигатель находится под нагрузкой, клапан адсорбера импульсно открывается за счет разрежения, которое создается двигателем. На практике, часто на проблемы с адсорбером указывает стойкий запах бензина в салоне авто и возле самой машины. Пахнуть бензином в машине может по разным причинам, однако адсорбер также нельзя исключать.

Если же двигатель начинает работать нестабильно, одной из возможных причин также вполне может быть именно адсорбер. Дело в том, что со временем происходит загрязнение поглощающего элемента, также выходят из строя сами клапаны (электромагнитный и вентиляционный).

Результат проблем с адсорбером — рост давления в бензобаке, так как испарения бензина не отводятся. Кстати, если открыть крышку бака, в таком случае можно услышать шипение.

Также сам двигатель может хуже работать, пропадает тяга, во время работы возникают провалы, увеличивается расход топлива, обороты падают или начинают плавать в результате засорения адсорбера или неправильной работы отдельных элементов системы.

Если происходит нарушение герметичности электромагнитного клапана, на некоторых авто срабатывает датчик адсорбера, также на панели может гореть «чек». Ошибку можно прочитать путем компьютерной диагностики.

Еще одним признаком проблем с фильтром и вентиляцией паров бензина является такой, когда двигатель трудно завести с первого раза, особенно если топливный бак не полный. Еще добавим, что проблемы с адсорбером могут влиять на работу бензонасоса. В отдельных случаях топливный насос даже выходит из строя по этой причине.

Также на проблемы с клапаном адсорбера укажет то, что пропали характерные щелчки клапана во время работы ДВС. Так или иначе, в процессе эксплуатации желательно проверять клапан адсорбера и сам фильтрующий элемент.

Чистка адсорбера своими руками, проверка клапана адсорбера и его регулировка

Обратите внимание, если причина сбоев в работе ДВС именно в проблемах с адсорбером, запрещено удалять данный элемент или подключать шланг от мотора и шланг от бака напрямую, минуя систему.

В противном случае создаваемое от двигателя разрежение может повредить бак,  топливо попадет в двигатель и т.д. Также если убрать клапан, ЭБУ двигателя сразу покажет ошибку, мотор перейдет в аварийный режим работы и т.д.

Наиболее правильным и дорогим вариантом является замена адсорбера. Если же владелец по той или иной причине не имеет возможности приобрести данный элемент, можно попробовать очистить старый.   

  • В ряде случаев, если адсорбер забит, его можно почистить. Для этого достаточно снять колбу и аккуратно разобрать. Внутри находится уголь (адсорбент).

Далее уголь можно высыпать и прогреть его в духовке, постепенно повышая температуру. Следует быть готовым к тому, что при нагреве будет слышен сильный и неприятный запах, также уголь начнет дымить.

Уголь нужно медленно нагреть, сначала до 100 градусов Цельсия, затем прогреть около часа. Далее уголь из адсорбера разогревается до 300, после чего выдерживается до того момента, ока не исчезнет запах. В процессе «прожарки» также уголь нужно время от времени перемешивать. 

После окончания прогрева следует оставить уголь в духовке и выждать, пока он не остынет. Снятые ранее с корпуса сетки и губки, а также резинки (предварительно почищенные), ставятся на место,  затем уголь засыпается обратно в корпус адсорбера. Кстати, старые губки можно заменить на новые, изготовив их из подручного синтапонового материала.

  • Если рассматривать клапан адсорбера, данный элемент отвечает за вентиляцию и направляет топливный конденсат в двигатель. При этом нельзя исключать вероятность поломки клапана продувки адсорбера.

В норме клапан издает характерные щелчки, которые слышно на ХХ или когда на улице понижена температура воздуха. Щелчки указывают, что система поглощения паров работает (щелкает клапан адсорбера). Если резко нажать на педаль, звук останется таким же, то есть независимо от оборотов мотора.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как проверить бензонасос в автомобиле. Из этой статьи вы узнаете о признаках неисправности бензонасоса, а также о способах проверки данного элемента.

Если же клапан стучит сильно, это может указывать на необходимость его регулировки. Регулировать нужно регулировочным винтом, который следует  проворачивать на 0.5 оборота. Если перетянуть, ЭБУ может выдать ошибку.

Если же клапан продувки адсорбера дает сбои в работе, это можно выявить путем диагностики ошибок или механической проверкой работы клапана. Как правило, часто имеют место повреждения по электрической части, при этом в памяти ЭБУ фиксируются соответствующие ошибки.

Что в итоге

Как видно, адсорбер является важным элементом, который отвечает за вентиляцию топливного бака. При этом неисправности адсорбера могут привести к тому, что двигатель начинает работать нестабильно, в автомобиле появляется запах бензина и т. д.

По этой причине важно следить за тем, чтобы адсорбер и другие элементы системы вентиляции бензобака находились в исправном и рабочем состоянии. В случае выявления характерных признаков неисправности адсорбера или клапана адсорбера, необходимо выполнить диагностику, замену или ремонт данных элементов.

Напоследок отметим, что без определенного опыта и навыков любые работы с топливной системой лучше доверить квалифицированным специалистам, отказавшись от попыток решить проблему  своими руками. Если же такой опыт имеется, большинство проблем, связанных с адсорбером, можно решить самостоятельно в условиях обычного гаража.

Читайте также

  • Как проверить бензонасос

    Диагностика неисправностей, которые могут указывать на проблемы с бензонасосом. Самостоятельная проверка устройства, замер давления в топливной рампе.

Абсорбер — Что такое Абсорбер?

Абсорберы применяются для сушки и очистки газа от примесей

Абсорбер – аппарат для сушки и очистки газа от примесей с помощью жидких поглотителей.

Широкое применение абсорберов обуславливают жесткие нормы природоохранного законодательства, а также прямая необходимость многих технологических процессов в данном оборудовании.
Как пример можно привести получение готового продукта — гидрата аммиака — при очистке газов от газообразного аммиака водой.

Одним из важных моментов при очистке воздуха в аппаратах-абсорберах является правильный подбор улавливающей жидкости.

Абсорбент выбирают по следующим критериям:

  • поглотительная способность;
  • зависимость поглотительной способности от изменения термо-барометрических характеристик;
  • селективность к выбранному веществу;
  • стоимость;
  • возможность регенерации.

Принцип действия абсорбционной установки:
  • нагнетаемый химическим насосом в систему абсорбент преобразуется в мелкодисперсный туман при помощи форсунок;
  • производится орошение насадки и стенок рабочей камеры абсорбера. Секций с насадками может быть несколько;
  • снизу нагнетается загрязненный газ;
  • газ, проходя на противотоке с жидкостью, вступает в реакцию с реагентом на поверхности насадочных тел;
  • очищенный газ, проходя каплеуловитель выбрасывается в атмосферу, либо перенаправляется для повторной очистки;
  • отработанная жидкость идет на переработку, либо применяется во вторичном производстве. Количество циклов зависит от степени активности реагента.

Для увеличения поверхности контакта газа с жидкостью, газ направляется снизу вверх, а встречный поток поглотителя разбрызгивается на специальных тарельчатых или сетчатых поверхностях в верхней части колонны.

признаки неисправности и проверка клапана продувки

Адсорбер появился в системе питания автомобильных двигателей после ужесточения экологических требований. Стало недопустимым выбрасывать в атмосферу углеводороды, к которым относится бензин в виде незаметных испарений. Пары стали собирать в специальном накопителе, который периодически автоматически продувался, а бензин использовался по прямому назначению.

Содержание статьи:

 Нужен ли в машине адсорбер и где он находится

С точки зрения автомобилиста, не озабоченного сбережением окружающей среды от загрязнений, адсорбер только зря занимает полезный объём автомобиля и усложняет его конструкцию.

Но поскольку машин стало много, и их вклад в издевательство над экологией стали замечать даже самые отъявленные любители бензина в крови, вопрос был решён законодательно. Теперь адсорбер действительно нужен, как минимум чтобы не нарушать технический регламент.

Читайте также: Как работает Вакуумный Усилитель Тормозов

Кроме экологических, моральных и юридических обоснований, необходимость этого накопителя в настоящее время вызывается также и тем, что современный автомобиль настроен таким образом, что без адсорбера нормально работать не сможет.

Его роль закреплена в программе электронного блока управления впрыском топлива, поэтому без переделок удалить его уже нельзя.

Располагается крупная пластиковая банка с наполнителем обычно в подкапотном пространстве, хотя встречаются и варианты её размещения под днищем машины, а также под передним бампером или в иных внутренних полостях кузова.

От неё протянуты шланги с клапанами к бензобаку и впускному коллектору.

 Принцип работы и устройство адсорбера

В пластмассовом корпусе узла расположен наполнитель, просто активированный уголь или более сложное вещество. От него требуется высокая пористость и способность адсорбировать пары бензина, то есть сохранять их в себе, отделяя от воздуха.

Корпус герметичен, сверху на нём имеются входные и выходные пластиковые штуцеры, обычно под быстросъёмные соединители, а также встречается интегрированное крепление электрического клапана продувки со своим разъёмом.

Во время работы двигателя давление в баке автомобиля изменяется. В те времена, когда об экологии не заботились, проблема решалась простым дренажным отверстием в его пробке.

Сейчас при вентиляции бака необходимо отделять углеводороды, то есть пары бензина от атмосферного воздуха. Для этого из верхней части бака делается отвод, соединённый шлангом через сепаратор и систему клапанов безопасности с внутренним пространством адсорбера.

Пары бензина, проходя через активированный уголь, отделяются и задерживаются его пористой структурой, что очень похоже на принцип действия противогаза.

Воздух же проходит далее в атмосферу через штуцер сапуна адсорбера. При высокой температуре и интенсивной эксплуатации запас ёмкости устройства быстро исчерпается, и бензин придётся куда-то удалять.

Для этого в работе автоматики автомобильного двигателя предусмотрен специальный режим продувки адсорбера через соответствующий клапан, который соединён шлангом с дроссельным пространством впускного тракта. Обычно прямо к впускному коллектору. Продувка происходит за счёт имеющегося там разрежения.

Должны быть соблюдены некоторые условия, чтобы электронный блок управления двигателем (ЭБУ) подал команду на продувку:

  • двигатель не должен работать на холостом ходу, что определяется по оборотам и нажатию педали акселератора;
  • температура охлаждающей жидкости и забортного воздуха находятся в предусмотренных программой диапазонах;
  • скорость вращения коленвала и расход воздуха двигателем определяют темпы продувки адсорбера.

Регулирование потока продувки производится в ключевом режиме, то есть клапан открывается и закрывается с определённой частотой, а время его относительного нахождения в закрытом и открытом состояниях определят производительность режима.

Статья по теме: Моторное масло с Молибденом: плюсы и минусы

Он не должен влиять на основные задачи мотора – ровную тягу, высокую отдачу и стабильную работу.

К тому же сам узел иногда нуждается в плановых заменах, поскольку через него проходит наружный воздух, а он не всегда чист. Это похоже на работу воздушного и салонного фильтров, хотя через них поток несравнимо больше и о них мало кто забывает.

Абсорбер топливной системы

Автор admin На чтение 3 мин. Просмотров 2.2k.

В соответствии с экологическими стандартами евро-3, вредные, углеводородные пары от испарений бензина, не должны попадать в атмосферу. Для этого, топливная система автомобиля должна быть оборудована абсорбером. Абсорбер топливной системы и улавливает эти самые пары. Давайте рассмотрим, что же это такое, для чего он нужен в автомобиле, и принцип его работы.

Что такое абсорбер

Абсорбирование — это поглощение газов твердыми или жидкими телами. В случае автомобильной системы, абсорбентом выступает уголь, которым наполнен абсорбер. Давайте рассмотрим данное устройство на примере автомобиля ваз 2110-12, с инжекторным двигателем.

Принцип работы

Пары бензина, образующиеся в баке, поднимаются вверх, и через отверстие у горловины бака попадают сначала в сепаратор. Там они конденсируются и сливаются обратно в бак. Та их часть, которая не успевает превратиться в конденсат, через гравитационный клапан по паропроводу, попадают уже непосредственно в абсорбер, где и поглощаются активированным углем. Это происходит тогда, когда двигатель не работает.


В противном случае, в процессе движения автомобиля, при прогретом двигателе, система управления открывает электромагнитный клапан, и происходит продувка абсорбера. Пары бензина вместе с поступившим через другой клапан воздухом, выдуваются во впускную трубу двигателя, где и сжигаются.

Получается некий двойной эффект.

  • во-первых, атмосфера не загрязняется лишними, вредными испарениями;
  • во-вторых, мы имеем пусть и небольшую, но экономию топлива. Ведь не будь абсорбера, горючее бы просто напросто испарялось.

Одним словом все как эколог прописал, всем хорошо, все счастливы.

Неисправность абсорбера

Со временем абсорбер засоряется и может прийти в негодность. Признаки неисправности данного элемента топливной системы, можно определить по косвенным признакам. Один из них, это образование избыточного давления в топливном баке. Происходит это по причине образования паров, которым некуда деваться из бензобака. В таком случае, в момент откручивания крышки, вы будете слышать шипение.

На моей ваз 2112, стоило начать откручивать крышку бака, и ее вышибало с такой силой, что страшно представить. Вот бы знать тогда, что это проблема с абсорбером. А так приходилось несколько раз в день просто выпускать пары.
Еще по причине плохой работы абсорбера обороты автомобиля, на холостом ходу, могут начать «плавать».


В нашей стране проблема неисправных деталей решается очень просто, особенно тех, без которых автомобиль может ехать. Снимай и езжай дальше в один голос советуют умельцы. Тут уж конечно решать вам, но что-то мне подсказывает, что этим самым воздухом дышать нам с вами. И если все поголовно возьмут и снимут все «лишние» эко-детали, раз в автомобиле они не так уж и нужны, то в один «прекрасный» день и дышать станет нечем.

Замена данной детали займет не более 15 минут, это можно выполнить:

  1. самостоятельно;
  2. обратившись в автосервис.

Мне нравится2Не нравится2
Что еще стоит почитать

Адсорбер топливной системы, принцип работы

Приветствую вас друзья на сайте ремонт авто своими руками. Для многих автолюбителей название «адсорбер топливной системы» ни о чем не говорит. Есть владельцы, которые даже не знают о существовании такой детали.

Адсорбер топливной системы

Функции, назначение и основные неисправности данного узла и вовсе являются загадкой. Но это не беда. В статье мы восполним «пробелы» в знаниях.

Назначение адсорбера топливной системы

Не секрет, насколько серьезно производители авто относятся к соблюдению экологических стандартов. При этом по нормам евро-3 вредные вещества (в частности, и пары бензина) нельзя допускать в атмосферу.

Ловить эти газы и не давать им выйти за пределы автомобиля – вот для чего нужен адсорбер. В качестве абсорбента, который берет на себя функцию поглощения, выступает обычный активированный уголь. Чтобы было более понятно, конструкцию и принцип работы адсорбера рассмотрим на примере ВАЗ-2110-12.

В указанных выше моделях устройство для улавливания паров бензина состоит из нескольких основных элементов.

  • Трубок паропровода;
  • шлангов;
  • продувочного клапана;
  • трубки для слива, бензина;
  • сепаратора паров;
  • гравитационного клапана;
  • адсорбера.

Принцип работы адсорбера

Не секрет, что наибольший объем паров бензина находится в баке автомобиля. Они поднимаются в верхнюю точку емкости и скапливаются у горловины. Вот здесь-то вредные газы и ожидает «ловушка».

Они попадают в сепаратор, превращаются снова в жидкость (путем конденсирования) и возвращаются на свое законное место – в топливный бак.

Но не все пары успевают конденсироваться. Остатки проходят через гравитационный клапан по специальным трубкам подаются к абсорберу.

Там уже активированный уголь отлично справляется со своей работой и поглощает вредные пары. Но в таком режиме адсорбер ВАЗ работает, когда машина обездвижена, и двигатель не заведен.

В обратной ситуации принцип действия отличается – при работающем двигателе ЭБУ дает команду на открытие электромагнитного клапана, что позволяет продуть адсорбер. При этом пары топлива вместе с потоком воздуха проходят через другой клапан, попадают в двигатель и сгорают.

Получается, что устройство выполняет двойную функцию. С одной стороны, исключается любое вредное воздействие на атмосферу, а с другой – экономится топливо (хоть и незначительно). Не будь данного устройства в автомобиле, пары бензина просто бы и испарились, а так они идут «в дело».

Основные неисправности адсорбера

Адсорбер не является «бессмертным» и также может выйти из строя. При этом определить поломку можно лишь по ряду косвенных признаков.

К примеру, о неисправности адсорбера может свидетельствовать чрезмерное давление в баке автомобиля. Объяснить это просто – пары накапливаются, а уходить им попросту некуда. Неисправность проявляется себя шипящими звуками во время откручивания крышки.

Второй показатель поломки – плавание оборотов машины на холостых оборотах. Такое явление бывает реже и причин намного больше, чем просто неисправность адсорбера, но упускать его из вида все-таки не стоит.

В упомянутых выше случаях лучший выход – это просто заменить старое устройство и установить новый адсорбер. Тем более что на выполнение работы уйдет не больше 10-15 минут.

Многие не знают, где находится адсорбер. Но здесь все просто. Открывайте капот и отыщите небольшое устройство в форме цилиндра, расположенное в левом нижнем углу подкапотного пространства.

Адсорбер – лишь на первый взгляд незначительный элемент вашего автомобиля. На самом деле он выполняет важные функции и способен сэкономить личный бюджет.

Следовательно, при наличии неисправности не затягивайте с заменой клапана адсорбера или самого устройства. Удачной дороги и конечно же без поломок.

Система улавливания паров бензина, адсорбер устройство работа

просмотров 16 095 Google+

Система улавливания паров бензина устройство.

При эксплуатации автомобиля в его топливном баке скапливаются пары бензина. Для предотвращения попадания паров в атмосферу применяется система улавливания паров бензина. Основным элементом этой системы является адсорбирующий фильтр (адсорбер). Кроме того в систему входят сепаратор, аварийный блокировочный (гравитационный) клапан, предохранительный клапан и двухходовой клапан бензобака. Сепаратор служит для отделения паров от бензина и предотвращает попадание топлива в адсорбер при полностью заправленном баке и возможном расширении топлива.

Для предотвращения вытекания топлива при опрокидывании автомобиля система улавливания паров бензина оборудована аварийным блокировочным клапаном. При отклонении этого клапана от вертикали на величину больше 90 гр., происходит его закрытие.

При длительной работе двигателя на холостых оборотах в баке и системе улавливания паров появляется большое разряжение. Это может привести к деформации бака и элементов системы. Для предотвращения этого служит предохранительный клапан, который в этом случае сообщает систему с атмосферой, для выравнивания давлений.

Двухходовой клапан служит для соединения и отсоединения топливного бака от адсорбера при различных режимах работы системы.

Система улавливания паров бензина принцип действия.

Двигатель заглушен.

Когда двигатель автомобиля заглушен, в топливном баке создаётся давление за счёт испарения топлива. Пары топлива попадают в сепаратор. Туда же может попасть топливо под воздействием давления при полностью заправленном баке. Если бензин из за излишнего давления попадёт в трубопровод двухходового клапана, то сработает блокировочный и предохранительный клапаны. В этом случае происходит аварийный сброс давления наружу.

Сепаратор служит для отделения паров от бензина. Под воздействием давления открывается двухходовой клапан и пары по трубопроводу попадают в адсорбер, где происходит их поглощение активированным углём.

Работа после пуска двигателя.

После пуска и работы двигателя на холостом ходу, за счёт расхода топлива и снижения его объёма происходит снижение давления в бензобаке и перекрытие двухходового клапана. Это приводит к разобщению адсорбера и бензобака. В дальнейшем при продолжительной работе двигателя на холостом ходу в баке создаётся ещё большее разряжение и под воздействием давления паров из адсорбера двухходовой клапан открывается и производится частичная продувка адсорбера, то есть часть паров возвращаются в бак.
Когда скорость автомобиля будет выше 20 км/ч, температура двигателя не ниже 80 гр. С, расчёт подачи топлива в цилиндры будет осуществляться по замкнутому циклу, то есть с участием показаний датчика кислорода и двигатель будет работать не на холостых оборотах (дроссельная заслонка открыта более чем на 2%) начнётся процесс продувки адсорбера. При этом контроллер кратковременно начнёт подавать питание на клапан продувки адсорбера.

Частота импульсов зависит от режима работы двигателя и находится в пределах 16 Гц. При срабатывании клапана продувки происходит сообщение фильтрующего элемента адсорбера с атмосферой, откуда поступает наружный воздух, и впускным коллектором, куда попадают пары бензина выветриваемые из фильтрующего элемента. При снижении скорости автомобиля ниже 2 км/ч или открытие дроссельной заслонки больше чем на 98%, контроллер прекращает подачу питания на клапан продувки адсорбера.

admin 02/10/2011 «Если Вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста выделите это место мышкой и нажмите CTRL+ENTER» «Если статья была Вам полезна, поделитесь ссылкой на неё в соцсетях»

Контроль методом контроля — Адсорбер с активированным углем | База знаний по мониторингу выбросов в атмосферу

Описание

При адсорбции газообразные загрязнители удаляются из воздушного потока путем переноса загрязнителей на твердую поверхность адсорбента. Активированный уголь является наиболее часто используемым адсорбентом, хотя можно использовать цеолиты, полимеры и другие адсорбенты. Существует предел массы загрязняющих веществ, которые могут быть собраны адсорбентом. Когда этот предел достигнут, адсорбент перестает эффективно удалять загрязнитель.Чтобы восстановить способность улавливать газообразные загрязнители, адсорбенты обычно «регенерируют»; т.е. загрязнитель десорбируется (удаляется) из адсорбента. Эта регенерация может происходить за пределами объекта или на месте.

Наиболее распространенные типы адсорбционных систем используют неподвижные слои (в отличие от псевдоожиженных слоев или движущихся слоев, которые являются обычными в системах концентраторов). Один тип восстанавливается на месте; второй тип, называемый угольным барабаном, использует регенерацию вне участка. Системы с угольным барабаном — это системы с низкими капитальными затратами, которые используются только тогда, когда расход воздуха и массовый расход загрязняющих веществ низкие. Для регенерации на месте или за его пределами обычно используются либо повышенные температуры (например, термическая десорбция, иногда с использованием пара), либо давление ниже атмосферного (вакуумная регенерация). В некоторых случаях растворитель, извлеченный при десорбции (например, толуол из операций ротогравюрной печати), повторно вводят в процесс; в остальных случаях — утилизируется.

Для адсорберов важны несколько типов емкости. Емкость насыщения — это максимальная емкость, которую может удерживать адсорбент.Однако до того, как достигается способность насыщения, адсорбент достигает своей проникающей способности, которая представляет собой количество загрязняющего вещества, которое может быть адсорбировано до того, как значительная концентрация загрязняющего вещества выйдет или прорвется через слой. Вместимость каблука — это количество загрязняющего вещества, которое остается в слое после его регенерации. Производительность — это разница между прочностью прорыва и пропускной способностью пятки и представляет собой количество материала, которое может быть адсорбировано в каждом рабочем цикле. Типичная рабочая емкость составляет 10-20 фунтов загрязняющих веществ на 100 фунтов углерода.

Адсорбционные системы обычно ограничиваются источниками, вырабатывающими органические соединения с молекулярной массой более 50 и менее приблизительно 200. Органические вещества с низкой молекулярной массой обычно не адсорбируются в достаточной степени. Соединения с высоким молекулярным весом адсорбируются настолько сильно, что их трудно удалить из адсорбента во время цикла десорбции. Эти молекулярные массы приведены в качестве ориентировочных, и пригодность адсорбционной системы следует рассматривать в каждом конкретном случае.

Для получения дополнительной информации см. Рамку Подробнее об углеродных адсорберах.

Информация о мониторинге

Основными показателями эффективности угольных адсорберов являются концентрация ЛОС на выходе из адсорбера; параметры регенерации, включая время цикла регенерации, общий поток потока регенерации (пар или азот) или вакуум, достигнутый во время регенерации; и отбор проб активности углеродного слоя. Другие показатели производительности адсорбера включают рабочую температуру слоя, температуру газа на входе, скорость потока газа, концентрацию летучих органических соединений на входе, перепад давления, влажность газа на входе и контроль герметичности.

Технический руководящий документ (TGD) по мониторингу обеспечения соответствия (CAM) предоставляет источник информации о подходах к мониторингу для различных типов устройств управления. Конкретная информация, представленная в TGD CAM, касающаяся адсорбции углем, включает примеры документов CAM, основанных на тематических исследованиях реальных объектов. См. Рамку «Подробнее о мониторинге и правиле CAM».

Стоимость

Затраты на адсорбцию углерода обсуждаются в Руководстве EPA по контролю за загрязнением воздуха * , EPA / 452 / B-02-001, раздел 3.1, Глава 1 — Углеродные адсорберы (42 стр, 542 К, О программе PDF). Стоимость систем мониторинга, как непрерывных мониторов выбросов, так и систем параметрического мониторинга, рассматривается в Руководстве по стоимости контроля загрязнения воздуха EPA, EPA / 452 / B-02-001, Раздел 2, Глава 4 — Мониторы (42 стр. , 542 K, О PDF).

Обзор технологии контроля загрязнения воздуха: адсорбция

Многие загрязнители, как природные, так и синтетические, имеют газообразную природу и требуют специальной технологии для эффективного удаления загрязнителя из потока выхлопных газов или технологического газа.К газообразным промышленным загрязнителям могут относиться:

  • Кислые газы (соляная кислота, серная кислота, сероводород и многие другие)
  • Газы неорганические (оксиды серы, оксиды азота, аммиак и т. Д.)
  • Органические газы (этилен, бензол, этанол и многие другие летучие органические соединения [ЛОС] или опасные загрязнители воздуха [HAP])

Существует несколько доступных технологий, которые могут обеспечить контроль (удаление) газообразных загрязнителей. В этом блоге вы найдете подробное описание и обзор адсорбции как технологии борьбы с загрязнением воздуха органическими загрязнителями.В будущих блогах будут рассмотрены другие технологии, которые могут предоставить альтернативу окислению / сжиганию.

Хотя CPI не предоставляет все доступные технологии, мы серьезно относимся к нашему консультативному анализу приложений, и когда более подходящая технология может предложить некоторые преимущества, мы представим нашим клиентам другие варианты лечения.

В нашем предыдущем блоге мы описали процесс абсорбции. Если вы пропустили обсуждение Поглощения, вы можете прочитать его здесь.

АДСОРБЦИЯ

Адсорбция — это процесс массообмена, в котором пористое твердое вещество вступает в контакт с потоком жидкости или газа для избирательного удаления загрязняющих веществ или загрязнений путем их осаждения (адсорбции) на твердом теле. Удаляемые загрязнения называются адсорбатом, а твердое вещество, которое адсорбирует, называется адсорбентом.

Адсорбционные устройства обычно используются во многих промышленных приложениях. В общем, некоторые органические и неорганические соединения с молекулярной массой более 45, вероятно, будут хорошим адсорбатом. Адсорбция часто используется в тех случаях, когда требуется извлечение адсорбата или если концентрация адсорбата очень низкая, а другие виды обработки загрязняющих веществ были бы дорогостоящими. Некоторые общепромышленные операции, в которых выбросы органических веществ и запахи можно эффективно контролировать с помощью адсорбции, включают химическую чистку, обезжиривание, нанесение покрытия на поверхность, обработку резины, глубокую печать и другие. Адсорбция также может использоваться для очистки всасываемых или циркулирующих воздушных потоков и при фракционировании определенных газов.

Процесс адсорбции может быть как физическим, так и химическим. При физической адсорбции молекулы адсорбата (загрязняющие вещества) прилипают к материалам адсорбента с помощью силы физического связывания, называемой «силами Ван-дер-Ваальса». При химической адсорбции между адсорбатом и адсорбентом создается химическая связь. Эта связь называется «хемосорбцией». Хемосорбция обычно происходит при повышенных температурах, когда для разрыва химических связей необходима энергия. Хемосорбция — это, по сути, тот же процесс, что и каталитическое окисление (вы можете узнать больше о каталитическом окислении, посетив эту ссылку).В этом блоге мы ограничимся обсуждением физической адсорбции.

Наиболее распространенными адсорбентами, используемыми в промышленности, являются активированный уголь, силикагель, активированный оксид алюминия (оксид алюминия) и цеолит. Некоторые из характеристик, важных для выбора адсорбента, — это размер и распределение портов, размер частиц, химическая природа, площадь поверхности и полярность поверхности. Полярность определяет тип адсорбата, для которого любой конкретный адсорбент будет иметь наилучшие характеристики. Активированный уголь — самый распространенный неполярный адсорбент.Полярные адсорбенты отлично впитывают влагу. Поскольку большинство промышленных выхлопных газов содержат влагу, использование полярных адсорбентов в системах контроля загрязнения воздуха значительно ограничено.

Самый эффективный метод стимулирования адсорбции — использование уплотненного слоя, через который проходит очищаемый поток загрязненного воздуха. Когда поток проходит через слой, происходит адсорбция загрязняющих веществ, и очищенный воздух выходит из уплотненного слоя. Адсорбент содержит фиксированное количество загрязняющих веществ, которые он может удерживать.Точная емкость зависит от многих факторов и называется изотермой адсорбции. Один из способов подумать об адсорбционной способности — это рассмотреть обычную губку, удерживающую воду. В этом примере вода является адсорбатом, а губка — адсорбентом. Губка имеет множество пор, в которых она впитывает воду. Как только эти поры будут полностью заполнены, губка не сможет больше впитывать воду. Это называется прорывом, когда адсорбент полностью насыщается адсорбатом и перестает быть эффективным.

Существует два основных типа адсорбционных систем; фиксированная кровать или сплошная. Системы с неподвижным слоем или уплотненным слоем — довольно простые устройства. Продуманный дизайн будет выглядеть так, чтобы максимально увеличить площадь поверхности для обеспечения полного и равномерного использования адсорбента. Примерная блок-схема показана ниже. В этой системе загрязненный газ попадает в емкость с неподвижным слоем сбоку. Адсорбирующий материал (считайте, что это активированный уголь) содержится в насадочном слое, обеспечивающем максимально возможную открытую площадь поверхности.Загрязненный воздух попадает в набивку из активированного угля и направляется к центру, где находится распределитель выхлопных газов. Отработанный воздух выходит из адсорбера с неподвижным слоем очищенным от загрязняющих веществ или загрязнений.

Когда адсорбент полностью насыщен адсорбатом (что приводит к прорыву), система требует замены использованных материалов на новые. Обычно это осуществляется через субподрядчика, который специализируется на адсорбирующих материалах и услугах. Отработанный адсорбент будет подвергаться термической очистке субподрядчиком на внешних объектах, специально предназначенных для этой цели.

Системы непрерывного действия более сложны и обеспечивают непрерывную работу без необходимости ручной замены адсорбентов. Эти системы обеспечивают десорбцию адсорбатов из адсорбента на месте. Это можно сделать с помощью перегретого или насыщенного пара. В этих системах адсорбат можно конденсировать, собирать и повторно использовать в процессе. Процесс в точности такой, как описано выше, но в системе используются два адсорбера. В одном блоке газы адсорбируются, в то время как в другом блоке десорбируется паром.Выхлоп из десорбированного слоя может конденсироваться для повторного использования растворителя или другой полезной цели.

Второй тип устройства непрерывной адсорбции — это цеолитный концентратор или роторный концентратор. В этих системах гидрофобный цеолит спроектирован в монолитном роторе, в котором поток загрязненного воздуха проходит через большую часть ротора. Встроенный термоокислитель используется для десорбции растворителей из цеолита и окончательного разрушения. Ротационные концентраторы или цеолитные адсорберы широко используются в промышленных системах контроля загрязнения воздуха, которые имеют очень большие объемы и низкие концентрации. Вы можете узнать больше о роторных концентраторах, перейдя по этой ссылке.

Использование адсорбционных систем в качестве устройства для контроля загрязнения воздуха или уменьшения выбросов ЛОС имеет широкое распространение. Эти системы особенно популярны для потоков пахучих газов, где неприятный запах вызван очень низкими концентрациями органических материалов. Более того, эти системы могут обеспечить эффективное с точки зрения затрат снижение выбросов загрязняющих веществ с низкой концентрацией и могут даже предоставить возможность извлечения или повторного использования адсорбата. Однако следует понимать ряд ограничений:

  • В общем, концентрация органических веществ выше нескольких частей на миллион (ppm) может привести к полному насыщению адсорбата и, следовательно, потребовать частой смены среды.В зависимости от адсорбирующего материала и частоты замены годовая стоимость эксплуатации может значительно превышать стоимость других очистных устройств.
  • Адсорберы чувствительны к твердым частицам (в виде тумана или твердых частиц) и могут вызвать засорение. Может потребоваться предварительная обработка тумана и твердых частиц для продления срока службы адсорбента и создания безопасных условий для работы.
  • ЛОС с низким давлением пара очень легко конденсируются. Конденсат может прилипать и накапливаться на поверхности адсорбента и отрицательно влиять на производительность.
  • Влажность может временно снизить производительность. Как правило, если содержание водяного пара составляет около 2,5 об.% Или больше, следует провести тщательный анализ.
  • Загрязненный воздушный поток должен иметь относительно низкую температуру. Хорошее эмпирическое правило — менее 100 ° F для большинства адсорбентов.
  • Некоторые адсорбенты могут представлять угрозу безопасности из-за горючей пыли или реакционной способности с кислородсодержащими органическими веществами, которые могут создавать экзотермические условия.
  • В некоторых регионах, регулируемых Агентством по охране окружающей среды, использование анализаторов ЛОС может потребоваться для обеспечения производительности (чтобы убедиться, что ЛОС адсорбируются на эффективных средах). Это оборудование увеличивает стоимость и усложняет систему и может не дать должного заблаговременного уведомления о снижении производительности.

Адсорбция — это лишь одна из технологий, используемых для удаления газообразных загрязнителей. Как уже упоминалось, существует несколько других технологий, которые также обеспечивают контроль загрязнения воздуха. Следите за обновлениями, поскольку мы продолжаем освещать следующие темы в следующих блогах:

А пока, если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Адсорберы NOx

Адсорберы NOx

Вт.Адди Маевски

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Системы адсорбера-катализатора NOx были разработаны для контроля выбросов NOx из бензиновых двигателей с частичным сжиганием обедненной смеси и дизельных двигателей. Адсорберы, входящие в состав покрытия катализатора, химически связывают оксиды азота во время работы двигателя на обедненной смеси.После того, как емкость адсорбера насыщается, система регенерируется в течение периода работы двигателя на богатой смеси, и высвобождаемые NOx каталитически восстанавливаются до азота. Адсорберы NOx также требуют периодической десульфатации для удаления серы, содержащейся в их покрытии.

Введение

Концепция адсорбера NOx

Концепция адсорберов NOx была разработана на основе химии кислотно-щелочного покрытия. Он включает накопление NOx на слое катализатора при обедненных выхлопных газах и выброс при работе на богатой смеси и / или повышенных температурах.В зависимости от стратегии выброса NOx, системы адсорбента NOx можно классифицировать как:

  1. Активные адсорберы NOx, или
  2. Пассивные адсорберы NOx.

В активных адсорберах NOx накопленные NOx периодически высвобождаются — с типичной частотой примерно один раз в минуту — в течение короткого периода работы с высоким соотношением воздуха и топлива, называемого регенерацией адсорбера NOx . Высвободившиеся NOx каталитически превращаются в азот в процессе, аналогичном процессу, происходящему с трехкомпонентными катализаторами (TWC), широко используемыми в стехиометрических бензиновых двигателях.Обычно трехкомпонентные катализаторы неактивны в преобразовании NOx в условиях обедненных выхлопных газов, когда в выхлопных газах присутствует кислород. За счет чередования фаз накопления обедненной смеси и фазы высвобождения и конверсии трехкомпонентного катализатора применимость трехкомпонентного катализатора была расширена до двигателей, работающих на обедненной смеси. Впервые эта технология была коммерциализирована в бензиновых двигателях с прямым впрыском (GDI), а затем в дизельных двигателях малой мощности примерно в 2007/2009 годах (уровень 2 в США, Евро 5). Системы адсорбера NOx также были внедрены для контроля NOx в установках стационарных газовых турбин [1298] .

Из-за снижения эффективности снижения NOx при более высоких температурах выхлопных газов активные адсорберы NOx нашли лишь очень ограниченное применение в двигателях грузовых автомобилей большой грузоподъемности. Принимая во внимание тенденции в правилах выбросов легких грузовиков, можно ожидать, что использование активных адсорберов NOx в качестве основной автономной технологии последующей обработки для контроля выбросов NOx в будущих транспортных средствах малой грузоподъемности будет сокращаться. Повышенное внимание к выбросам в процессе эксплуатации и требованиям к испытаниям на реальные автомобильные выбросы (RDE), которые вступили в силу в ЕС в 2017 году, создают проблему для технологии адсорберов NOx — требуется высокая конверсия NOx в рабочих условиях, выходящих за рамки нормативного цикла испытаний, в том числе при работе двигателя с большой нагрузкой.

Следует отметить, что активные адсорберы NOx «неполный рабочий день» также использовались для контроля выбросов NOx при холодном пуске / при низких температурах в некоторых дизельных двигателях малой мощности с системами SCR мочевины. При холодном пуске используется тесно связанный активно регенерируемый адсорбер NOx, и при повышении температуры выхлопных газов NOx снижается по сравнению с катализатором SCR с использованием мочевины. Эта и другие конфигурации систем выбросов с адсорберами NOx обсуждаются в разделе «Применения адсорберов NOx».

Пассивные адсорберы NOx (PNA) — более свежий и более простой вариант технологии — адсорбируют NOx во время холодного запуска автомобиля и высвобождают его при повышении температуры выхлопных газов — без интенсивной регенерации — для преобразования через расположенный ниже по потоку катализатор восстановления NOx.Следовательно, пассивные адсорберы (или ловушки) NOx не являются отдельной технологией контроля NOx — скорее, их можно использовать с последующей обработкой мочевиной-СКВ для улучшения низкотемпературных характеристик системы. Первая демонстрация технологии PNA была проведена компанией Cummins на своем дизельном двигателе объемом 2,8 л в США Tier 2 Bin 2, разработанном в рамках проекта [2872] Министерства энергетики США. Пассивные адсорберы NOx могут также найти применение в дизельных двигателях большой мощности, отвечающих будущим строгим ограничениям NOx порядка 0. 05-0,02 г / л.с.-час [3265] .

Другие концепции. Метод, названный селективной рециркуляцией NOx (SNR) [348] , был ранней концепцией системы адсорбера NOx без каталитического восстановления NOx. В концепции SNR два адсорбера NOx устанавливаются параллельно в выхлопной системе. Регулирующие клапаны позволяют переключать поток газа, поэтому каждый из адсорберов чередует режимы адсорбции и десорбции. В режиме десорбции NOx, несущий газ из адсорбера, рециркулирует во всасываемый воздух двигателя.Таким образом, десорбированный NOx может быть уменьшен за счет реакций в цилиндрах во время сгорания. Стратегия регенерации адсорбера SNR не была продемонстрирована. В экспериментах с подачей NO / NO 2 из баллонов в воздухозаборное отверстие дизельного двигателя, то есть без учета характеристик адсорбера, была достигнута эффективность снижения NOx 60%.

Термины и определения

Разные авторы используют разные термины при обсуждении (активных) адсорберов NOx, например:

  • Катализатор адсорбера NOx (NAC),
  • Ловушка обедненных NOx (LNT),
  • DeNO x ловушка (DNT),
  • Катализатор накопления NOx (NSC), или
  • Катализатор накопления / восстановления NOx (NSR).

Все эти названия являются синонимами, описывающими одну и ту же технологию контроля выбросов. Термин «бедный катализатор NOx», с другой стороны, относится к селективному каталитическому восстановлению NOx углеводородами — совершенно другой технологии, которую не следует путать с адсорберами NOx.

Пассивный адсорбер NOx также называют низкотемпературным адсорбером NOx (LTNA) — термин, предложенный исследователями из Ford [3756] .

Мы также должны ввести основные определения, относящиеся к процессу адсорбции (эти термины путают в некоторой литературе по адсорберам NOx):

  • Адсорбция — процесс, в котором атомы или молекулы перемещаются из объемной фазы (обычно газовой, но также и жидкой) на твердую или жидкую поверхность (например, очистка газа с использованием активированного угля).Это отличается от абсорбции, когда молекулы перемещаются в объем другой фазы, например, молекулы газа растворяются в жидкости. Термин сорбция охватывает как адсорбцию, так и абсорбцию, в то время как десорбция представляет собой обратный процесс.

    При более низких температурах адсорбция обычно вызывается межмолекулярными силами; тогда это называется физическая адсорбция . При более высоких температурах, выше примерно 200 ° C, энергия активации доступна для образования химических связей; если такой механизм преобладает, процесс называется хемосорбцией .

  • Адсорбент — адсорбирующий материал, например активированный уголь. Родственный термин сорбент относится как к адсорбции, так и к абсорбции. В технологии адсорберов NOx оксид бария является обычным сорбентом (ad).
  • Адсорбат — адсорбированное вещество. Родственный термин сорбат относится как к адсорбции, так и к абсорбции. В случае адсорберов NOx сорбат (ad) представляет собой оксиды азота.

###

Руководство по выбору адсорбционного оборудования

| Инженерное дело360

Адсорбционное оборудование используется для связывания или прикрепления молекул или частиц к поверхности в технологическом потоке. Это оборудование используется для промышленных применений, таких как контроль запаха, извлечение летучих растворителей, таких как бензол, этанол и трихлорэтилен, а также сушка потоков технологического газа. Они также включены в экологические системы для рекультивации или восстановления загрязненных водных или воздушных потоков.

Характеристики

Адсорбция включает прилипание молекул или частиц к адсорбирующей среде. Это может происходить с помощью физических или химических средств. Физическая адсорбция предполагает слабую связь молекул (обычно газов) с адсорбирующим твердым телом.Физическую адсорбцию можно обратить вспять путем приложения тепла или давления, также известного как регенерация.

Химическая адсорбция, или хемосорбция, включает фактическое химическое связывание в результате реакции адсорбата с адсорбирующим твердым веществом. Окисление SO 2 до SO 3 активированным углем является примером хемосорбции. За исключением специализированных приложений, этот процесс нельзя обратить вспять, и адсорбированный материал не может быть восстановлен.

Типы

Адсорбционные системы могут называться уплотненными слоями, поскольку адсорбирующий материал собирается вместе для фильтрации потоков жидкости.Двумя различными конструктивными реализациями являются адсорберы с неподвижным слоем и адсорберы с псевдоожиженным слоем.

В адсорберах с неподвижным слоем используется стационарный адсорбент для фильтрации потоков. Эти системы используются в самых разных областях — от крупных промышленных операций по удалению вредных ЛОС (летучих органических углеродов) до небольших потребительских применений в качестве фильтров и противогазов. Важные свойства, включая перепад давления и ожидаемый срок службы адсорбента, очень предсказуемы в этих типах систем.

Адсорберы с псевдоожиженным слоем используют более сложный подвижный (псевдоожиженный) адсорбент для фильтрации потоков.Это достигается за счет создания достаточно высокой скорости потока, чтобы суспендировать частицы адсорбента. Псевдоожижение обеспечивает непрерывную регенерацию и равномерный температурный градиент, что дает этим системам преимущество непрерывной работы. Однако затраты энергии на поддержание скорости подвески и работу с большими перепадами давления значительно выше, чем в системах с неподвижным слоем. Кроме того, гораздо труднее предсказать поведение псевдоожиженного слоя, поскольку многое еще неизвестно. Для псевдоожиженных слоев требуется камера большего размера, и они обычно применяются только в промышленных приложениях с большими объемами.

Технические характеристики

Некоторые из распространенных типов сред, используемых в адсорбционном оборудовании, включают:

  • Активированный оксид алюминия представляет собой адсорбент из оксида алюминия (Al 2 O 3 ). Он используется как осушитель для осушения газов и воздуха и как фторидный фильтр для питьевой воды. Он специально используется в качестве замены силикагеля в определенных средах из-за его устойчивости к тепловому удару и физической стабильности при погружении в воду. Он также обычно используется как альтернатива активированному углю для удаления летучих органических соединений.
  • Активированный уголь — это обжаренный органический материал (скорлупа кокоса, кость, древесина), образующий пористые гранулы. Это универсальный и недорогой адсорбент, который бывает разных размеров и имеет ряд применений — от очистки газа, воды и металлов до фильтрации воздуха. Это наиболее часто используемый промышленный адсорбент.
  • Молекулярные сита или цеолиты — это природные адсорбенты с однородным размером пор, которые можно настроить на высокую селективность. Они используются в качестве осушителей и очистителей воздуха из-за их высокой удерживающей и адсорбционной способности даже при высоких температурах.Цеолиты часто комбинируют с активированным углем для общей эффективности.
  • Силикагель или диоксид кремния — это обычный осушитель, используемый для консервирования пищевых продуктов, контроля влажности и различных медицинских устройств. Он имеет более высокую водопоглощающую способность, чем силикаты глины (40% от его веса по влажности), он очень инертен и может регенерироваться путем нагревания.

При выборе адсорбционного оборудования можно учитывать ряд технических характеристик.

Селективность — это степень специфичности адсорбента в материалах, которые он может улавливать.Очень неселективный адсорбент легко улавливает множество различных частиц, что идеально подходит для потоков с большим количеством загрязнителей. Высокоселективные адсорбенты улавливают только определенные типы частиц, что делает их подходящими для фильтрации определенных загрязняющих веществ из потока продукта.

Вместимость — это количество загрязнителя, которое адсорбционное оборудование может уловить до того, как адсорбент станет насыщенным и требует обновления. Это решающий фактор в системах с неподвижным слоем, где материал в конечном итоге должен быть заменен или регенерирован.

Регенерация — это возможность повторного использования адсорбента в системе. Это важно для систем с большими объемами или дорогостоящими материалами, где итерационные замены были бы дорогими.

Максимальное рабочее давление — это наивысшее номинальное давление, при котором оборудование спроектировано для работы.

Размер заполнения — это количество адсорбционной среды, которое рассчитано на удержание оборудования.

Максимальный расход жидкости или газа — это самый высокий расход жидкости, с которым может справиться оборудование.

Другими факторами, влияющими на конструкцию системы, являются градиент падения давления оборудования или требуемая рабочая мощность.

Услуги

Помимо производства адсорбционного оборудования, многие поставщики предлагают ряд сопутствующих услуг для обслуживания приобретенного оборудования. К ним относятся реактивация среды и сборка системы с двумя сосудами. При реактивации среды поставщик собирает насыщенный адсорбент и регенерирует его для будущего использования. Это может помочь сократить как стоимость, так и количество отходов, образующихся при использовании адсорбционного оборудования.Поставщики, которые занимаются сборкой системы с двумя сосудами, удостоверяются, что адсорбционное оборудование правильно подходит для пользователя, и помогают включить оборудование в существующую технологическую линию или систему восстановления.

Дополнительная информация

Engineering360 — Информация об оборудовании для испытаний полимеров

Engineering360 — Информация об оборудовании для производства газа

Engineering360 — Информация о дистилляционном оборудовании и системах регенерации растворителей

Изображение предоставлено:

Graysys / CC BY-SA 3.0


Динамическая сорбция — разделение газа, очистка газа

Адсорбция происходит при более высоких давлениях (, например, 8 бар), и адсорбент имеет равновесную нагрузку 7,1 ммоль на грамм, соответствующую изотерме (черная кривая). За счет снижения парциального давления примеси до 1 бара с продувкой и уменьшения общего давления адсорбированное количество уменьшалось вдоль изотермы (в показанном случае до 2,0 ммоль на грамм). Между обоими давлениями материал будет иметь рабочий объем 5.1 ммоль на грамм адсорбента.

Обычно процесс PSA представляет собой сумму сложных этапов цикла, и очень часто задействовано более двух адсорберов. В этом примере будет обсуждаться только упрощенный процесс с 4 этапами цикла и производство на этапе адсорбции. Остановимся только на левом адсорбере. Перед адсорбцией примесей (синий) давление в адсорбере должно быть повышено до желаемого давления адсорбции. Это может быть реализовано с чистым продуктом (желтый) в противотоке.

После достижения давления адсорбции (или где-то посередине) в адсорбер может подаваться газовая смесь (зеленый цвет) в прямоточном потоке (вверх по потоку). Время этого этапа цикла — это время производства, а выходящий газ является желаемым и очищенным компонентом. Часть очищенного газа (желтого цвета) используется для продувки второго адсорбера с более низким давлением.

Когда концентрация примесей (синий цвет) превышает предварительно определенный порог, адсорбер насыщается примесями и его необходимо регенерировать.Для этого давление в адсорбере снижается до давления сброса. Это осуществляется так называемым этапом продувки. Газовая фаза внутри адсорбера расширяется в противотоке, и основная часть адсорбированных молекул десорбируется в газовую фазу и вытекает из адсорбера.

Последним этапом является этап продувки, на котором адсорбер регенерируется чистым продуктом (желтый) в противотоке для дальнейшего удаления примесей путем снижения их парциального давления.

После последнего шага цикл начинается снова с начала. Для двухслойной адсорбционной установки второй адсорбер должен выполнять этапы продувки, продувки и повышения давления в то время, когда первый адсорбер находится в производственном режиме. На следующих рисунках показаны все этапы цикла для установки с двумя адсорберами.

Новое устройство мембранного адсорбера в уменьшенном масштабе для разработки и проверки процессов

Таким образом, в литературе хорошо задокументировано, что мембранный адсорбер AEX является мощной альтернативой колоночной хроматографии и может способствовать разработке новых стратегий очистки для последующей обработки биофармацевтическая промышленность (7).Однако высокая несущая способность, достигаемая с помощью мембранных адсорберов в проточном режиме, подразумевает необходимость в значительном количестве материала для разработки процесса с помощью устройств лабораторного масштаба. Например, грузоподъемность 10 кг / л означает, что для каждого эксперимента с лабораторным устройством объемом 1 мл требуется 10 г материала. Высокий расход материала может быть ограничивающим фактором, особенно на ранних стадиях разработки лекарств, когда обычно доступно относительно небольшое количество материала.Снижение стоимости проверки вирусов за счет минимизации количества требуемых вирусных всплесков также представляет значительный интерес.

Чтобы преодолеть эти ограничения, было разработано новое сверхмасштабируемое устройство мембранного адсорбера Sartobind pico (Sartorius Stedim Biotech GmbH, Геттинген, Германия) с объемом мембраны 0,08 мл. Объем мембраны в 12,5 раз меньше, чем у нынешнего лабораторного устройства, 1 мл Sartobind Nano, значительно снижает требования к исходному сырью и вирусным выбросам для исследований по разработке, характеристике и валидации.Эффективность этого устройства оценивалась с использованием модельных молекул и промышленно релевантного исходного материала mAb и сравнивалась с существующим устройством для уменьшения масштаба, Sartobind nano. Также представлены данные, демонстрирующие масштабируемость нового сверхмасштабируемого устройства до устройства промышленного масштаба.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Устройства

Sartobind pico, новое устройство для уменьшения масштаба было предоставлено компанией Sartorius Stedim Biotech GmbH, Геттинген, Германия. Устройство состоит из 15 слоев мембраны с полипропиленовыми уплотнительными кольцами через каждые 3 слоя и собрано в формованный полипропиленовый корпус с соединителями типа «люэровский замок», что позволяет легко подключаться к системе жидкостной хроматографии (см.

Рисунки 1

и

2

).Высота слоя 4 мм одинакова для всего семейства Sartobind SingleSep, а площадь фронтальной поверхности 20 мм 2 обеспечивает объем мембраны 0,08 мл. Sartobind nano (Sartorius Stedim Biotech GmbH, Геттинген, Германия) с 15 слоями, общей площадью поверхности 36,4 см 2 и объемом мембраны 1 мл использовался в качестве эталонного устройства (см.

Рисунок 1

). Sartobind nano имеет радиальный поток и сконструирован так же, как и капсулы SingleSep в технологическом масштабе, что обеспечивает прямую масштабируемость для производства капсул с масштабированием (7–11).Ключевые атрибуты Sartobind pico и Sartobind nano кратко изложены в

Table I

.

Капсула Sartobind SingleSep 10 дюймов с объемом мембраны 180 мл была использована для дальнейшего подтверждения масштабируемости. Устройства были собраны с солеустойчивой мембраной AEX, Sartobind STIC PA, состоящей из полиаллиламинового лиганда, ковалентно связанного с матрицей целлюлозной мембраны ( 12)

Оборудование

Все лабораторные хроматографические эксперименты с исходным mAb, модельными белками и модельной ДНК проводились с использованием системы ÄKTA Explorer FPLC (GE Healthcare Bio-Sciences Corp., Пискатауэй, Нью-Джерси, США). Устройства подключались к ÄKTA Explorer с помощью стандартных трубок и соединителей типа «люэровский замок». Использовалась скорость потока 10 объемов мембраны (MV) / мин. Связывание молекул эндотоксина и бактериофага проводили на отдельной экспериментальной установке, состоящей из перистальтического насоса (Watson Marlow 302S), что позволяло проводить надлежащую очистку системы. Для определения скорости потока мембранные адсорберы были подключены к сосуду высокого давления, заполненному буфером или белковым раствором. Объем фильтрата контролировали с помощью весов, и рассчитывали расход для различных давлений до давления на входе 3 бар.

Модельные системы
Бычий сывороточный альбумин (BSA, Lot 50121326) был приобретен у Kraeber GmbH & Co., а ДНК спермы лосося (ДНК, Lot 8087) у Biomol. Пропускную способность белка определяли с использованием гамма-глобулина (Sigma, гамма-глобулин из бычьей крови, лот STB0227K9). Эндотоксин из Escherishia coli (Lonza LPS E. coli 055: B5 N185 Lot 0000100778) использовали в качестве стандарта. Бактериофаг ΦX174 (ATCC 13706-B1) был получен в 50-литровом одноразовом биореакторе с использованием E.coli (ATCC 13706). Затем фаг очищали, концентрировали и стерильно фильтровали в несколько этапов, включая каскад глубинной фильтрации, фильтрацию с поперечным потоком, осаждение полиэтиленгликолем и центрифугирование.

Исходное сырье для mAb
Исходное сырье для mAb было получено из пилотных партий, произведенных в Genentech (член Roche Group). Он был экспрессирован в клетках млекопитающих и очищен для удаления нерастворимых примесей. MAb обрабатывали на стадии хроматографии на протеине А и дополнительно очищали, используя стадию катионообменной хроматографии.Концентрация белка составляла примерно 11 г / л.

МЕТОДЫ

Динамическая связывающая способность

Каждое устройство дезинфицировали 1 н. NaOH в течение 30 мин при 10 МВ / мин с последующим уравновешиванием 150 МВ связывающим буфером, состоящим из 150 мМ NaCl в 20 мМ Трис / HCl, pH 7,3 ± 0,1, проводимость 16 мСм / см. Загружали 150 МВ 1 г / л BSA в связывающем буфере или 0,1 г / л ДНК в связывающем буфере. Все использованные растворы предварительно фильтровали через мембранный фильтр 0,2 мкм. Все этапы выполнялись при скорости потока 10 МВ / мин.Кривые прорыва были записаны путем измерения экстинкции при 280 нм (белок) и 260 нм (ДНК) с использованием ÄKTA Explorer. Для сравнения различных устройств свободный объем экспериментальной установки определяли путем введения ацетона (2%). Динамическая связывающая способность при 10% прорыва была рассчитана, как показано в

Уравнение 1

,

, где V10% — объем, загруженный при 10% прорыва, Vv — объем пустот, Vm — объем мембраны, а ci — начальная концентрация. .

Расход белка
Каждое устройство мембранного адсорбера дезинфицировали 1 н. NaOH в течение 30 мин при 10 МВ / мин с последующим уравновешиванием 100 МВ связывающим буфером, состоящим из 150 мМ NaCl в 20 мМ Трис / HCl pH 7,3 ± 0,1, проводимость 16 мСм / см. Пропускную способность белка определяли с использованием сосуда высокого давления, заполненного раствором 20 г / л γ-глобулина в связывающем буфере, который использовали для определения пропускной способности белка с помощью устройств мембранного адсорбера. Объем фильтрата до 1000 МВ контролировали при постоянном давлении 3 бара с помощью весов.

Клиренс белков яичников китайского хомячка
Клиренс белков яичников китайского хомячка (CHOP) определяли с использованием промышленно релевантного исходного сырья mAb. Перед загрузкой исходного материала MAb на мембранный адсорбер мембрану уравновешивали 10 МВ 50 мМ Трис-буфера при соответствующем pH. Электропроводность этого буфера регулировали изменением концентрации ацетата натрия. После уравновешивания исходное сырье mAb загружали в устройства до целевой плотности нагрузки 10 кг mAb / л мембраны при скорости потока 10 МВ / мин.Фракции пула собирали во время эксперимента и анализировали на концентрацию CHOP.

Определение логарифма уменьшения бактериофагов
Оборудование и мембранные устройства дезинфицировали 1 М гидроксидом натрия в течение 30 минут. Мембранные устройства дополнительно уравновешивали 300 МВ связывающего буфера. Раствор фага ФХ174 с титром 1,5х10 7 БОЕ / мл был приготовлен и загружен в устройства при скорости потока 10 МВ / мин. Проточные фракции собирали после 100 и 150 МВ нагрузки для количественного анализа.

Удаление эндотоксина
Насос, трубки и устройства обрабатывали 1 М гидроксидом натрия в течение 30 минут при комнатной температуре и скорости потока 10 МВ / мин перед проведением эксперимента. Совместимые сосуды и материалы нагревали при 200 ° C в течение 4 часов, чтобы разрушить естественные эндотоксины. После достаточной промывки водой обратного осмоса уравновешивание проводили с 300 МВ связывающего буфера. 150 МВ эндотоксина в связывающем буфере загружали на мембрану со скоростью 10 МВ / мин.Проходящий поток разделяли на фракции по 50 МВ каждая и анализировали для определения уровня эндотоксина.

АНАЛИЗЫ

Количественное определение CHOP


ELISA использовали для количественного определения CHOP. Образцы, содержащие CHOP, инкубировали в лунках с последующей инкубацией с антителами против CHOP, конъюгированными с пероксидазой хрена (HRP). Ферментативную активность HRP определяли с помощью

o

-фенилендиамина, и CHOP определяли количественно, считывая оптическую плотность при 490 нм на считывающем устройстве для микротитровальных планшетов.Основываясь на принципах сэндвич-ELISA, концентрация пероксидазы соответствовала концентрации CHOP. Диапазон анализа для ELISA обычно составлял 10–320 нг / мл с вариабельностью внутри анализа приблизительно 10%. Значения CHOP были представлены в единицах нг / мл. Значения CHOP можно разделить на концентрацию mAb, и результаты будут представлены в единицах PPM (частей на миллион; нг CHOP / мг mAb).

Количественное определение бактериофага ΦX174

Организм-хозяин E.coli использовали для обнаружения инфекционных фаговых частиц ΦX174. Клетки E. coli инкубировали на чашках с агаром (соевый агар с казеиновым гидролизатом — триптиказо-соевый бульон 211043), который служил базовым слоем с питательными веществами. Клетки E. coli быстро размножались и образовывали бактериальный газон. Частицы фага инфицируют клетки, вызывая лизис клеток-хозяев E. coli и образуя единичные круглые, нетронутые участки, называемые бляшками на бактериальном газоне.Каждая бляшка представляет собой лизис бактериальной культуры, инфицированной фагом, и обозначается как бляшкообразующая единица (БОЕ) и используется для количественного определения количества инфекционных фаговых частиц в культуре. Бляшки должны быть четко определены, а затем образцы разбавляли в несколько раз (1:10) в зависимости от концентрации фага. Во время исследования 150 мкл раствора клетки-хозяина (оптическая плотность 2–6) смешивали с 150 мкл образца и верхнего агара (1,3% триптиказно-соевый агар BD 211043), а затем смесь распределяли по чашкам с агаром (4% триптиказы Соевый агар BD 211043 в чашках Петри диаметром 90 мм) и инкубировали в течение 18-24 часов при 37 ° C.Подсчитывали бляшкообразующие единицы и рассчитывали титр образца в БОЕ / мл (бляшкообразующих единиц на мл) с использованием Уравнение 2 ,

, где Р — количество бляшек всех счетных разведений, Е — сумма акцентов. , D — наименьшее оцененное разведение, а VSample — объем образца.

LRV был рассчитан с использованием уравнения 3 , где c0 — титр исходного раствора, а cFT — титр проточной фракции.

Количественное определение эндотоксина

Уровень эндотоксина измеряли с помощью теста кинетического хромогенного метода в соответствии с инструкциями производителя (Limulus Amebocyte Lysate Chromogen, Charles River endosafe Endochrome-K R1710K, Lot A4992L 10/2012). Принцип количественной оценки основан на окрашивании, вызванном контактом образца, содержащего эндотоксин, со смесью лизата и хромогенного субстрата. Был добавлен блокатор β-глюкана (Lonza N190 Lot 0000132199 01/11). Во время 1-часовой инкубации коэффициент экстинкции измеряли непрерывно при 405 нм с использованием считывающего устройства для планшетов с контролируемой температурой (37 ° C) (Tecan Safire). Скорость реакции зависит от уровня эндотоксина, и образцы были определены количественно на эндотоксин путем сравнения результатов с калибровочной серией.Предел обнаружения анализа составил 0,012 EU / мл. LRV рассчитывали аналогично количественному определению фагов путем измерения уровня эндотоксина в исходном растворе El0 и уровня эндотоксина в собранных проточных фракциях (ElFT) с использованием уравнения , уравнение 4 .

РЕЗУЛЬТАТЫ

Скорость потока и пропускная способность белка

Геометрия устройства должна обеспечивать линейную масштабируемость во всем диапазоне размеров устройства. Кривые давления и расхода были построены с помощью устройств Sartobind pico с осевым потоком и Sartobind nano с радиальным потоком с данными, показанными на

Рисунок 3

.Нормализованная скорость потока (объем мембраны (MV) / мин) линейно увеличивалась с увеличением давления на входе, и скорости потока были сопоставимы, что свидетельствует об эффективном распределении потока и эффективном использовании площади мембраны как для пико-, так и для наноустройств.

Для типичного полирования с мембранным адсорбером AEX грузоподъемность очень высока, превышает 10 кг белкового сырья на литр объема мембраны и, таким образом, может представлять риск загрязнения мембраны. Чтобы оценить засорение как функцию грузоподъемности, устройства Sartobind pico и Sartobind nano были загружены раствором гамма-глобулина с концентрацией 20 г / л до допустимой нагрузки 20 кг / л при постоянном давлении на входе 3 бара.Как видно из , рис. 4 , в то время как с пикоустройством наблюдалось несколько более сильное затухание потока, общее затухание потока было минимальным для двух устройств, что демонстрирует отсутствие значительного загрязнения мембраны при высокой плотности нагрузки.

Характеристика мембранных адсорберов с использованием модельных систем

Хроматографические среды обычно характеризуют с использованием модельных молекул, с динамической связывающей способностью и удалением примесей, о которых сообщают при определенных условиях процесса.Динамическую связывающую способность для Sartobind STIC-PA определяли с использованием бычьего сывороточного альбумина (BSA) и ДНК, а очищение от примесей оценивали с использованием ДНК, эндотоксина и бактериофага.

Динамическая связывающая способность: Динамическая связывающая способность при 10% прорыва была измерена для капсул Sartobind pico, Sartobind nano и Sartobind SingleSep 10 дюймов с использованием модельных систем BSA и ДНК. Все устройства были собраны с мембранами STIC-PA Кривые проскока для трех устройств показаны на рисунках 5, и , 6, для БСА и ДНК, соответственно.Кривые проскока аналогичны для всех устройств, что свидетельствует о постоянном распределении потока и эффективном использовании участков связывания мембраны в трех масштабах. Таблица II показывает средние значения динамической связывающей способности BSA и ДНК для нескольких устройств Sartobind pico, nano и 10 дюймов. При 10% -ном разрыве разница в динамической связывающей способности для всех трех устройств была незначительной. Последовательная динамическая связывающая способность с BSA а DNA поддерживает линейную масштабируемость от 0.Пикоустройство с осевым потоком 08 мл на 10-дюймовую капсулу SingleSep с радиальным потоком 180 мл.

Удаление бактериофага: Клиренс от патогенов оценивался с использованием бактериофага ΦX174, который служит заменителем минутного вируса мыши (MMV), который обычно используется в качестве модельный вирус для исследований по валидации вирусов. И ΦX174 (диаметр 26-33 нм), и MMV (диаметр 20 нм) представляют собой небольшие ДНК-вирусы без оболочки с изоэлектрической точкой около 6,7–7,0 и 6,2 соответственно (13). При pH> 7, как ΦX174, так и MMV в основном заряжены отрицательно и, как ожидается, будут связываться с положительно заряженными хроматографическими мембранами AEX, что приводит к их удалению из белкового сырья за счет электростатических взаимодействий. Чтобы сравнить зазор между Sartobind pico и Sartobind nano, было загружено такое же отношение ΦX174 к объему мембраны. Капсулы в технологическом масштабе не тестировались из-за большого количества необходимого фагового материала. С помощью каждого пико- и наноустройства собирали две проточные фракции, и LRV оценивали путем сравнения титров фагов фракций с загрузочным раствором. Как показано в Таблице III , аналогичные LRV были получены при нагрузке 100 и 150 МВ фагового буфера, демонстрируя линейную масштабируемость между устройствами.

Удаление эндотоксина: Эндотоксины — это липополисахариды, обнаруженные во внешней мембране различных грамотрицательных бактерий, могут присутствовать в различных формах мицелл и везикул и обычно имеют сильно отрицательный заряд. Из-за их способности вызывать иммуногенные реакции у людей, эндотоксины должны быть удалены до уровня <0,25 единиц эндотоксина на миллилитр (ЕС / мл), где ЕС - это единица измерения активности эндотоксина ( USP <29>). Таблица IV показывает результаты удаления эндотоксина с помощью пико- и наноустройств Sartobind при pH 7,3 в буфере, содержащем 150 мМ хлорида натрия. Концентрация эндотоксина в загрузке составляла 108 EU / мл, что значительно выше, чем концентрация эндотоксина, обычно обнаруживаемая в любых производственных бассейнах. Три фракции были собраны из потока при загрузочных объемах 50, 100 и 150 МВ. Все проточные фракции имели концентрацию эндотоксина ниже предела обнаружения 0.012 EU / мл, что приводит к LRV> 3,96, за исключением одной фракции при 50 MV с пикоустройством. Однако последующие фракции при более высоких объемах загрузки с тем же пикоустройством дали LRV> 3,96, что позволяет предположить, что аномальные показания при 50 МВ, вероятно, были вызваны ошибкой анализа или загрязнением образца. Основываясь на испытанных объемах нагрузки, общее количество удаленных эндотоксинов составило> 1296 ЕС для пико и> 16200 ЕС для наноустройства. Значительно большее количество эндотоксина потребуется в нагрузке для насыщения мембраны молекулами эндотоксина, чтобы определить и сравнить кривые прорыва как для пико-, так и для наноустройств.

Производительность Sartobind pico с промышленно значимым исходным потоком mAb

В процессе очистки mAb хроматография AEX обычно работает в проточном режиме для связывания следовых уровней примесей, таких как ДНК, предполагаемые вирусы, эндотоксины и организм хозяина. клеточные белки, в то время как продукт mAb протекает через них. Нагрузочная способность указывается как масса продукта, загруженного на единицу объема хроматографической мембраны (кг мАт / л мембраны), так что уровень чистоты в пуле продукта является приемлемым.Чтобы оценить производительность с промышленно значимым потоком сырья, как пико, так и наноустройства загружали внутрипроизводственным пулом mAb после стадии протеин А и катионообменной хроматографии. Впоследствии уровни CHOP контролировались в проточном потоке как функция плотности загрузки. Устройства загружали с плотностью загрузки 10 кг / л при двух различных условиях раствора (pH 7,0 и 8,0 при 11 мСм / см). Зазор CHOP как функция плотности нагрузки показан на Рис. 7. Сравнимый зазор CHOP был получен с пико и наноустройством в обоих условиях раствора с использованием промышленно значимого исходного материала mAb, что позволяет предположить, что пико Sartobind масштабируется до Sartobind nano. устройство.Кроме того, при pH 7,0 и 11 мСм / см грузоподъемность ≥ 10 кг / л может быть достигнута при уровнях CHOP в бассейне <10 ppm.

Результаты очистки CHOP согласуются с более ранними данными, где наблюдалась сопоставимая способность к динамическому связыванию BSA и ДНК между пико, нано и 10-дюймовыми устройствами масштаба процесса. Сопоставимый клиренс эндотоксина и бактериофага дополнительно продемонстрировал масштабируемость Sartobind pico до Sartobind nano

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В литературе хорошо задокументировано, что мембранные адсорберы AEX являются привлекательной альтернативой колонкам для полирования в проточном режиме.Благодаря своим гидродинамическим преимуществам, с помощью мембранной хроматографии можно достичь несущей способности мембраны более 10 кг / л. Такая высокая плотность загрузки требует значительного количества белкового сырья для разработки и проверки процесса, что может быть непомерно дорогостоящим. Чтобы преодолеть это ограничение, а также снизить стоимость валидации, особенно для исследований вирусных пиковых значений, было разработано сверхмасштабируемое устройство Sartobind pico с объемом мембраны 0,08 мл. Используя модельные молекулы и промышленно релевантное сырье для моноклональных антител, Sartobind pico сравнивали с существующим коммерческим устройством Sartobind nano с уменьшенным масштабом.Кривые проскока BSA и ДНК, данные CHOP, бактериофага и клиренса эндотоксина демонстрируют масштабируемость Sartobind pico до Sartobind nano. Новое пико-устройство с уменьшенным масштабом упростит разработку приложений для проточной полировки рекомбинантных белков и моноклональных антител за счет сокращения потребления образцов в 10 раз и обеспечения значительной экономии затрат на исследования характеристик процесса и валидацию вирусов.

Натали Фрау, доктор философии * , старший научный сотрудник в области технологических процессов НИОКР в Sartorius Stedim North America, Богемия, штат Нью-Йорк; Мартин Лейтхольд, доктор философии , ученый, занимающийся разработкой продукции НИОКР в Sartorius Stedim Biotech, Геттинген, Германия; Амит Мехта, доктор философии , старший инженер по разработке систем очистки, а Коме (Кевин) Шомглин, доктор философии , старший научный сотрудник по разработке очистки в Genentech, Южный Сан-Франциско, Калифорния; и Рене Фабер, доктор философии , вице-президент по технологическим процессам исследований и разработок в Sartorius Stedim, Северная Америка, Богемия, штат Нью-Йорк.* Кому следует направлять корреспонденцию, [email protected]

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. J.X. Zhou and T. Tressel, Biotechnol. Прог. 22 , 341–349 (2006).

2. J. X. Zhou et al., J. Chromatogr. А 2006, 1134 , 66–73.

3. J. Glynn et al., «Downstream Procecessing 2010», дополнение к Biopharm Int. 22 , s16 – s20 (2009 г.).

4. А. Арунакумари, Дж. Ван и Г.Феррейра, «Достижения в области технологической хроматографии», приложение к Biopharm Int . 22 s36 – s40 (2007 г.).

5. А. Арунакумари, Дж. Ван и Дж. Феррейра, Дополнение «Downstream Procecessing 2010» к Biopharm Int . 22 s22 – s26 (2009 г.).

6. A. Mehta et al., «SBE Supplement – ​​Bioprocessing», приложение к Chemical Engineering Progress 104 , 14–20 (2008).

7. N. Fraud, Bioprocessing J. 7 , 34–37 (2008).

8. А. Пастор, М. Хираи и С. Фишер-Фрюхольц, презентация на GVC / Dechema (Оснабрюк, Германия, май 2007 г.).

9. У. Готтшалк, Pharma Focus Asia 7 , 60–65 (2008).

10. J. Zhou et al., Biotechnol. Bioeng , 100 , 488–496 (2008).

11. Sartorius Stedim Biotech GMbH, «Увеличение масштаба с помощью Sartobind SingleSep», Примечание по применению, SL-4042-e07081.

12. R. Faber, Y. Yang, U. Gottschalk, Biopharm Int. 22 (10), 11–14 (2009).

13. D. M. Strauss et al., Biotechnol. Bioeng . 104 , 371–380 (2009).

% PDF-1.4 % 235 0 объект > эндобдж xref 235 96 0000000016 00000 н. 0000002941 00000 н. 0000003100 00000 н. 0000003835 00000 н. 0000003974 00000 н. 0000004575 00000 н. 0000004816 00000 н. 0000005416 00000 н. 0000005443 00000 п. 0000005702 00000 н. 0000006213 00000 н. 0000006568 00000 н. 0000009744 00000 н. 0000009962 00000 н. 0000010513 00000 п. 0000010585 00000 п. 0000010697 00000 п. 0000010811 00000 п. 0000011339 00000 п. 0000012573 00000 п. 0000013730 00000 п. 0000013932 00000 п. 0000015207 00000 п. 0000015580 00000 п. 0000015876 00000 п. 0000016146 00000 п. 0000016695 00000 п. 0000017092 00000 п. 0000017226 00000 п. 0000018514 00000 п. 0000018810 00000 п. 0000022588 00000 п. 0000022708 00000 п. 0000023905 00000 п. 0000024190 00000 п. 0000024552 00000 п. 0000024953 00000 п. 0000025572 00000 п. 0000025789 00000 п. 0000025964 00000 п. 0000026214 00000 п. 0000026440 00000 п. 0000026572 00000 п. 0000026686 00000 п. 0000027917 00000 н. 0000029048 00000 н. 0000029896 00000 н. 0000030575 00000 п. 0000031419 00000 п. 0000031489 00000 п. 0000031569 00000 п. 0000038283 00000 п. 0000038529 00000 п. 0000038690 00000 п. 0000038963 00000 п. 0000055804 00000 п. 0000055874 00000 п. 0000055975 00000 п. 0000056318 00000 п. 0000056722 00000 п. 0000079825 00000 п. 0000080068 00000 п. 0000080151 00000 п. 0000080206 00000 п. 0000080320 00000 п. 0000080347 00000 п. 0000080644 00000 п. 0000080767 00000 п. 0000082405 00000 п. 0000082688 00000 п.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *