过滤实验

华南农业大学

过滤实验

一、实验目的

1. 了解板框过滤机的构造、流程和操作方法。

2. 测定某一压力下过滤方程中的过滤常数K 、q e 、τe

值，增进对过滤理论

的理解。

3. 测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。

二、基本原理

恒压过滤是在恒定压力下，使悬浮液中的液体通过介质（称为滤液），而固体粒子被介质截留，形成滤饼，从而达到液—固分离目的的操作。过滤速度由过滤介质两侧的压差及过滤阻力决定。因为过滤过程滤渣厚度不断增加，过滤阻力亦不断增大，故恒压过滤速度随过滤时间而降低。当过滤介质阻力及滤饼阻力均应计入时，恒压过滤方程如下：

（1）

式中：V —在τ时间内获得的滤液量，m 3；

V e —虚拟滤液体积，它是形成相当于滤布阻力的一层滤渣时，应得到的滤液

量，m 3；

A —过滤面积，m 2; K —过滤常数，m 2/s ； τ—过滤时间，s ；

)()(22e e ττKA V V +=+

τe —相当于得到滤液V e 的过滤时间，s 。 式（1）中也可写成如下形式：

（2）

式中，q=V/A ，是过滤时间为τ时，单位过滤面积的滤液量，m 3/m 2； q e = V e /A ，为单位过滤面积上的当量过滤量，m 3/m 2。 1、过滤常数K 、q e 、τe 的测定方法 将式（2）微分，得：

（3） 式（3）为一直线，以

对q 在普遍坐标纸上标绘，可得一直线。直线斜率为2/K ，截距为，便可求得K 、q e 、τe 。但难以测得，实际可用Δτ/Δq 代替。

即

（4） 因此，只需在恒压下进行过滤实验，测取一系列的Δτ、Δq 值，然后以

为纵坐标，以q 为横坐标（q 取各时间间隔的平均值）作图，即可得到一直线。这

直线的斜率为2/K ，截距为，进而可算出K 、q e 的值；再以q=0，τ=0代入

式（2），即可求得τe 。

2、洗涤速率与最终过滤速率的测定

在一定压力下洗涤速率是恒定不变的。因此它的测定比较容易可以在水基流出正常后开始计量，计量多少可根据需要决定。洗涤速率为单位时间所得的洗液量。显然：

)()(2e e ττK q q +=+τKd dq q q e =+)(2e q K

q K dq τd 2

2+=dq

τ

d e q K 2dq τ

d e q K

q K q τ2

2ΔΔ+=q

τ

ΔΔe q K 2

w τ

d dV

)(

= （5） 式中：V w —洗液量，m 3；

τw —洗涤时间，s 。

根据恒压过滤方程，可得恒压过滤方程的最终过滤速率为： = （6） 式中：V —整个过滤时间内所得的滤液总量；

Q —整个过滤时间内通过单位面积所得的滤液总量。

三、实验装置与流程

本实验装置GL200B 由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图1。

MgCO 3的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力料槽中，用压缩空气加以搅拌使MgCO 3不致沉降，同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力料槽上排空管中排出。

板框压滤机的结构尺寸：框厚度20mm ，每个框过滤面积0.0177m 2，框数2个。

空气压缩机规格型号：风量0.06m 3/min ，最大气压0.8MPa 。

图1 板框压滤机过滤流程

w τd dV )(

w

w τV

E τ

d dV

)(

E τd dV )()

(2)(22e e q q KA V V KA +=+

四、实验步骤

1、实验准备

（1）配料：在配料罐内配制含MgCO3 2%～3%Be的水悬浮液，MgCO3事先由天平称重，水位高度按标尺示意，桶身直径35mm。配制时，应将配料罐底部阀门关闭。

（2）搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适度开度），使MgCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。

（3）设定压力：分别打开进压力罐的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1MPa和0.2MPa。设定定值调节阀时，压力罐泄压阀可略开。建议第一次操作压力控制在0.1MPa（表压），第二次控制在0.2MPa（表压）。

（4）装板框：按板、框的钮数为1—2—3—2—1—2—3……的顺序排列好板框过滤机的板和框。正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布，以免漏液，然后用压紧螺杆压紧板和框。

（5）灌清水：向清水罐通入自来水，液面达视镜2/3高度左右。灌清水时，应将安全阀处的泄压阀打开。

（6）灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动由配料桶流入压力罐至其视镜1/2～2/3处，关闭进料阀门。

2、过滤过程

（1）鼓泡：通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。

（2）过滤：将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清夜出口球阀。此时，压力表指示过滤压力，清夜出口流出滤液。

每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，开始用秒表记录时间，计量筒中液面升至600ml记录一次时间，使时间不至于中断。即每次ΔV取