板框式洗涤压滤机

板框式洗涤压滤机作者Eustace A. Alliott 翻译沈树雅压滤机中的洗涤系统是采用了一种技术，从仍然保留有固体颗粒的混合物中提取有价值的溶液，或者在粘性溶液中从溶解了的混合物中分离有用的颗粒。

在某种特殊情况下可能需要这两种要求结合起来。

第一种情况经常需要避免稀释而这可能在第二种情况下不是那么的重要，并且存在着一些质疑，即一些稀溶液通过洗涤液吸收其它的物质的效果是不明显的。

所以基于以上的情况我的观点是用洗涤的最小量得到所需要的结果，而首要条件是在适当的物理条件下滤饼是均匀的，同时每一步骤都应该以均匀的速率洗涤。

本文提出了需要考虑的：（1）一些物理因素影响洗涤；（2）各种各样的机械用具影响它；（3）一些实践或者试验结果。

影响洗涤的物理因素通过滤饼的洗涤水流当然会出现，作为一个实验事实，大概许多种情况都会出现毛细管现象。

流量与滤饼厚度成反比，而非常接近于与压力成正比。

这个比例受在压力下过滤颗粒变形或者破碎的影响，而在洗涤的过程中当滤饼的物理条件改变可能减少毛细管通道的区域。

很难表明流量与管子直径的四次幂成反比，而且不应该忘记的是这些通道不是像理论计算的是直的，而是相当复杂的。

尽管如此，观察的事实是随着毛细孔减小流动速率明显快速的降低，并且与粘性成比例。

名义上，废液由通过等体积洗液中的微粒之间的小孔流过的过滤母液组成，在废液很少或几乎没有洗液。

如此完美的情况甚至在理论上都是很难得到的，当各种干扰因素发生，如下列最重要的几个：1—吸收2—毛细扩散3—形成化学混合物4—在电解液移动中形成的胶体吸附：吸附是在表面分子力作用下在固夜层之间的分界面发生的可溶物的不平衡分布，在许多情况下，大量的可溶物仍然保留在薄膜的表面，而没有通过过滤的流体。

出现这种情况只有在问题中的可溶物有可能减少表面分子间的作用力，数量仍然是平衡的与下面方程式表示的周围液体的浓度这里S是被W吸附的可溶物质的重量，C是完全吸附以后充满洗涤液的体积浓度，K 和n是常数，n不小于一。

吸附作用是与边界的表面积成比例的，而且是最重要的在微细结构和凝胶状沉淀，滤饼微孔是高度多孔渗水的。

它的大体的趋向是增加所需要的洗涤液的比例，而减少残留的可溶物的量，通常比稀释的洗涤液产生的更慢。

当后面通过滤饼的液体在层与层之间轻松的流动，能得到在平衡状态下每一层滤饼表面留下吸附的可溶物的浓度。

从而画出一组曲线是关于后面一层的吸附物质和洗涤液的浓度，浓度的值从进口处到出口处又零上升取决于洗液的量和滤饼的厚度。

图1 简单的洗涤系统在管板式换热器为了理解后面因素的作用，让我们考虑一下滤饼的任意薄层。

很显然洗涤液的浓度将降到最初平衡浓度，即最初母液的浓度在吸附可溶物之前有一点减少。

因此它们能够从以后的层中进一步的移除一部分杂质，不再需要额外洗涤。

从上一层产生的渣质再次从第三层中移除，第四层也是如此，在整个洗涤的过程中每一层需要比上一层更少的额外增加量。

很显然厚点的滤饼比薄点的需要更少量的洗涤液，但是尽管考虑了第一次增加的厚度，如果厚度进一步增加滤液也不会以同等速率增加，同时必须记住非常厚的滤饼在实际中不是总能行得通的，因为水流的速率会减少除非它的渗透性相当好。

尽管如此，洗涤液可能在连续操作中被分级和应用，以一个不太超过起始浓溶液的浓度开始，接下来的是用稀点的溶液，最后通过一小部分纯的洗涤液完成。

这个稀溶液流入下一部分的量迫使成最小值，即使吸附作用是很大的。

图2 在隐藏式板式压滤机中的彻底洗涤毛细管扩散：母液的吸附通过毛细管扩散进入充满滤饼颗粒的小孔中。

在这种情况下，洗涤液不得不在母液移除开始之前变稀，而影响可能相当大的时间因素，也被考虑在研究的范围之内。

在这种情况下，可能在平衡之前的几个星期需要准备碘溶液和木炭。

如果出现比这些吸附更复杂的那么影响是相似的，只是需要额外的洗涤液和更长的洗涤时间。

图3 在进料和洗涤通道有外部耳状物和橡胶连接环的板化学结合：此外，通过化学结合以后可溶物仍然保留在有过滤颗粒的溶液中，这些混合物是稳定的只有当流体的浓度超过临界浓度。

没有可溶物将被带走直到稀释洗涤液到临界浓度，这将一直维持到所有不稳定混合物都被冲走。

这些情况经常发生在精细化学品生产中，尤其是像酯这样的结构组织是独立的物质的生产，当残留可溶物的量变化时需要额外的洗涤，与临界浓度成反比。

胶质构成：许多沉淀物只有在合适的电解质中才会保持在凝结状态，当这些沉淀物移动的时候会恢复到更细微的结构或者甚至消失。

因此，当洗涤液进入一块自然的滤饼中然后冲走电解质，滤饼的进口面变成高度凝胶状且不能渗透。

如果洗涤液没有成功穿透深层滤饼，它会遇到更高含量的电解质，同时电解质的含量增加直到积聚再次形成凝结物，阻塞滤饼的小孔使其仍然不能透水。

如果洗涤一直进行，进一步出现一种叫反絮凝的物质，然后循环直到沉淀物在挤压的作用下最终通过滤布排出。

在这个阶段将洗涤液浓度分级的处理有一个特别的优点，作为流入的洗涤液总是包含一些电解质，这些电解质没有完全从第一层流出在大多数从后面的层流出之前，后面的洗涤可能更完全而且不会出现反絮凝。

因此比其他方法更能得到纯滤饼，而且消耗的洗涤液和花费的时间更合理。

质量控制颗粒的大小：应该明确指出为了避免由于表面作用遇到的问题，沉淀物不应该是太精细的颗粒，滤饼的小孔可能相当大来允许水流通过。

作为一个粗略的导向，可能以2μ作为颗粒大小的极限，极限颗粒之上洗涤经常相对容易，而在极限之下出现麻烦的限制条件。

在这种情况下，不应忽视较小的沉淀颗粒比起大的颗粒更可溶，而且通过延长与母液接触吸收的时间更可能控制沉淀的质量。

小的颗粒慢慢消失而大颗粒会增加。

用户有一个宝贵的人工控制手段，常常被人忽视，但是比最完美的机械设备有更好的效果。

在这一点上的不同程度的注意不可能在各种工作状况下用不同类型的颗粒得到的相似结果。

图4 A 进料口；B 洗涤水进口；C 空气出口（当洗涤水出现的时候应该尽快关闭）；D 洗涤水出口；E 过滤物出口（当洗涤的时候所有的出口关闭E应该关闭）从矿石和泥土中提取可溶性物质磨削是有利的，因为它允许自由流出残液，这些残液应该在流体被压入压榨机之前进入溶液。

仍然希望避免形成更精细的粘液，延长沸腾是有效在过滤和洗涤过程中可以将颗粒带入合适的条件。

温度：不应该忽视当需要的时候经常希望增加温度，通过升高温度粘度明显减少，允许更迅速的流动，而吸附通常是下降的。

图5 运用外部接线片的完全洗涤洗涤方法我们现在的问题是对于滤饼哪种洗涤方法是最合适的。

各种机械干扰有可能在同一时间出现问题。

简单洗涤：最简单的方法，称作“简单清洗”（图1），是用流入通道吸收洗涤水。

为了得到最好的结果滤饼不应该是完全成型，而是留下不完全的空心，可以流过洗涤液，排出未过滤的液体而它自己流过滤饼的每一层的表面。

各种使用者都说他们能得到满意的结果即使滤饼是实心的情况，但很显然，在这种情况下，有可能有各种不稳定的结果，因为当流过滤饼的任意位置将产生抵抗洗涤的抗性，洗涤液很容易从进口处附近泄漏。

这里滤饼没有完全形成，洗涤液能自由进出各个部分，在过滤过程中为了平衡滤饼所有部分的抗性也有一个自动的趋势。

尽管有这样一个趋向，但它不这样做，除非是有利的条件才会必需依照它完全过滤，滤饼的两部分在任一点上尽快的接触，然后它就不再存在了。

不幸的是，与这种洗涤方法相关的问题上存在缺点。

必须注意的是一定量一定浓度的液体流入压滤机中，浪费了空间和挤压量而且需要更多的劳动力比只是图6 连接外部边缘的方法形成一块牢固的滤饼。

因此，这种方法经常用在很难形成坚实滤饼的材料。

它也是一个有用的备用，如果当没有特殊结构的压滤机又必需洗涤的时候。

流如通道的位置对这种方法的影响非常小，但是进口的底部允许残留的浓溶液在流入洗涤液之前从压滤机中排除，尽管可能会稀释，而且小室也可能在开机器之前彻底排尽。

这可能是压缩空气的作用，如果是的话，当材料慢慢沉淀的时候进口底部的端口也会被阻塞。

完全洗涤：另一种方法是强迫洗涤液正好从滤饼的一端流向另一端，而这种方法可能被称作“完全洗涤”（图2）。

最简单的形式中在压力机的边缘有一个洗涤液进入通道，这些通道是用端口连接在交替板的作用表面。

在开始洗涤之前，洗涤液进口的开关是关闭的，而中间的那些是开着的。

而滤液必需通过滤饼和滤布的进入中间的板，在那里它通过阀门排除。

可以看出，在这种情况下完全形成滤饼是必要的。

这种方法的一个严重的缺陷是，大量的运用旧式的机器正在变的过时，空气可能被困在压滤机表面，或者在过滤结束之后从压滤机的阀门漏出。

这不能经常通过连接处泄漏特别是当洗涤压力不是很高的情况。

因此洗涤液防止从滤饼的上层部分穿过。

避免这种问题的一种方法是在每一个小室的顶部提供一个空气出口阀门。

这种方法也应用在现代压力机中（图3）。

但是仍然有缺陷，在某些情况下将会导致不均匀的洗涤：即洗涤液仍然能够在已经通过滤饼之后从阀门直接排出而不必在与进口类似的地方的后面形成水墙。

这意味着在滤饼的底部有一个不平衡的水流压力可能导致不适当量的洗涤液流过这一点。

当理解这些以后在某些情况下渴望的洗涤的总量只是可以看到的，这可能是一个严重的因素。

此外还必须牢记的是，虽然凹版槽式的比板框式的需要更少的劳力，但它们在洗涤目的上次于后者，因为滤饼的边缘厚度薄于残留的部分，允许更快的洗涤流速，需要混合洗涤。

此外，在滤板，流入通道必然是在板边缘之内，而且几乎在所有的情况下进口是在滤饼本身内部。

没有特别的原因关于洗涤液应该在进口通道中通过材料的中心如果滤饼是坚实，而如果它是软的话缩短现象将会发生。

怎样才能考虑所有的情况？最好的结果将会发生在保证下列条件下：1—机器必须是板框式的2—采取排空的方法3—洗涤液从压力机的顶部排出，因此滤饼进入洗涤室中除去任何不平衡的静压头图7 表示橡胶圈的连接的截面。

连接外部连接片的方法压滤机中，遵守所以这些条件可能被成为“完全清洗”型。

在普通的情况下洗涤进口被安排在压力机边缘的里面，底部角落和顶部角落分别被空气和出口通道的洗液占据。

洗涤液首先通过连接端口到达从滤布的后面隆起的交替板的过滤表面然后将空气排到空气通道，而这些通道只是用洗涤进口板连接。

当水从空气通道的出口阀门流出，后面的就关闭，然后洗涤液必须通过中间的板，在那里它上升溢出到洗涤出口通道同时也做为中间板流出的残余空气的流出通道。

图4表明这种方法应用于木质管板压滤机。

除了一个孔以外的所有孔，都在板的顶部，避免因收缩困难和简化调整滤布的单一化。

在所有可替代的设计方案中，孔都在木板的一侧，这将有利于维护和更新。

在铸铁压力机中，当遇到滤布不得不经常更换的情况，增加费用来使通道形成如图5所示的外部耳状物是值得的。

耳状物或外部凸耳的连接是通过滤布布套（图6），这是为孔提供相应的通道。