恒压过滤常数

恒压过滤常数的测定

姓名：王丽 班级：应化11001 序号：15 指导教师：吴洪特 一.实验目的及任务

Ⅰ.熟悉板框压滤机的构造和操作方法 Ⅱ.通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论

Ⅲ.学会测定过滤常数K 、e q 、e τ及压缩性指数s 的方法

Ⅳ.了解操作压力对过滤速率的影响，掌握过滤问题的简化工程处理方法。 二．基本原理

过滤式以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层的厚度不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断降低。

影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还与滤饼和悬浮液的性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力有关。

过滤速率基本方程式 )

('12e s

V V r p d dV +∆A =

-υμτ （1） 式中 V ————时间内的滤液量，m 3； τ————过滤时间，s ； p ∆————过滤压降，Pa ；

μ————过滤粘度，Pa.s ；

A ————过滤面积，m 2；

s ————滤饼压缩性指数，量纲一，一般s=0-1，对不可压缩滤饼，s=0； 'r ————单位压强差下的比阻，1/ m 2；

υ————滤饼体积与相应滤液体积之比，量纲； e V ————虚拟滤液体积，m 3；

恒压过滤时，令s s k r p --∆P =∆=

112'2K υμ，A

V

q =，V V q e e =，对式（1）积分得 )()(2

e e K q q ττ+=+ （2）

式中 q ———单位过滤面积的滤液体积，m 3/ m 2; e q ———单位过滤面积的虚拟滤液体积，m 3/ m 2; e τ———虚拟过滤时间，s;

K ———滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定，m 2/s ；

K 、e q 、e τ————三者总称为过滤常数，利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先知道K 、e q 、e τ，而这三个过滤常数需要由实验测定。

对式（2）微分得

K

22e

q K q dq d +=τ （3） 用q ∆∆τ代替

dq

d τ

，得 K q K q q e 22+=∆∆τ （4） 将q ∆∆τ对q 标绘（q 取个时间间隔内的平均值），在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔i τ∆,和对应的滤液量体积i V ∆，可计算出一系列i i q ∆∆τ、i q 。在直角坐标中绘制q q ～∆∆τ的函数关系，得一直线，如图4-6所示。斜率为b a K =2，截

距为c K q e =2,可求得K 和e q ，在根据K q e e 2

=τ，可得e τ。

改变过滤压差p ∆，可测得不同的K 值，由K 的定义式对两边取对数得： )2lg()lg()1(lg k p s K +∆-= (5)

在实验压差范围内，若k 为常数，则)lg(lg p K ∆～的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为（1-s ）,可得滤饼压缩性指数s ，进而确定物料特性常数k 。 三．实验装置与流程 （1）实验装置

本实验装置是由空压机、配料槽、搅拌釜、板框过滤机等组成，其流程示意图如下图。

图 1 板框过滤实验带控制点的工艺流程图

（2）实验流程

CaCO 3的悬浮液在配料槽内配制一定浓度后，用泵抽入搅拌釜中，开搅拌使CaCO 3不致降沉；开空压机，控制系统压力恒定，利用压缩空气的压力将滤浆送入板框过滤机过滤，滤液流入烧杯计量。实验毕，系统压力从原料液搅拌釜上的放空阀排除。 四．实验步骤 （1）过滤实验

1）配制含CaCO 31%～5%（wt%）的水悬浮液，用泵抽入原料釜，关闭进料阀门，开釜底阀，用泵使料液循环，同时开搅拌，使CaCO 3悬浮液搅拌均匀。

2)关泵。开启空压机，将压缩空气通入搅拌釜。

3）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，不要起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。

4）调节搅拌釜的压力到需要的值。主要依靠控制面板对付压力进行设定，由压力传感器对空压机进行自动调节。

5）最大压力不要超过0.3MPa ，要考虑各个压力的分布，从低压过滤开始做实验较好。 6）每次做实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次τ∆取10s ，然后记录相应的滤液量W ∆。

7）待滤渣装满框时即可停止过滤（以滤液量显著减少到一滴一滴地流出为准）

8）每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内。实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布，滤板应当用刷子刷洗。 五．实验数据及处理

过滤面积：A=2

0216.0m 料液温度：t=18℃

kPa p 40=时实验数据

以Δτ/Δq 对作图得：

△t /△q ×103/(s /m )

平均q /(m 3/m 2)

Δτ/Δq ~曲线

得到

9.6398.18581+⨯=∆∆q q τ 则 9.6392=K q e 8.185812

=K

得 120001076.08

.185812

-⋅==

s m K

2303443.0-⋅=m m

q e 因为 K q e e 2

=τ 得s s e 017.110001076

.003443.02

==

τ

过滤面积：A=2

0216.0m 料液温度：t=18℃

kPa p 70=时实验数据