化工原理第三章过滤 ppt课件

滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
过滤操作示意图 (滤饼过滤)
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
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一、悬浮液的过滤
（一）两种过滤方式 1. 滤饼过滤 固体含量较高的悬浮液 滤饼过滤过程：
刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。 开始后：迅速发生“架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。 所以，在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，
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工业常用的过滤介质主要有
a) 织物介质：又称滤布，包括有棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝 和各种合成纤维制成的织物，以及金属丝织成的网能截留的粒径 的范围较宽，从几十μ m到1μ m。 优点：织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜， 是工业上应用最广泛的过滤介质。 b)多孔固体介质：如素烧陶瓷，烧结金属．塑料细粉粘成的多孔 塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细，阻力大，能截留1～ 3μ m的颗粒。 c) 堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织 的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。 d) 多孔膜：由高分子材料制成，膜很薄（几十μ m到200μ m）， 孔很小，可以分离小到0.05μ m的颗粒,应用多孔膜的过滤有超滤 和微滤。
求滤饼体积与滤液体积之比 。
解： (1)以1m3滤饼为基准。
固体： 体积0.5m3 质量1100kg， 1m3滤饼中
水：500kg 需要滤浆的质量为 1100 7913.7kg
0.139
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《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
生成的滤液质量为 7913.7-500-1100＝6313.7kg
应用：适于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少（颗 粒的体积百分数<0.1%) ，滤饼不为产品的场合,如水处理和酒的 过滤。
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(二）过滤介质
过滤介质的作用(滤饼过滤)：促使滤饼的形成，并支承滤饼。 过滤介质应具有如下性质： （1）多孔性，液体流过的阻力小； （2）孔道大小适当，能发生架桥现象； （3）有足够的机械强度,使用寿命长； （4）耐腐蚀性和耐热性 （5）价格便宜
而非过滤介质。
注意：所选过滤介质的孔道尺寸
一定要使“架桥现象”能够发生。
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架桥现象
2. 深层过滤
过滤介质：堆积较厚的粒状床层。
过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。
过滤原理：颗粒尺寸 介质通道尺寸， 颗粒通过细长而弯曲的孔道，靠静电和分 子的作用力附着在介质孔道上。
深层过滤
特点：颗粒(粒子)并不形成滤饼,沉积于介质内部。
助滤剂的组成：不可压缩的粉状或纤维状固体。
常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。
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（四）悬浮液量、固体量、滤液量与滤渣量的关系
总物料：悬浮液质量=滤渣量+滤液量 固体物料：悬浮液中固体量=滤渣中固体量
悬浮液
滤液，密度ρ ，体积 V
湿滤渣，密度ρc
液体 干渣，密度ρp
滤液量
悬浮液中所含液体量
克服滤饼压缩性的手段：
加入助滤剂
改变滤饼的结构
增加刚性
助滤剂的加入，可以增大滤饼的空隙率，对于所处理的悬浮液 颗粒比较细小而且粘度很大时，效果尤为明显。
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使用方法：
①混入悬浮液：助滤剂混入待滤的悬浮液一起过滤。
②预涂：预先制备只含助滤剂颗粒的悬浮液并先行过。 适用场合：以获得清洁滤液为目的才使用，当滤饼是产品时不能 使用助滤剂。 要求：作助滤剂的物质应能较好地悬浮于料液中，且颗粒大小合 适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质，以免污染 滤液。
第四节 过 滤
在某些场合，过滤是沉降的后继操作。 过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。
过滤：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道 而固体颗粒被截留下来， 从而实现固、液分离的操作。
实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力， 化工中应用最多的是压力过滤。
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滤浆(slurry)： 原悬浮液。
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物料衡算
对于指定的悬浮液，获得一定量的滤液必定形成相应量的 滤饼。悬浮液量、滤液量和滤饼量用以下的物料衡算式求出。
C—含1kg干滤渣的湿滤渣质量。即湿滤渣质量与干滤渣质量之比。
而 湿滤渣体积=干滤渣体积+液体体积
取含1kg干滤渣的湿滤渣为基准：
C 1 C 1
C P

Ρp:固体的密度 Ρc:湿滤渣的密度 Ρ:液体的密度
X—单位质量悬浮液中所含干滤渣质量。
kg干渣/ kg悬浮液
ω—得到1m3滤液所形成的干滤渣质量。 kg(干渣)/m3(滤液)
取1kg悬浮液为基准：

X
1 PPT课件 CX /
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湿滤渣质量与滤液体积的比值ωC
ωC——kg湿渣/m3滤液
湿滤渣体积与滤液体积的比值ｖ
C c
渣、干滤渣及滤液的密度分别为ρc=1400 kg/m3 ， ρp=2600kg/m3，ρ=1000kg/m3。 试求湿滤渣与其中所含干渣的质 量比?若1kg悬浮液中含固体颗粒0.04kg，试求与1m3滤液所对应 的干渣质量为多少？
解：(1) 由
C 1 C 1

C P

C 1 C 1 1400 2600 1000 所以 C=2.15kg(湿渣)/kg(干渣)
（2）已知 X=0.4 kg(干渣)/kg(悬浮液)
X 0.04 1000 43.8k g(干渣) / m3 (滤液)
1 CX 1 2.15 0.04
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例：已知某悬浮液中固相的质量分率为0.139，固相密度为 2200kg/m3，液相为水，每1m3滤饼中含500kg水，其余全为固相。
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（三）助滤剂
随着过滤的进行，滤饼的厚度增大，滤液的流动阻力亦逐渐增大， 导致滤饼两侧的压强差增大。滤饼的压缩性对压强差有较大影响。 滤饼分为可压缩滤饼和不可压缩滤饼。
不可压缩滤饼：某些悬浮液中的颗粒所形成的滤饼具有一定的刚 性，滤饼的空隙结构不会因为操作压差的增大而变形。 可压缩滤饼：滤饼因为操作压差的增大而发生不同程度的变形， 滤饼中的流动通道缩小，流动阻力增加。