非均相物系的分离PPT课件

以某种多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中 的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而 实现固液分离的单元操作。
➢过滤介质: 过滤采用的多孔物质； ➢滤浆: 所处理的悬浮液； ➢滤液: 通过多孔通道的液体； ➢滤饼或滤渣: 被截留的固体物质。
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滤浆(slurry)： 原悬浮液。
滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
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非均相物系的分离方法：
由于非均相物的两相间的密度等物理特性差异较大， 因此常采用机械方法进行分离。按两相运动方式的不 同，机械分离大致分为沉降和过滤两种操作。
均相物系的分离：
通常先造成一个两相物系，再用机械分离的方法分 离，如蒸馏，萃取等。
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第二节 过 滤
一、过滤操作的基本概念
1 过滤(filtration)
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依照第一章中非圆形管的当量直径定义，当量直径为：
de 4水力半径 4润 管湿 道周 截边 面长 积
式中 de——床层流道的当量直径，m 故对颗粒床层直径应可写出：
de 润 流湿 道周 截边 面 流 流 长 积道 道长 长度 度
流道容积 de 流道表面 (1积 )a
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滤液通过饼层的流动常属于滞流流型，可以仿照圆管内滞流 流动的泊稷叶公式(哈根方程)来描述滤液通过滤饼的流动，则 滤液通过饼床层的流速与压强降的关系为：
助滤剂的基本要求：
1、能形成多孔饼层的刚性颗粒，使滤饼有良好的渗透性及 较低的流体阻力。 2、具有化学稳定性。
3、在操作压强范围内具有不可压缩性。
常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。
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二、过滤的基本理论
1 滤液通过饼层的流动
dp
de
对于颗粒层中不规则的通道，可以简化成由一组当量直径
为de的细管，而细管的当量直径可由床层的空隙率和颗粒的
➢多孔固体介质
这类介质具有很多细微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。 多用于含少量细微颗粒的悬浮液，如白酒等的精滤。
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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）有足够的强度； （3）耐腐蚀性和耐热性； （4）孔道大小适当，能发生架桥现象。
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4 滤饼的压缩性和助滤剂
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。
不可压缩滤饼：若颗粒由不易变形的坚硬固体组成，则当
压强差增大时，滤饼的结构不发生明显变化，单位厚度滤饼 的流动阻力可视作恒定，这类滤饼称为不可压缩滤饼。
比表面积来计算。
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2 颗粒床层的特性
颗粒床层的特性可用空隙率、当量直径等物理量来描述。
空隙率：单位体积床层中的空隙体积称为空隙率。
床层空隙体积
床层总体积
式中 ε——床层的空隙率，m3/m3。
比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积称为比表面积。
颗粒表面积 a 颗粒体积
式中 α——颗粒的比表面，m2/m3。
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
过滤操作示意图 (滤饼过滤)
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2 过滤方式
过滤的操作基本方式有两种：滤饼过滤和深层过滤。
2.1 滤饼过滤(cake filtratiห้องสมุดไป่ตู้n)：饼层过滤
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，而非过滤介质。
第三章 非均相物系的分离
重点：过滤和沉降的基本理论、基本方程 难点：过滤基本方程的应用、过滤设备
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整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
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第一节 概述
自然界的混合物分为两大类：
均相物系(honogeneous system): 均相混合物。物系内部
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架桥现象
注意：所选过滤介质的孔道尺寸一定要使“架桥现象”能够
过发生。
饼层过滤适于处理固体含量较高的悬浮液。
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2.2 深层过滤(deep bed filtration)：深床过滤
➢特点：颗粒(粒子)沉积于介质内部。
➢过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。
➢过滤介质：堆积较厚的粒状床层。
➢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。
分散相： 分散物质。在非均相物系中，处于分散状 态的物质。 连续相： 分散介质。包围着分散物质而处于连续状 态的流体。
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非均相物系的分离原理：
根据两相物理性质(如密度等)的不同而进行的分离。
非均相物系分离的理论基础：
要实现分离，必须使分散相和连续相之间发生相对 运动。因此，非均相物系的分离操作遵循流体力学的 基本规律。
FAp3d22lu
u1
de2 (pc )
L
式中 u1 —滤液在床层孔道中的流速，m/s； L —床层厚度，m, Δpc —滤液通过滤饼层的压强降，pa；
阻力与压强降成正比，因此可认为上式表达了过滤操作中 滤液流速与阻力的关系。
可压缩滤饼：若滤饼为胶体物质时，当压强差增大时，滤
饼则被压紧，使单位厚度滤饼的流动阻力增大，此类滤饼称 为可压缩滤饼。
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助滤剂：对于可压缩滤饼，为了使过滤顺利进行，可以将
质地坚硬而能形成疏松滤饼的另一种固体颗粒混入悬浮液或 预涂于过滤介质上，以形成疏松饼层，使得滤液畅流，该种 颗粒状物质就称为助滤剂。
各处均匀且无相界面。如溶液和混合气体都是均相物系。
非均相物系(non-honogeneous system): 非均相混合物。
物系内部有隔开不同相的界面存在，且界面两侧的物料性质有 显著差异。如：悬浮液、乳浊液、泡沫液属于液态非均相物系， 含尘气体、含雾气体属于气态非均相物系。
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非均相物系由分散相和连续相组成
➢应用：适于处理生产能力大而悬浮液中 颗粒小而且含量少的场合，如水处理和酒 的过滤。
深层过滤
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3 过滤介质
过滤介质的分类：
➢织物介质(又称滤布)
由棉、毛、麻、丝等天然纤维及合成纤维制成的织物，以 及玻璃丝、金属丝等织成的网；
➢堆积介质
由各种固体颗粒（细砂、硅藻土等）堆积而成， 多用于 深床过滤；