第三章 化学助滤剂NEW
功能高分子材料-第三章-高分子分离膜..
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膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选 择渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新 型分离技术。
◆ 第四道：RO逆渗透系统 美国高科技的RO逆渗透膜，去 除重金属离子杂质，有效去除过滤性病毒及细菌等有害物 质：
◆ 第五道：后置活性炭系统 高密度活性炭（T33）提高和增 加活净水口感，使水质更加甘甜可口，补充人体所需微量 元素和矿物质。
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开发膜组件的几个基本要求：
◆ 适当均匀的流动，无静水区； ◆ 具有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳
分离的类型包括同种物质按不同大小尺寸的 分离；异种物质的分离；不同物质状态的分离等。
在化工单元操作中，常见的分离方法有筛分、 过滤、蒸馏、蒸发、重结晶、萃取、离心分离等。 然而，对于高层次的分离，如分子尺寸的分离、 生物体组分的分离等，采用常规的分离方法是难 以实现的，或达不到精度，或需要损耗极大的能 源而无实用价值。
纤维素酯类材料易受微生物侵蚀，pH值适应 范围较窄，不耐高温和某些有机溶剂或无机溶剂。 因此发展了非纤维素酯类（合成高分子类）膜。
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二、聚砜类
O
聚砜结构中的特征基团为 S
O
聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲 酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲 基亚砜等。
聚砜类树脂具有良好的化学、热学和水解 稳定性，强度也很高，pH值适应范围为1～13， 最高使用温度达120℃，抗氧化性和抗氯性都十 分优良。因此已成为重要的膜材料之一。
考研必备《化工原理》第三章：非均相混合物
(五) 助滤剂
当悬浮液中的颗粒很细时，过滤时 很容易堵死过滤介质的孔隙，或所形成 的滤饼在过滤的压力差作用下，孔隙很 小，阻力很大，使过滤困难。一般加入 助滤剂解决。 常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、 石棉、炭粉、纸浆粉
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二、过滤设备
( 一 ) 板框压滤机
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板框压滤机是间歇式压滤机中应 用最广泛的一种。 此机是由多块滤板和滤框交替排 列而组成。板和框都用一对支耳 架在一对横梁上，可用压紧装置 压紧或拉开。 为了组装时便于区分，在板和框 的边上作不同的标记，非洗涤板 以一钮记，框以两钮记，洗涤板 以三钮记。
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3. 过滤时当颗粒尺寸比 过滤介质孔径小时， 过滤开始会有部分颗 粒进入过滤介质孔道 里，迅速发生“架桥” 现象 4. 典型设备：板框压滤机 叶滤机 真空转筒过滤机 密闭加耙过滤机
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五、筛分
1．筛分分析：用一组泰勒制标准筛 分析出混合颗粒的粒径分布。 每英寸长度上的孔数为筛子的目数 相临筛号的筛孔的直径比 2
rm 称为过滤介质的比阻，是单位厚度过滤介 质的阻力，其数值等于粘度为1Pa· s的滤液以 1m/s的平均速度穿过厚度为1m的过滤介质所 需的压力降。 52
p 为滤液通过滤饼层的压力降 为滤液的粘度
Lm 过滤介质的厚度
为单位体积滤液可得滤饼体积
de 为毛细孔道的平均直径 Rm 为过滤介质阻力，是过滤介质比
可测得混合颗粒大小的粒度分布 进行筛分时，将若干个一系列的筛按筛孔大 小的次序从上到下叠起来，筛孔尺寸最大的 放在最上面，筛孔最小的筛放在最下面，它 的底下放一无孔的底盘。 把要进行筛分的混合颗粒放在最上面的一个筛 中，将整叠筛均衡地摇动，较小的颗粒通过各 17 个筛的筛孔依次往下落。
助留剂和助滤PPT课件
补丁－桥联机理特点
形成大而松散的絮聚体，抗剪切，絮聚作 用非常强
引起细小纤维间和纤维间的絮聚，细小纤 维的留着主要靠纤维交织层对细小纤维絮 聚体的截留作用
常引起纸张匀度的恶化 阳离子聚合物加在压力筛前，阴离子聚合
物尽量靠近流浆箱
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（2）阴离子微粒絮聚机理
CPAM/蒙脱石(Hydrocol)助留机理
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(a)未加助剂
(b) 加入CPAM
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(c) 加入CPAM后经历 剪切作 用
(d) 最后加入蒙脱石
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山东轻工业学院
CPAM/膨润土助留体系特点
CPAM先加在压力筛前且加入量较高 膨润土尽量靠近流浆箱加入，且需要良好的分
散 膨润土一般为钠基膨润土，锂基膨润土的效果
会更好，但成本高 提高纸料的留着率和滤水性能，匀度不恶化
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蒙脱石/(A)PAM (Organopol)
钠基蒙脱石 非离子或阴离子聚丙烯酰胺
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锂基蒙脱石类微粒助留体系
阳离子组分 锂基蒙脱石:锂蒙脱石的八面体层中的二价镁离
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（3）阴阳离子复合物助留体 系
阴阳离子聚合物发生离子配对中和反应，形成复合物。可在更宽的 加入量范围内引起纸料组分的絮聚，且复合物的电荷比例越接近其等电 点比例，引起有效絮聚的加入量范围越宽，颇似絮聚随聚合物分子量提 高时的情况。
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预先将特定的阴离子聚合物和 阳离子聚合物混和，形成庞大的 阴阳离子复合物，再加到纸料中， 阴阳离子复合物在纸料颗粒间产 生强烈的架桥作用，引起纸料的 絮聚而提高纸料留着率。
助滤剂新材料的原理
助滤剂新材料的原理
助滤剂是指在过滤过程中添加的一种材料，用来增加过滤效果或改善过滤条件。
助滤剂新材料通过不同的原理起到助滤的作用，常见的原理包括以下几种：
1. 凝聚沉降原理：助滤剂新材料可以通过与悬浮在液体中的微粒发生化学反应或吸附作用，将微粒聚集成较大的颗粒。
这些较大的颗粒由于重力作用而往下沉降，从而起到助滤的作用。
2. 离子交换原理：助滤剂新材料可以通过离子交换作用，吸附液体中的有害离子或杂质，从而实现过滤目的。
常见的助滤材料有离子交换树脂等。
3. 吸附原理：助滤剂新材料具有较大的比表面积和一定的吸附能力，可以吸附液体中的杂质、颗粒或有机物质。
通过吸附作用将杂质或颗粒固定在助滤剂上，从而实现过滤。
4. 空隙阻塞原理：助滤剂新材料可以在过滤过程中填充过滤介质的空隙，阻塞微小的孔隙，使得更小的颗粒无法通过，从而提高过滤效果。
5. 表面电荷原理：助滤剂新材料表面带有一定的静电荷，可以吸附液体中带电的微粒或有害物质，使其聚集在助滤剂表面，从而实现过滤。
以上原理常常同时存在于助滤剂新材料中，综合起作用，提高
过滤效果。
但需根据具体情况和需求选择最适合的助滤剂新材料。
第三章-发酵液的预处理2-3
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• 凝聚与絮凝处理过程就是将化学药剂预先投加到 悬浮液中，改变细胞、菌体和蛋白质等胶体粒子 的分散状态，破坏其稳定性，使其聚集起来,增大 体积以便固液分离。
• 凝聚和絮凝技术常用于菌体细小而且黏度大的发 酵液的预处理中。
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Filtrate Volume, cm3
pH 2.8
pH 3.8 600
pH 4.2 400 200 pH 4.6
0 0 6 12 18 Time,minutes
The effect on filtrate volume of pH
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4、加入助滤剂（filter aids）
如万古霉素用淀粉作培养基，发酵液过滤前加入0.025%的淀 粉酶，搅拌30min后，再加2.5%硅藻土助滤剂，可提高过滤 效率5倍。
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第二节 发酵液的相对纯化
一、发酵液中的杂质
1、高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe3+） 在采用离子交换提炼时，会影响树脂对生化物质 的交换容量。
2、杂蛋白 常规过滤或膜过滤时，易使过滤介质堵塞。 采用离子交换和吸附法提取时会降低其交换容量 和吸附能力。 有机溶剂法或双水相萃取时，易产生乳化。
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二、预处理目的
⑴改变发酵液固体粒子物理性质，如增大悬浮液 中固体粒子的尺寸，加快固体粒子的沉降速度。
⑵相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无 机离子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。
⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数 是液相）；四环素类抗生素、链霉素。
无机盐类助滤剂是电解质物质
浮选精煤、尾煤和煤泥的脱水是目前煤泥水处理和浮选作业的重要环节，当过滤物料中微细颗粒含量高时，易发生过滤介质堵塞、滤饼透气性差、过滤速度降低、滤饼水分提高和滤液浓度增加等问题。
另外，由于煤泥表面的孔隙度非常发达，会吸附大量的水在它的表面，较难脱除。
精煤带水会带来大量的无效运输，更为严重的是在北方寒冷季节，高水分精煤会发生冻结，造成装卸困难。
如何提高细粒物料脱水效果，一直是煤泥水处理研究中的重要课题。
近年来，国内外都开展了助滤剂的研究和应用，实践证明在过滤物料中添加某些助滤剂，是一种比较成功的提高过滤效果的方法，它具有简单、价廉等一系列优点。
所谓助滤剂是指在过滤物料中添加的能提高过滤速度或者降低滤饼水分的化学药剂。
有些助滤剂能提高过滤效率，增加滤饼产率，有些则能降低滤饼水分，还有些同时起这两方面作用。
使用助滤剂最大的好处是原有的过滤设备和流程不需作改动或只需局部改动，从而强化现有工艺流程，它是一个很有潜力和前途的发展方向。
细粒物料脱水问题日渐尖锐，而现有的过滤技术满足不了日益急迫的工业需求，在现阶段注重助滤剂的研究和推广应用具有非常现实的意义。
助滤剂的作用和滤饼水分的存在形式有关，而滤饼残余水分通常有以下几种形式：表面水颗粒表面吸着水及颗粒间的结合水。
表面吸着水是以薄膜形式覆盖在颗粒表面的水分。
颗粒间的结合水是指两个或多个颗粒接触时在颗粒间缝隙和毛细管内的水分。
毛细水包含于颗粒表面的细小缝隙和毛细管内的水分。
内部吸附水吸附在颗粒的内部微孔或毛细管内的水分，又称为内在水分，由于毛细管的吸附作用，采用热力干燥也难蒸发这部分水。
化合水和煤中矿物质以化合方式结合的水，如高岭土中的结晶水，这部分水通常在以上才能分解。
一般过滤和压滤技术只能脱除部分表面水和毛细水，这主要取决于煤泥表面的疏水程度、孔隙度大小、过滤压力和时间长短等。
而内部吸附水和化合水则不能用过滤或压滤法脱除。
二、助滤剂的类型及其作用机理助滤剂产品品种较多，通常可分为四大类。
助滤剂研究报告
助滤剂研究报告摘要本文旨在对助滤剂的研究进行综述和分析。
通过文献调查和试验数据对比，对助滤剂的种类、原理以及在水处理领域中的应用进行了详细介绍，以期为助滤剂的开发和应用提供参考。
引言助滤剂是一种能够改善滤料过滤性能的物质，广泛应用于水处理、污水处理等领域。
助滤剂能够提高过滤速度、减少滤料的阻力、改善滤饼的质量等，因此受到了研究者的广泛关注。
本文将对常见的助滤剂进行探索和研究。
助滤剂种类1. 砂滩土砂滩土是一种常见的助滤剂，主要由细沙和不溶性无机物质组成。
其作用是增加滤料颗粒间的距离，使水通过滤料的阻力减小，从而提高过滤速度。
2. 活性炭活性炭是一种具有很强吸附性的助滤剂，能够吸附水中的有机物质和重金属离子，有效净化水质。
活性炭具有较大的比表面积和孔隙结构，因此能够为水分子提供更大的接触表面，提高滤料的吸附能力。
3. 椰壳椰壳是一种天然的可再生资源，被广泛应用于助滤剂领域。
椰壳助滤剂通过改变滤料的物理结构，增加表面积和孔隙率，提高对悬浮物的吸附能力。
4. 改性粘土改性粘土是一种新型的助滤剂，通过对天然粘土进行改性处理，使其具有更高的吸附性和吸附容量。
改性粘土可以有效地去除水中的有机物质、重金属离子等污染物。
助滤剂原理助滤剂的作用原理主要包括以下几个方面：1. 改善滤料颗粒间的距离助滤剂通过填充在滤料颗粒之间，改变滤料的物理结构，增加颗粒间的距离，使水分子更容易通过滤料。
2. 吸附与络合助滤剂具有较大的比表面积和孔隙结构，能够吸附水中的有机物质和重金属离子，从而降低水中的污染物浓度。
3. 增加滤料孔隙率助滤剂能够填充在滤料颗粒之间，增加孔隙率和表面积，减少水通过滤料的阻力，提高过滤速度。
助滤剂在水处理领域的应用助滤剂广泛应用于水处理领域，其中一些典型应用包括：1. 饮用水处理助滤剂在饮用水处理中起着重要作用。
它们可以有效去除水中的有机物质、重金属离子、悬浮物等污染物，提高水质的安全性和口感。
2. 污水处理助滤剂也被广泛应用于污水处理中。
助滤剂的使用方法
滤过法-助滤剂当滤浆中含有极细的颗粒时，在滤过介质上形成了致密的细孔道的滤饼，或堵塞过滤介质的孔道，使滤过无法进行。
另外当滤浆中含有粘性或胶凝性或高度可压缩性颗粒时，形成的滤饼对滤液的阻力很大。
这时可将某种质坚硬的能形成疏松滤渣的另一种固体颗粒加入滤浆中，或用滤浆将其制成糊状物辅在过滤介质上，以形成较疏松的滤饼，使滤液得以畅流，这种固体颗粒称为助滤剂。
助滤剂的作用是减少过滤阻力，提高过滤速度和澄明度。
助滤剂应是化学稳定的、不溶性的、坚硬的、形状不规则的细颗粒，可形成结构疏松而且几乎不可压缩的滤饼。
（一）常用助滤剂硅藻土系由硅藻化石加工制成的一种形状不规则的多孔颗粒，主要成分为SiO，有较高的惰性和不溶性，能形成坚硬的不可压缩的滤饼，是最常用的助2滤剂。
滑石粉吸附性小对胶质分散作用好，能吸附水溶液中过量挥发油和一些色素，适用于含粘液、树胶较多的滤液过滤。
另外，用挥发油制备芳香水剂时，常用滑石粉作助滤剂。
需注意的是，滑石粉很细，不易滤清。
活性碳常用于注射剂的滤过，具有很强的吸附性，能吸附热原、微生物并具有脱色作用。
但本品能吸附药物，特别是生物碱类，应用时要注意用量。
纸浆有助滤和脱水作用，在中药注射剂生产中使用较广，特别用于处理某些难以滤清的药液。
（二）助滤剂的使用方法（1）将助滤剂中加至滤浆中，搅拌均匀后过滤，使助滤剂在过滤介质上形成多孔、疏松的滤饼，反复过滤以得到澄明溶液。
这种方法适合滤浆中固体含量少，特别是含有粘性或胶凝性物质，助滤剂用量为0.1-0.5%.（2）将助滤剂用适量的滤浆制成糊状物，加至过滤介质上，抽滤使成1-5mm厚的助滤剂沉积层，然后过滤药液。
这种过滤方法可防止过滤介质孔道被细颗粒或粘着物堵塞，过滤初期就可得到澄明溶液。
也可将（1）、（2）方法联用。
助滤剂的用量对过滤速度的影响.随着助滤剂用量增加，过滤速度增加，但超过最适用量，常导致滤速减慢，而且澄明度也未改善。
因此，使用助滤剂时最好经过试验，以确定其合适用量。
造纸湿部化学(1.2章)
过去二十年中造纸湿部化学的发展趋势主要表现： ➢ 酸性抄纸到碱性抄纸的转化及由此引起的湿部助剂的变
化。包括使用CaCO3填料和各种中性施胶剂；季铵型阳 离子助剂的发展；高效助留体系（微粒助留技术）等。 ➢ 湿部化学解决二次纤维用量增加所产生的问题。脱墨化 学品的残留及纤维强度差增加干强剂的用量等。 ➢ 针对不同纸浆开发专用湿部助剂，增加助剂用量和扩大 使用范围。 ➢ 发展环保型的新型助剂，提高助剂作用效率。改性松香 施胶剂等。 ➢ 开发新型湿部化学助剂，如多功能高效助剂。 ➢ 湿部化学过程的测量与控制，如在线监测技术等。
(5)《造纸湿部化学》 刘温霞 邱化玉编著 化学工业出版社 2006
(6)《造纸化学品》胡惠仁 徐立新等编著 化学出版社 2008第二版
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第一章 绪论
1、概论 2、湿部化学对纸张性能和纸机运行性的影响 3、湿部化学的研究内容 4、湿部化学的发展 5、造纸助剂的分类及主要品种 6、造纸助剂在制浆造纸工业中的作用 7、造纸化学品的使用现状及发展趋势
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1.6.1节约原料资源和降低能耗方面
➢ 采用高效蒸煮、漂白助剂，提高纸浆和漂白得率和降低 能耗；
➢ 采用新型脱墨剂、增强剂增强二次纤维的回用率和回用 品质；
➢ 采用高加填和提高留着率的方法，减少造纸纤维原料的 用量和细小纤维的流失等。
➢ 节约植物纤维资源、降低造纸生பைடு நூலகம்能耗，纸张的低定量 化和纸机的高速化。
第七章 其它造纸助剂（选讲）
1、增白剂的增白机理及常用的增白剂 2、防腐剂的种类、作用机理及应用 3、柔软剂的种类、作用机理及应用 4、阻燃剂的种类、作用机理及应用
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平时成绩（30％） 考勤（15％） 作业（15％）
考试成绩（70％） 闭卷
化工原理第三章第三节讲
r c
k——表征过滤物料特性的常数，（m4/N.s）。
则过滤速率
dV A2P1s
d rc(VVe)
变为： dV k A2P1s
d V Ve
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积分得 ： (VV e)k2 A P 1sd
假定获得体积为Ve滤液所需的虚拟过滤时间为θe,则积分的 边界条件为：
过滤时间
滤液体积
反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响 床层空隙率ε愈小及颗粒比表面积α愈大，则床层愈致密， 对流体流动的阻滞作用也愈大。
4、过滤介质的阻力
过滤介质的阻力也与其厚度及本身的致密程度有关，通 常把过滤介质的阻力视为常数。
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滤液穿过过滤介质层的速度关系式 ：
dV Pm
Ad Rm
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积分两式，并令 K=2kΔP1-s
Ve2 KA2 V22VeVK2A
两式相加，得：
(VV e)2K2(A e) ——恒压过滤方程式
表明：恒压过滤时，滤液体积与过滤时间的关系为抛物线方程
当介质阻力可以忽略时，Ve=0，θe=0，过滤方程式则变为
V2 KA2
令
qVA及qe
Ve A
，u
d 2p 32 l
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滤液通过饼床层的流速与压强降的关系为：
u1
d
2 e
p
c
L
（2）
在与过滤介质层相垂直的方向上床层空隙中的滤液流速u1 与按整个床层截面积计算的滤液平均流速u之间的关系为 ：
u1u/
（3）
将（1）、（3）代入（2）并写成等式
uK1'
化工原理讲稿-应化第三章沉降与过滤2
1－转筒；2－滤饼；3－割刀；4－分配头； 5－吸走滤液的真空凹槽；6－吸走洗水的真 空凹槽；7－通入压缩空气的凹槽； I－过滤区；II－洗涤脱水区；III－卸渣区
2.过滤操作：
➢ 转筒旋转一周，每一个扇形过滤室依次完成真空过滤、洗涤、和压缩 空气吹松、刮刀卸料等全部操作，相应分为过滤区、洗涤区、卸料区等 几个不同的工作区域。 ➢ 转筒转速多在0.1～3 r/min，浸入悬浮液中的吸滤面积约占总表面的 30～40%。滤饼厚度范围大约3～40mm。
（二）过滤基本方程式
定义饼液比：C＝滤饼体积/滤液体积V， m3饼/m3液
滤 饼 体C 积VAL 则： 介质当量滤饼 CVe体 A积 Le
d dV r'A ( L P 1 L se)r'(A C P V 1 C s e)V r' A C 2( V P 1 V se)
AA
dV A2P1s
d r'C(VVe)
滤液
2
装成一体插入箱体内。
淤泥
（二）叶滤机
2.操作：
悬浮液被加压送入或借真空泵进行抽吸，滤液穿过滤布进入丝网构成 的中空部分并汇集于下部总管流出，颗粒则沉积在滤布上形成滤饼，当 滤饼达到一定厚度时停止过滤。视悬浮液的性质和操作压强的大小，滤 饼厚度通常在5~35mm之间。
过滤结束后，通入洗涤液对滤饼进行洗涤，洗涤液的行程和流通面 积与过滤终了时滤液的行程和流通面积相同，在洗涤液与滤液的性质 接近的情况下，洗涤速率约为过滤终了时速率。可用振动或压缩空气 及清水等反吹卸滤渣。
2.过滤方式
表面过滤(滤饼过滤)：
➢ 过滤介质为织物、多孔材料或膜等， 孔径可大于最小颗粒的粒径。过滤初 期，部分小颗粒可能会进入或穿过介 质的小孔，后因颗粒的架桥作用使介 质的孔径缩小形成有效的阻挡。
助滤剂文档
助滤剂简介助滤剂是一种添加到过滤过程中的辅助材料，其作用是增强过滤效果并改善过滤过程。
助滤剂通常与主要的过滤媒介（如滤纸、滤网）一起使用，以提高过滤效率、增加过滤速度及减少过滤阻力。
助滤剂在多种工业领域中广泛应用，如化工、食品制造、制药等。
助滤剂的分类助滤剂可以根据其化学成分、形态及用途进行分类。
按化学成分分类•硅藻土：硅藻土是一种由微小动物的遗骸或植物的残骸形成的沉积物，主要由二氧化硅和氧化铝组成。
硅藻土具有良好的吸附性能，可以吸附各种有机物和颗粒物，因此常用作助滤剂。
•活性炭：活性炭是一种具有高度孔隙结构的材料，表面积大、吸附性能强。
活性炭能有效去除水中的有机物、异味和杂质，常用于水处理领域作为助滤剂。
•石英砂：石英砂是一种含有高纯度二氧化硅的矿石，具有硬度高、耐高温等特点。
石英砂常用于液体过滤中，能够有效去除悬浮物、杂质和微生物。
按形态分类•粉状助滤剂：如硅藻土粉、活性炭粉等，常用于液体过滤中。
•颗粒助滤剂：如石英砂、蛭石等，常用于水处理和空气过滤中。
•纤维状助滤剂：如过滤纸、滤布等，常用于液体过滤中。
按用途分类•液体过滤助滤剂：主要用于去除液体中的颗粒物和有机物，常用于化工、食品制造等领域。
•空气过滤助滤剂：主要用于去除空气中的灰尘、细菌和病毒等颗粒物，常用于空调系统、车辆过滤器等。
•水处理助滤剂：主要用于提高水处理的效率，去除水中的悬浮物、杂质和微生物。
助滤剂的作用助滤剂在过滤过程中起到以下作用：•提高过滤效率：助滤剂能够吸附或过滤掉较小的颗粒物和有机物，使过滤液体更加清澈。
•加快过滤速度：助滤剂能够增加过滤媒介表面的接触区域，从而增加过滤速度。
•减少过滤阻力：助滤剂能够阻止颗粒物堆积在过滤媒介上，减少过滤阻力，延长过滤媒介的使用寿命。
助滤剂的应用领域助滤剂在各个工业领域都有广泛的应用，其中一些典型的应用领域包括：化工领域化工领域中常常需要对液体进行过滤，以去除颗粒物和有机物。
助滤剂能够有效去除这些杂质，提高产品的纯度和质量。
助滤剂的使用方法
滤过法-助滤剂当滤浆中含有极细的颗粒时，在滤过介质上形成了致密的细孔道的滤饼，或堵塞过滤介质的孔道，使滤过无法进行。
另外当滤浆中含有粘性或胶凝性或高度可压缩性颗粒时，形成的滤饼对滤液的阻力很大。
这时可将某种质坚硬的能形成疏松滤渣的另一种固体颗粒加入滤浆中，或用滤浆将其制成糊状物辅在过滤介质上，以形成较疏松的滤饼，使滤液得以畅流，这种固体颗粒称为助滤剂。
助滤剂的作用是减少过滤阻力，提高过滤速度和澄明度。
助滤剂应是化学稳定的、不溶性的、坚硬的、形状不规则的细颗粒，可形成结构疏松而且几乎不可压缩的滤饼。
（一）常用助滤剂硅藻土系由硅藻化石加工制成的一种形状不规则的多孔颗粒，主要成分为SiO，有较高的惰性和不溶性，能形成坚硬的不可压缩的滤饼，是最常用的助2滤剂。
滑石粉吸附性小对胶质分散作用好，能吸附水溶液中过量挥发油和一些色素，适用于含粘液、树胶较多的滤液过滤。
另外，用挥发油制备芳香水剂时，常用滑石粉作助滤剂。
需注意的是，滑石粉很细，不易滤清。
活性碳常用于注射剂的滤过，具有很强的吸附性，能吸附热原、微生物并具有脱色作用。
但本品能吸附药物，特别是生物碱类，应用时要注意用量。
纸浆有助滤和脱水作用，在中药注射剂生产中使用较广，特别用于处理某些难以滤清的药液。
（二）助滤剂的使用方法（1）将助滤剂中加至滤浆中，搅拌均匀后过滤，使助滤剂在过滤介质上形成多孔、疏松的滤饼，反复过滤以得到澄明溶液。
这种方法适合滤浆中固体含量少，特别是含有粘性或胶凝性物质，助滤剂用量为0.1-0.5%.（2）将助滤剂用适量的滤浆制成糊状物，加至过滤介质上，抽滤使成1-5mm厚的助滤剂沉积层，然后过滤药液。
这种过滤方法可防止过滤介质孔道被细颗粒或粘着物堵塞，过滤初期就可得到澄明溶液。
也可将（1）、（2）方法联用。
助滤剂的用量对过滤速度的影响.随着助滤剂用量增加，过滤速度增加，但超过最适用量，常导致滤速减慢，而且澄明度也未改善。
因此，使用助滤剂时最好经过试验，以确定其合适用量。
过滤介质和助滤剂
第三章
பைடு நூலகம்
第一节 第二节 第三节
第三章内容小结
第
三
1.生物材料的预处理
章
预
处
理
2.细胞破碎
与
固
液
分
离
3.固液分离
第三章
第一节 第二节 第三节
1.了解预处理的目的 2.掌握去除杂蛋白和金属离
子的方法和原理
1.掌握常用细胞破碎的方法 2.掌握各种方法的优缺点和 适用范围 3.掌握高压匀浆法、高速 珠磨法、超声波法、酶法 破壁等概念
1.了解固液分离的方法 2.了解固液分离常用设备
复习思考题
1. 去除发酵液中杂蛋白有哪几种方法？
2. 去除发酵液中钙、镁、铁离子的方法有哪些？ 3. 影响絮凝效果的主要因素有哪些？ 4. 细胞破碎有哪些方法？各有什么特点？ 5. 超声波破碎细胞的原理？
6. 术语：凝聚作用，絮凝作用，渗透压冲击法， 错流过滤，超声波破壁，酶法破壁，高压匀 浆法，高速珠磨法，反复冻融法，渗透压冲 击法，液氮研磨法，丙酮粉
一、过滤
（一）过滤方式 1、常规过滤 2、错流过滤
第三章
第一节 第二节 第三节
错流过滤
第三章
第一节 第二节 第三节
（二）、过滤设备
1、板框过滤机
第三章
第一节 第二节 第三节
2、真空鼓式过滤机
第三章
第一节 第二节 第三节
（三）过滤介质和助滤剂
1、过滤介质：滤布或膜 2、助滤剂：要求为惰性物质、无毒、有一定
细毒及硬度，成本低廉。 常用有：硅藻土、纸浆、石棉、纤维素等
第三章
第一节 第二节 第三节
二、离心分离
1、过滤式离心机
简述水处理剂中的絮凝剂、助滤剂的选择依据及作用原理
4（10分）简述水处理剂中的絮凝剂、助滤剂的选择依据及作用原理。
答：
选择依据：
絮凝剂和助滤剂种类繁多，主要分为无机低分子、无机高分子、有机高分子絮凝剂和助滤剂。
由于无机药剂和有机药剂的作用机理不同，在选择药剂时应根据水中颗粒表面性质，特别是动电位、粘度、浊度及悬浮液的PH 值有关。
如选择无机絮凝剂和助滤剂时，应根据水中颗粒的表面电性选择阳离子型或阴离子型絮凝剂和助滤剂。
作用原理:
絮凝作用原理：絮凝剂药剂分子的絮凝作用与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位、粘度、浊度及悬浮液的PH值有关。
絮凝剂分子能降低颗粒表面的电动电位，薄化双电层，减小颗粒阻聚力；吸附架桥：絮凝剂分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降；表面吸附：絮凝剂分子上的极性基团可以与颗粒产生吸附作用；增强作用：絮凝剂分子链与分散相通过机械、物理、化学等作用，将分散相牵连在一起，形成网状，形成大颗粒，加速聚沉。
助滤剂作用原理：助滤剂可以改变颗粒或滤料表面性质、电性与尺寸。
改变滤料表面性质可提高颗粒向滤料迁移速度与黏附效率；改变进入滤池悬浮颗粒的表面性质与尺寸可提高颗粒黏附效率。
按照该机理形成的聚合物–颗粒絮体，使颗粒和黏附作用都得到加强。
形成的絮体尺寸比较大，颗粒之间或颗粒与滤料之间结合紧密，可抵抗滤池对水流的剪切力，使滤池工作周期延长。
投加助滤剂后，能有效地降低滤速突然变化引起的悬浮颗粒穿透程度，保障滤后水水质。
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第三章 助滤剂
第三节 化学助滤剂的助滤行为
化学助滤剂分为高分子絮凝剂和表面活性剂两大类。在多数情况下，人们总是希望不改变现场已有 的过滤条件，通过添加各种絮凝剂或表面活性剂来达到提高过滤机的生产能力和降低滤饼残留水分的目 的。本着这种愿望，人们总是习惯于针对某一特定的物料，在特定的过滤条件下，例如：特定过滤压差、 过滤时间等，采用各种絮凝剂或表面活性剂作广泛的试验探索，有的甚至于就现场限定的过滤条件下进 行工业试验。这种情况下得到的试验结果很难正确反映化学助滤剂的助滤规律，甚至会相互矛盾。实际 上任何一种助滤剂的助滤效果均与所处理的物料性质、颗粒粒度及分布、过滤压差、时间等因素有关。
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第三章 助滤剂
图 3.4 PCRE 对赤铁矿接触角的影响 1, PCRE 2, NAOL
4 大分子表面活性剂型助滤剂的应用 到目前为止，对大分子表面活性剂助滤性能的研究，都是以赤铁矿的重选精矿为对象，且经过了实
验室矿。
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第三章 助滤剂
第五节 采技服助滤剂应用实例
一、名称与分类
目前采油技术服务分公司所用助滤剂主要型号为 BHZ-01B、BHZ-03、BHZ-04 等，主要应用于 SZ36 －1 油田的注水系统。
二、适用对象与条件
采技服助滤剂适用于水源井的产水，加药浓度为 30ppm 左右，能够有效的降低悬浮固定含量和粒 度中值。
三、使用地点
SZ36-1 油田自 2003 年以来一直向水源井产水中注入浮选剂。有效的降低了注水中悬浮固体含量及 粒度中值。
二、表面活性剂作用机理
表面活性剂可降低滤液表面张力，使滤饼孔隙中的毛细压力降低，从而强化滤饼的脱水过程，除此 之外，在滤饼脱水阶段由于表面活性剂降低了(空)气一水界面的张力，因而可提高空气驱带滤饼毛细孔 残留水和颗粒之间相互接触所夹持的钟摆状态水的效率，其机理如图模型所示：
图 3.1 表面活性剂驱带毛细管滞留水分示意图 a－刚开始脱水； b－毛细管击穿 ； c－驱带滞留水； d－形成液柱
一、絮凝剂的助滤行为
常见的用作助滤剂的高分子絮凝剂并不太多，主要是人工合成的各种分子量的、不同极性的聚丙烯 酰胺及各种天然高分子的改性产品。用得最多的还是非离子型和阴离子型的，分子量在 5×105 至 5×l06 之间的聚丙烯酰胺。
关于絮凝剂在过滤脱水过程中的作用，至今还有争论，主要焦点又是添加絮凝剂究竟有益于还是有 碍于降低滤饼水分。常常可以见到文献报道不同的实验结果或生产实践。我们认为，这种矛盾的认识主 要是由于缺乏对絮凝剂助滤的基础研究造成的。对于过滤条件如物料粒度性质、过滤压力、时间等对絮 凝剂在过滤过程中的作用阴影以及絮凝剂的种类用量等与滤饼水分之间的内在规律认识不清，所有这些 都制约着絮凝剂在固液分离中的应用。
二、化学助滤剂分类
化学助滤剂（又称预处理剂或脱水助剂）可分两种类型，一种是表面活性剂型助滤剂（Surfactant Dewatering Aids），另一种是高分子絮凝剂型助滤剂（Flocculant Filter Aids）。它们主要用在提高过滤 机的生产能力和希望降低泥饼水分的场合，例如冶金、矿物加工业等用得较为普遍。 1 高分子絮凝剂分类 1.1 天然高分子絮凝剂
图 3.4 为 PCRE 赤铁矿的润湿接触角的影响关系曲线。可见 PCRE 的吸附确实能使矿物表面强烈疏 水。在低用量下 PCRE 使矿物疏水的程度不及 NaOL，当药剂浓度大至 150 mg／L，NaOL 开始使接触 角减少，而 PCRE 却继续保持使矿物表面疏水。且接触角比吸附 NaOL 的赤铁矿大。这进一步证实了上 面的论述。
助滤剂在污水系统的加药点为斜板隔油器 V-301 入口，注水系统加药点为，药剂加药撬为 A- T-251， 加药浓度为 30ppm。F-352 为纤维球细滤器。
加药方式：连续加药 目前使用助滤剂的油田还有 NB35-2 油田，直接注入水源井出口。
试验区来液
V101A 生产污水
E平台来水
二期来液
V101B 生产污水
图 3.2 PCRF 用量与滤饼水分的关系
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(P＝0.04Mpa) 1-H4；2-H2；3-H1 ；4-H0.5
第三章 助滤剂
图 3.3 PCRF 用量与滤饼水分的关系 (P＝0.06Mpa)
1 一 H4；2 一 H2；3 一 H1 ；4 一 H0.5
3 大面积疏水性能 3.1 PCRE 是具有大分子结构的表面活性剂极性基与矿物表面作用。理想状态下，覆盖于矿物表面的疏 水基是个长 1.866nm，宽 0.126nm 的“疏水面”（按其平均聚合度算）。 3.2 从断面看，PCRE 疏水基是一长 1.866nm，高为 0.410nm 的疏水面。 3.3 与普通的表面活性利（如 NaOL－油酸钠）在矿物表面的吸附不同，PCRE 在矿物表面吸附的疏水 基“高度”不大，不易发生双层或多层吸附，而双层或多层吸附会使矿物表面在吸附表面活性剂之后， 反而变得亲水。
能显著降低溶剂（一般为水）的表面张力的物质称为表面活性剂。表面活性剂有两个基本性质，一 是在各种界面上的定向吸附，另一个是在溶液内部能形成胶束（Micelle）。这两个基本性质正是表面活 性剂广泛用于国民经济各个领域作为起泡剂、消泡剂、乳化剂、润湿剂、洗涤剂和增溶剂的根据，显然 这也是表面活性剂作为助滤剂的基础。 2.1 表面活性剂分类
结构式
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乙烯聚合 聚丙烯酸纳
聚苯乙烯磺酸
高分子反
应 阴离子型
聚丙烯酰胺部分水
解物
聚磺化甲基化 聚丙稀酰胺
第三章 助滤剂
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乙烯聚合
高 分 子 反 聚丙烯酸二烷
应
基胺乙酯
聚二烯丙基四铵盐 开环聚合 聚乙烯吡啶盐
聚氨基甲基丙基酰 胺 阳离子型 缩合聚合 聚乙烯咪唑啉
聚乙烯亚铵
第三章 助滤剂
一、高效助滤剂的分子设计和研制
分子设计的主要内容有：功能设计、结构设计和合成设计： 1 功能设计
通过对高分子絮凝剂和表面活性剂两大类助滤剂的助滤行为和机理的研究，以及关于助滤性能的关 系讨论。高效助滤剂应具备能吸附于固体物料表面，使颗粒絮凝或团聚，加快过滤速度的功能。 2 PCRE 的助滤性能
大分子表面活性剂 PCRE 是高效助滤剂。
面活性剂的分类也主要以亲水基团的结构为依据。
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第三章 助滤剂
第二节 化学助滤剂作用机理
絮凝剂和表面活性剂两大助滤剂的助滤行为具有不同的规律。显然，它们的作用机理也完全不同。
一、絮凝剂作用机理
絮凝剂的助滤作用主要在于提高成饼阶段的过滤速度，对其机理的认识人们比较一致，普遍认为， 高分子聚合物依靠分子中长链的吸附、桥联细粒物料使之成聚团，改变物料的视在粒度组成，防止微细 粒子堵塞过滤介质和滤饼沿厚度方向的分层沉积、形成渗透性好，有利于滤饼快速脱水。关于对聚凝剂 提高过滤速率的更进一步纳解释，是把滤饼中曲折无规的孔隙简化成一束束毛细管，添加絮凝剂使颗粒 粒度变粗的同时致使滤饼中毛细管径增大，毛细压力降低，过滤速度提高。总之，絮凝后滤饼结构的变 化是絮凝剂影响过滤过程的主要原因。
(1) 脂肪族烃基：如十二烷基 C12H25－、十六烷基 C16H33－、十八烷基 H3(CH2)7CH－CH(CH2)7= 等；
(2) 芳香族烃基：如萘基 (3) 氨基
、苯基
(4) 磷酸基
(5) 卤基 (6) 氧乙烯基
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(7) 磺酸基 (8) 硫氮基
第三章 助滤剂
(9) 硫化泛酸二酯基 很显然表面活性剂的性质主要取决于其亲水基因和亲油基团的结构形式。 一般来说，表面活性剂亲水基团的结构变化及其对表面活性剂性质的影响远大于亲油基团，所以表
滤饼在刚开始脱水时，毛细管中充满着液体（图 3.1a）；没有表面活性利存在时，在一定的压差下， 空气可能会击穿某些毛细管，毛细管中空气不断穿过，滞留在壁上的水并不流动（图 3.1b）；由于表面 活性剂的作用，有可能亲水基与上的水管壁接触，疏水基与流动空气接触，由于空气一液体界面张力降 低，空气在流动时驱带管壁周围的水（图 3.1c）；表面活性剂的驱带作用下，残留在管壁的水流动逐渐 在毛细管的下部形成液柱（图 3.1d），在压力的持续作用下进一步排出。
二、表面活性剂助滤行为
表面活性剂的用途十分广泛，不同分子结构的表面活性剂具有不同的用途，就强化物料过滤脱水而 言，也并非所有的表面活性剂都合适。
表面活性剂的助滤作用主要表现在滤饼脱水阶段，在一定的时间内，脱水时间越长，助滤效果越好。 这说明表面活性剂的助滤作用唯有在脱水阶段，滤饼中的毛细管处于气、液、固三相接触时，才能充分 体现出来。因为此时降低表面张力使团体表面疏水，有利于降低毛细压力，有利于空气排挤水。而日前 生产上使用的真空过滤机，滤饼脱水时间几乎在 1min 以内，所以在生产上表面活性剂很难充分发挥作 用。
第三章 助滤剂
第三章 化学助滤剂
第一节 基本性质
一、助滤剂
助滤剂（Filter），顾名思义是指那些能提高过滤效率或强化过滤过程的物质。具体地说，助滤剂分 两大基本类型，一类是介质性助滤剂（国内外化工行业习惯称其为助滤剂），另一类为化学助滤剂。介 质性助滤剂是一些分散的不同尺寸分布的固体颗粒和添加物质，如硅藻土、膨胀珍珠岩等。在过滤过程 中，它们实际上起着过滤介质的作用，其主要应用在固体颗粒极小且对滤液有较高要求的场合。譬如水 处理、化工及食品等工业的过滤作业。
氯甲基氧丙基
亚烷基二胺重缩合 物 聚酰胺基聚胺
1.3 生物高分子絮凝剂 有许多微生物及其衍生物具有一定的线型长度，有的表面具有较高的电荷性和较强的亲水性或疏水
性，能与固体颗粒通过离子键、氢键等作用结合，如同高分子聚合物一样起着絮凝作用，我们把具有絮
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第三章 助滤剂
凝功能的微生物及其衍生物称为生物絮凝剂。生物絮凝剂从研究到开发虽然只有 20 多年的时间，但至 今却已发现有 17 种以上的微生物具有较好的絮凝功能，其中有霉菌、细菌、放线菌和酵母等，能被微 生物絮凝剂处理的对象种类很多，目前主要有含高浓度有机物的废水、有色液体、活性污泥、粉煤灰、 高岭土、粪尿水、泥水浆、河底沉积物及印染废水等。生物絮凝剂有许多一般凝聚剂和有机高分子絮凝 剂所无法比拟的优点，例如安全无毒、不产生二次污染、絮凝效率高和絮凝物易过滤等等。此外，还可 通过遗传工程，驯化或培养出有特殊絮凝功能的菌株，它们自身有的可利用废物进行繁殖。因此生物絮 凝剂有着十分美好的发展前景。 2 表面活性剂