板框过滤实验报告

实验五 过滤实验

1 实验目的

1.1 了解板框过滤机的构造、流程和操作方法。

1.2 测定某一压力下过滤分内工程中的过滤常熟K 、q e 、τe 值，增进对过滤理论的理解。 1.3 测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。

2 实验原理

2.1 过滤是以某种多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的连续相液体通过介质的孔道，分散相固体颗粒被截留在介质上，从而实现固/液分离的操作。液体通过过滤介质和滤饼空隙的流动是流体经过固定床流动的一种具体情况，但过滤操作中的床层厚度不断增加，在一定压差下，滤液通过床层的速率随过滤时间的延长而减小，即过滤操作不属于定态过程。

在恒压过滤时，由于滤饼的增厚，过滤速率将随过滤时间的增加而降低。对滤饼的洗涤过程，由于滤饼厚度不再增加，压差与速率的关系与固定床相同。 恒压过滤方程：

()()

s

V s

s

m K m A m V m V KA V V e e e e e 的过滤时间，相当于得到滤液：过滤时间，：过滤常数，：过滤面积，即虚拟滤液体积，滤渣时得到的滤液量，：形成滤布阻力的一层时间内获得的滤液量，：在:/22

33

22τττττ+=+

上式两边除以A 2

得

()()

2

3232

//,m m A

V

q m m A V q K q q e e e e 量滤液量，，单位过滤面积上的当，单位过滤面积的滤液量==

+=+ττ

2.2 测定K 、q e 、τe ：

测与一系列的△τ、△q 值，然后以△τ/△q 为纵坐标，以q 为横坐标作图，即可以

得到一条斜率为

K 2，截距为q K

2

的直线，则可以算出K 、q e 的值；再以q=0,τ=0代入式子()()e e K q q ττ+=+2，便可以求出τe

。

2.3 测定洗涤速率与最终过滤速率 洗涤速率：

s

m V V d dV w w w

w w 洗涤时间，洗液量，::3τττ=⎪⎭⎫

⎝⎛

最终过滤速率：

()()

2

33

2/:22m m q m V q q K V V KA d dV e e E 总量，位过滤面积所得的滤液整个过滤时间内通过单的滤液总量，：整个过滤时间内所得+=+=

⎪⎭⎫

⎝⎛τ

3 实验流程

图1 实验装置流程图

1－空气压缩机；2－配浆槽；3－压力表；4－贮浆罐；5－洗水罐；6－板框压滤机；7－计量桶；8－压缩空气进气阀；9－空气过滤减压阀；10－进浆阀；11、12－压缩空气进口阀；13－进水阀；14－安全阀；15－洗水进口阀；16－滤浆进口阀；17－滤液出口阀；18－滤浆出口阀

4 实验步骤

4.1 将碳酸镁在储浆槽中加水配制成

5.3％的悬浮液作滤浆，并在启动空压机前不停地搅拌，防止固体沉淀；

4.2 按板、框的钮数为1－2－3－2－1－2－3－2－1的顺序排列号板框过滤机。将滤布复在2号板框两侧，使其表面平整，然后用压紧螺杆压紧板和框；

4.3 启动空气压缩机，第一次控制压力在0.06MPa;

4.4 将计量筒放置在滤液出口出，记录液面的初始读数，准备好秒表；

4.5 关闭洗水阀，打开滤液出口阀，开启滤浆进口旋塞，当有滤液连续流出时开始记录时间，计量筒中液面每上升3cm记录一次时间。记录时两人用秒表同时间隔记录；

4.6 当流出的滤液呈细线状流出时，则过滤已完毕，停止计时，关闭进口旋塞；

4.7 关闭进水阀，滤液出口阀，开洗水进口阀进行洗涤。洗水从滤液出口处流出时开始计时，每上升3cm记录一次时间，记录两组数据即可。

4.8 洗涤完毕后，关闭洗水进口阀等阀门，清洗滤布，重新安装，调节压力在0.16MPa，按上述操作再进行另一次实验。

5 数据处理

过滤机类型：板框过滤机

滤框个数：8

滤布种类：帆布

滤框尺寸：170×170mm

过滤总面积S＝0.191m2

滤浆名称：碳酸镁悬浮液 5.1%

温度：26.2摄氏度

表1 0.08MPa 实验原始数据记录表

表2 0.16MPa的实验原始数据记录表

表3 数据整理表

（注意：表中的点已经经过筛选；其中0.08MPa 删去最后两点，0.16MPa 删去最后5点）

q （m 3

/m 2

）

图2 0.08MPa 下过滤

q q

-∆∆τ

图

q （m 3

/m 2

）

图3 0.16MPa 下过滤

q q

-∆∆τ

图

表3 数据计算结果表

计算过程举例：

()()

555.01066005.110217.910217.92/88.56106.7562.46106.75105066.110

26.407068.02191.0101.303092 1.3910

1.30309)1026.4(/1026.4/1534812

2.6532//101.30309153481/215348165

3.220.08/234295.135********

.080

.40.08/0035340.0191

.01000

/675.0675.010000/1515301000000/1505664-4-53

-5e 5-2

3-2

2

33-25232=⨯⨯=⎪⎭⎫

⎝⎛⎪

⎭⎫ ⎝⎛⨯=⨯+⨯==

⎪⎭⎫

⎝⎛⨯=⨯+⨯⨯⨯=+=⎪⎭⎫

⎝⎛=⨯⨯==

⨯==⨯=⨯==+=∆∆-∆∆==∆∆==∆=

∆=⨯⨯=•∆∆------E

W

W

W W E e e e d dV d dV V d dV q q KA d dV

s K q m m K q s

m K q

q q q MPa m

s q MPa m m A V q L h V τττττ

ττ

ττ）（截距图直线方程为的在的实验中在＝

6 结果讨论

（1）从表1、图2的数据可以看出，在同一压力的恒压过滤中，得到相同滤液量的时间间隔随过滤的进行而不断增加；又从表2、图3数据中得出，同一压力下，△τ/△q 随过滤时间的增加而增大。表明了过滤速度dq/d τ随过滤时间的增加而降低。这是由于在恒压过滤过程中，由于过滤压力和过滤介质阻力都不变，影响过滤速度的主要因素是滤饼阻力。滤饼会随着过滤的进行而增厚，从而使滤饼阻力的不断增加，最终导致了过滤速度随过滤时间的降低。

（2）从表1、表2的数据可以得出，不同的过滤压力下，得到同体积滤液量的过滤时间不相同，而且，过滤压力较大其过滤相同滤液量的时间较小，也就是其过滤速率较大。从图2和图3的比较中也可以发现，图3直线的倾斜要比图2