板框过滤实验报告 (1)

实验五 过滤实验

1 实验目的

了解板框过滤机的构造、流程和操作方法。

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。 测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。

2 实验原理

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： 上式两边除以A 2

得 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

。

测定洗涤速率与最终过滤速率 洗涤速率： 最终过滤速率：

3 实验流程

4 实验步骤

将碳酸镁在储浆槽中加水配制成％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；

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；

启动空气压缩机，第一次控制压力在;

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；

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；

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；

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。

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，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 %

温度：26.2摄氏度

表1 实验原始数据记录表

表2 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；其中删去最后两点，删去最后5点）

q （m 3/m 2）

图2 下过滤

q q

-∆∆τ

图 q （m 3/m 2）

图3 下过滤

q q

-∆∆τ

图 表3 数据计算结果表

计算过程举例：

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/dτ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

直线的倾斜度要小。表明了过滤速率随过滤推动力的增加而增加。过滤推动力是影响过滤速率的因素之一。两次实验的过滤介质均为碳酸镁悬浮液，单位厚度滤饼层的阻力可以看作为恒定，两次实验滤饼阻力的增加速率可以看作相等，即两次实验只改变了过滤压力这一因素。所以得出过滤压力越大，过滤速率也会越大。（3）但是在数据计算表中，的洗涤速度大于的洗涤速度，与理论有所不同，造成这样的原因可能是在实验测量的时候，压力不能保持在误差的范围之内，即在实验的过程中，压力摆动太大，而造成引入过大的误差，这样使得所得的数据有明显的波动性，以及会出现不符合实际的结果。

虽然在处理数据的时候已经将部分偏离太大的点除去，但仍然造成对实验的结果以及讨论的影响。

（4）从表3数据可知，两次实验所测得的洗涤速率和最终过滤速率的比值分别为和。理论上，当洗涤时与过滤时的压力相同时，洗涤速率应为最终过滤速率的1/4，所以本实验所得数据存在较大误差。误差分别为%以及% 主要原因是实验过程中由于在后面所得的数据已经开始不在线性范围之内，而处理数据的时候并没有很精细地将这些点排除，从而导致所得的数据误差很大，当然误差原因还可能有另外两方面：①人为操作不当。除讨论（3）提到的操作不当之外，还有在板框安装时，滤布没有扯平，板框没有压紧，而且操作时对过滤终了时间的判定也有一定的难度；②仪器本身缺陷。板框过滤机的其中一个缺点便是滤饼洗涤慢、不均匀，这将会影响洗涤速率的计算结果。另外，滤布磨损严重也是一个重要的原因。

7 思考题

(1) 影响过滤速率的因素有哪些？

答：影响过滤速率的因素有：过滤推动力、过滤阻力。过滤速率与两者的关系为：

)(12e s V V r p A d dV +∆-νμτ＝ ()223

11εε-=sa r ，由此可得，影响过滤的因素有 A 过滤面积 s 压缩指数 a 比表面积 v 单位滤液所得体积 ε空隙率 ΔP 两边压差。 （2）△q 取大些好还是取小些好？同一次实验，△q 取的值不同，得出的K 、q e 值会否不同？

答：△q 取的大，则实验数据的精确性便会相对较低；若取的小，则容易引起误差。所以应通过实验测出最适的△q 取值。△q 取的值不同，所画的△τ/△q －q 直线的取点并不一样，即所画得的直线不一样，所以得出的K 、q e 值不同。 （3）过滤压力增大一倍，得到同一滤液量的时间是否会减半？为什么？ 答:过滤压力增大一倍时，要得到统一滤液量的时间理论上会减半。但是考虑到滤饼的可压缩性，还有过滤系统在实验过程之中的管路阻力，以及操作时候的带入的误差，实际上很难做到，过滤时间减半。