第三章 非均相物系分离讲解

可压缩滤饼:颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作
用下变形，使滤饼中的流动通道变小，
阻力增大。
加入助滤剂可减少可压缩滤饼的流动阻力
5．过滤阻力：
介质阻力：可视为平变，且一般过滤初较明显
滤饼厚度：随过滤进行而增加
滤饼阻力 滤饼特性：颗粒形状、大小，粒度分布及
无缩性
dV 6．过滤速率与速度： 过滤速率：单位时间内获得的滤液体积，dt
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μm到200μm ），孔很小，可以分离小到0.05μm的颗粒,应用多孔膜的过 滤有超滤和微滤。
4、滤饼的压缩性 不可压缩滤饼: 颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并 滤饼 不因所受的压力差而变形
适用于悬浮液中颗粒甚小且含量Байду номын сангаас微
（固相体积分率在0.1%以下）的场合 滤饼过滤 固体颗粒成饼层状沉积于过滤介质表面， 形成滤饼 适用于处理固相含量稍高（固相体积分 率在1%以上）的悬浮液。
3、过滤介质
过滤介质是滤饼的支承物，应具有下列条件： a) 多孔性，孔道适当的小，对流体的阻力小，又能截住要 分离的颗粒。 b) 物理化学性质稳定，耐热，耐化学腐蚀。 c)足够的机械强度，使用寿命长 d) 价格便宜
滤液 通过多孔介质的液体 滤渣（滤饼） 被截留住的固体物质 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。
2、过滤方式
深层过滤 固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤 介质床层内部，悬浮液中的颗粒直径小于 床层直径，当颗粒随流体在床层的曲折孔 过滤 边穿过时，便粘附在过滤介质上。
——恒压过滤方程式
2
2
当介质阻力可以忽略时，Ve=0，θe=0，过滤方程式则变为
V = KA t
Ve V 令 q 及qe A A
2
2
2 qe
K e
q + 2qe q = Kt
2
——恒压过滤方程
K ——过滤常数 由物料特性及过滤压强差所决定 ，m2/s
θe和qe —— 介质常数
反映过滤介质阻力大小 ，s及m3/m2
一、过滤操作的基本概念 二、过滤基本方程式
第三章 非均相物系分离
第三节 过滤
三、恒压过滤
四、过滤常数的测定 五、过滤设备
六、滤饼的洗涤
七、过滤机的生产能力
一、过滤操作的基本概念
1、过滤的概念
过滤 利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（过滤
介质），使悬浮液中固液得到分离的单元操作。 滤浆 过滤操作中所处理的悬浮液
积dV
m； s
3
1
过滤速度：单位时间单位过滤面积 A 上获得滤液体
3 m ， 式中，V——滤液体积， ； m2 A——过滤面积， ；
Adt
m m s
3
2
1
t——过滤时间，s ；
7．恒压过滤与恒速过滤： 过滤速率大小取决于推动力与阻力之比值。由于过滤阻 力随过滤进行而增大，故有两种操作方式。 保持推动力△P不变时，过滤速率↓，称恒压过滤；若欲 维持过滤速率不变，则需不断增大推动力△ P，称恒速过 滤。实际生产中，恒压过滤操作方便，故常用。 8．过滤的周期及四个操作步骤： 过滤 →洗涤 → 去湿 → 卸料整理，四个操作步骤组成一 过滤的周期。
dV A2 D P = dt mrv(V + Ve )
r
——不可压缩滤饼的过滤速率方程
r——滤饼比阻 ，即单位厚度的滤饼阻力。
△P——介质两侧压降。
三、恒压过滤
恒压过滤：在恒定压强差下进行的过滤操作。
恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力
ΔP恒定，过滤速率逐渐变小。
V + 2VeV = KA t
液出口排出。
颗粒被滤布截留而沉积在滤布上，待滤饼充满全框后，
停止过滤。
洗涤时，先将洗涤板上的滤液出口关闭 ，洗涤水经洗水 通路从洗涤半角上的孔道并行进入各个洗涤板的两侧。 洗涤水在压差的推动力下先穿过一层滤布及整个框厚的滤
饼，然后再穿过一层滤布，最后沿滤板（一钮板）板面沟道
至滤液出口排出。 称为横穿洗涤法，它的特点是洗涤水穿过的途径正好是过滤 终了时滤液穿过途径的二倍。而流通面积却是过滤面积的一 半。
板框压滤机的优点：结构简单，制造容易，设备紧凑，过滤
面积大而占地小，操作压强高，滤饼含水少，对各种物料的 适应能力强。
缺点是间歇手工操作，劳动强度大，生产效率低。
2、加压叶滤机
叶滤机是由许多不同宽度的长方形滤叶装合而成。滤叶
由金属丝网制造，内部具有空间，外罩滤布。
滤板的作用：支持滤布和提供滤液流出的通道。 洗涤板：三钮板
滤板
非洗板： 一钮板 滤框：二钮 滤板与滤框装合时，按钮数以1-2-3-3-1-2的顺序排列。
2）板框压滤机的操作 板框压滤机为间歇操作，每个操作循环由装合、过滤、 洗涤、卸饼、清理5个阶段组成。 悬浮液在指定压强下经滤浆通路由滤框角上的孔道并行 进入各个滤框， 滤液分别穿过滤框两侧的滤布，沿滤板板面的沟道至滤
当介质阻力可以忽略时，
q = Kt
2
四、过滤常数的测定
1、联立方程估算 例3-6
2、实验测定
五、过滤设备
1、板框压滤机
1）板框压滤机的构造
由许多块带凹凸纹路的滤板与滤框交替排列组装于机而 构成。 滤板和滤框多做成正方形 ，角上均开有小孔，组合后即
构成供滤浆和洗涤水流通的孔道。
滤框的两侧覆以滤布，围成容纳滤浆及滤饼的空间。
二、过滤基本方程
滤饼厚度L与当时已经获得的滤液体积V之间的关系为：
LA V
同理 ：
L V A
ν——滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次，m3/m3 。
vVe Le A
Ve——过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3 在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定的悬浮液时， Ve为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，Ve值不同。
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μm到1μm。
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1～3μm的颗粒。