第三章 非均相物系分离讲解

——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
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。
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
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
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
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。
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。
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
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。
适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微
（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
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。
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。
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
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。