过滤原理73446
过滤器工作原理
过滤器工作原理
过滤器是一种常见的设备，它可以用来过滤液体和气体中的杂质，使其变得更加纯净。
在工业生产和日常生活中，过滤器起着非常重要的作用。
那么，过滤器是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍过滤器的工作原理。
首先，让我们来了解一下过滤器的结构。
通常情况下，过滤器由滤料和滤筒两部分组成。
滤料是用来过滤杂质的部分，它可以是纸质的、金属的或者其他材料制成的。
而滤筒则是用来支撑滤料，保持其形状和稳定性的部分。
当液体或气体通过过滤器时，会被滤料中的微孔或网孔阻挡，从而将杂质留在滤料上，而纯净的液体或气体则通过滤料，进入下一个环节。
其次，我们来了解一下过滤器的工作原理。
当液体或气体进入过滤器时，首先会遇到滤料。
滤料的微孔或网孔大小是可以调控的，这取决于需要过滤的物质的粒径大小。
较大的杂质会被滤料阻挡在外面，而较小的纯净物质则能够穿过滤料，进入下一个环节。
这样一来，就实现了对液体或气体的过滤作用。
最后，我们来谈一谈过滤器的应用。
过滤器在工业生产中有着广泛的应用，比如在化工、制药、食品加工等行业中，过滤器都扮演着非常重要的角色。
此外，过滤器也在日常生活中得到了广泛的应用，比如家用净水器、空气净化器等都是利用了过滤器的原理来提供清洁的水和空气。
总之，过滤器通过滤料对液体或气体进行过滤，从而实现了去除杂质、提供纯净物质的作用。
它的工作原理简单而有效，应用范围广泛，对于保障生产和生活的质量起着至关重要的作用。
希望通过本文的介绍，能够让大家对过滤器的工作原理有更加深入的了解。
净水过滤原理
净水过滤原理
净水过滤器的工作原理是根据物理、化学或生物学的方法去除水中的杂质和污染物。
以下是几种常见的净水过滤原理：
1. 筛选：一些净水过滤器使用细小的孔径或筛网来过滤水中的固体颗粒，如泥沙、锈渣、悬浮物等。
2. 吸附：吸附型净水过滤器利用吸附剂吸附水中的溶解性有机物和部分无机物。
常用的吸附剂有活性碳、陶瓷等。
3. 阻拦：通过过滤介质的孔隙大小和电荷性质，阻止大颗粒、胶体物质和微生物等通过。
常见的过滤介质有陶瓷、纤维膜等。
4. 化学反应：某些净水过滤器使用催化剂或氧化剂，通过化学反应去除水中的污染物。
常见的反应包括氧化、还原、中和等。
5. 离子交换：通过离子交换树脂去除水中的硬度离子和一些金属离子。
树脂会将水中的钠离子置换为钙、镁离子等。
6. 生物处理：某些净水过滤器利用微生物降解有机物或吸附细菌等，从而达到净化水质的目的。
常见的生物处理包括活性污泥法、生物滤池等。
综合利用以上的原理，净水过滤器可以有效去除水中的颗粒杂质、有机物、重金属、细菌等污染物，提供清洁、安全的饮用水。
不同类型的净水过滤器可以根据水源的不同选择适合的过滤原理和过滤介质，以达到最佳的净水效果。
过滤的基本原理
过滤的基本原理过滤是使悬浮液通过能截留固体颗粒并具有渗透性的介质来完成固-液分离的过程。
(一)、过滤过程特点从物理学观点来看,过滤操作属于流动过程,即复相流体通过多孔介质的流动过程,这一过程具有以下两个显著特点。
(1)流体通过多孔介质(包括过滤介质和滤饼)的流动属于极慢运动(也即滞留运动)。
影响这种流动的有两类因素,一类为宏观的流体力学因素,诸如过滤介质特性、滤饼结构、压差、滤液的粘度等,另一类为微观物化因素,如电动现象、毛细现象、絮凝现象等。
固体粒径越大,宏观因素影响越占主导地位,反之,则微观物化因素占主导地位。
(2)悬浮于流体中的固体粒子是连续不断地沉积在过滤介质内部孔隙或表面上的,沉积在介质表面上的滤饼不断受到压缩,因此随着过滤的进行,流动阻力不断增加。
(二)、过滤过程的推动力为了过滤能够进行并获得通过过滤介质的液流,必须在过滤介质两侧保持一定的压差以克服过滤过程的阻力。
过滤操作中的推动力有下述四种类型:(1)重力;(2)真空度;(3)压力;(4)离心力。
相应地,过滤操作分别称为重力过滤、真空过滤、加压过滤、离心过滤。
重力过滤指悬浮液借助于本身的净液柱高度来作为过程推动力而进行的操作方式。
由于浆料液柱所能提供的压差一般较低,约为4.9×104Pa,所以应用较少。
真空过滤借助于过滤介质两侧的真空度大小不同来完成,通常是接触滤浆的一侧为大气压,而过滤面的背后侧与真空源相通。
常用真空度为(5.33~8.00)×104Pa。
加压过滤的压力用压缩机或泵来提供。
若用压缩机供压,常用过滤压差为(4.9~29.4)×104Pa;用泵来提供时,通常不超过4.9×104Pa。
离心过滤的压差则由载有过滤介质的离心机来提供。
常用强度为1.5×106Pa。
(三)、过滤过程分类工业上过滤操作过程有两种主要形式:滤饼过滤和深层过滤。
1、滤饼过滤(1)滤饼过滤的特点滤浆通过过滤介质后,固体颗粒被过滤介质截留,在介质表面上形成一层厚度约6mm或大于6mm的滤饼。
过滤器的工作原理
过滤器的工作原理
过滤器的工作原理是通过特定的规则或算法，对输入的数据进行筛选和处理，以便按照预定要求或标准，从中提取和输出所需的数据或信息。
具体而言，过滤器通常根据事先设定好的条件、规则或模式，对输入数据进行匹配和比较。
如果数据满足条件，则被认为是符合要求，会被保留或输出；如果数据不符合条件，则被认为是不符合要求，会被过滤或丢弃。
过滤器可以用于多种类型的数据处理任务，例如在图像处理中，可以使用滤波器对图像进行模糊、锐化、边缘检测等操作，从而改变图像的质量或特征；在音频处理中，可以使用音频滤波器对声音信号进行去噪、均衡、增强等处理，从而改善音频效果；在网络安全中，可以使用防火墙过滤器对网络流量进行检查和过滤，防止恶意攻击或非法访问等。
实现过滤器的方式有很多种，可以使用硬件电路、软件算法或组合两者的方式来实现。
一般来说，过滤器的设计会考虑到数据处理的效率、准确性和可扩展性等因素，以确保能够满足实际应用的需求。
第一节-过滤原理
第六章 过滤
第六章
过滤
第一节：过滤原理 第二节：快滤池的构造和工作过程 第三节：滤料
G—颗粒质量（kg） n—颗粒数； —颗粒密度（kg/m3 ）
6G d0 3 n
(四）滤料的当量粒径 de de粒径的作用和原来一样，按滤料表面积相等的 原则推求： 1 de pi d i 把滤料按粒径分为很多区段，每段都可得pi/di值 和比例数即为de 。当量粒径的表面积与不等粒径的表 面积相等，则等粒径的大小就是不等粒径的当量粒径。
(三）滤料的筛选方法 取某天然河砂砂样300g，洗净后置于105 º C恒温箱中 烘干，待冷却后称取100g，用一组筛子过筛，最后称出留在 筛子上的重量，作好记录。
根据以上实验数据绘成曲线，从曲线上求得
d10=0.4 mm，
K80 =1.34/0.4=3.37
d80 =1.34 mm ，因此：
上述河砂不均匀系数较大。根据设计要求： d10=0.55mm , K80=2.0, 则：d80=2 0.55=1.1mm，按
一、清洁滤层的水头损失 卡曼——康悉尼计算公式（Carman——Kozony)
h0 180
(1 m0 ) 2
g m0
3
1 2 ( ) l0 d0
式中：h0—表示水头损失（cm）； —水的运动粘度(cm3/s)； g—重力加速度(cm/s2)； m0—滤料孔隙度； d0—与滤料体积相同的球体直径(cm)； l0—滤层厚度(cm)； v—滤速(cm/s) —滤料颗粒球度系数。
过滤网的原理
过滤网的原理
过滤网是一种用于物质分离和过滤的设备，它的原理是基于物质的大小和形状的差异。
过滤网通常由粗细不同的网孔组成，当混合物通过过滤网时，较大的颗粒或物质无法通过较小的网孔，从而被过滤掉。
过滤网的网孔大小可以根据不同的需求进行调整，以便过滤掉不同大小的物质。
通常，当需要过滤较细的颗粒时，网孔就会更小；反之，当过滤较大的颗粒时，网孔则相应地较大。
在物质分离过程中，当流体通过过滤网时，较大的颗粒或杂质会被网孔截留在过滤网上方，而较小的颗粒则能够通过网孔，从而实现物质分离的目的。
通过这种方式，过滤网可以将杂质分离出来，从而得到更纯净的流体。
过滤网可以广泛应用于许多行业和领域，例如水处理、食品加工、制药和化工等。
具体的过滤效果和性能取决于过滤网的网孔大小和材料选择。
近年来，随着技术的发展，一些特殊功能的过滤网也被开发出来，例如抗菌过滤网、高温耐压过滤网等，以满足不同领域的需求。
过滤原理以及过滤介质分析
过滤原理以及过滤介质分析一、过滤原理(一)基本概念过滤是利用某种多孔介质对悬浮液进行分离的操作。
工作时，在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道流出，固体颗粒被截留，从而实现分离。
一般将待过滤的悬浮液称为滤浆；所采用的多孔介质称为过滤介质；通过介质孔道的液体称为滤液；被截留的固体物称为滤饼或滤渣。
过滤操作的推动力是过滤介质上下游两侧的压力差，产生压力差的方法有以下几种：①利用滤浆自身的压头；②在滤浆表面加压；③在过滤介质的下游一侧抽真空；④利用惯性离心力。
过滤操作根据作用原理可分为两类：①筛析过滤过滤介质的孔目数小于固体颗的直径，依靠筛析作用将固体颗粒从悬浮液中除去。
筛析过滤在过滤初期细小颗粒流出，滤液比较混浊。
随着饼层的形成和加厚，滤液逐渐变清。
由于筛孔逐渐受堵，过滤速度呈降低趋势。
过滤过程当滤饼层形成，筛析作用便由饼层产生，过滤介质失去筛析作用，只起支撑饼层的作用，称饼层过滤。
②吸附过滤(深床过滤)：过滤介质的网孔目数大于固体颗粒的直径，固体颗粒进入过滤介质孔道后被介质表面所吸附。
实际生产中，筛析和吸附同时作用，吸附过滤介质截留较大颗粒；筛析过滤介质饼层可以吸附较小颗粒。
二、过滤介质和助滤剂1.过滤介质?过滤介质的主要作用是支撑滤饼，须具有多孔结构，足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，耐腐蚀性。
常用的过滤介质有以下类型：①织物介质，如工业滤布，金属丝网等；②粒状介质，如珍珠岩粉，纤维素，硅藻土等；③固体纸板，如脱色木质纸板，合成纤维板等；④过滤膜，由纤维素和其它聚合物构成。
粒状介质是作为助滤剂预涂于织物介质表面使用，用于粗滤；固体纸板介质多用于半精滤及精滤；过滤膜介质用于精滤及超精滤。
2，助滤剂将某些坚硬的粒状物预涂于过滤介质表面或添加于滤浆中，以形成较为坚硬而松散的滤饼，使滤液能够顺利通过，这种粒状物称为助滤剂。
对助滤剂的要求：助滤剂是一种坚硬，疏松结构的粉状或纤维状的固体，能形助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合适，不含可溶于滤液的物质。
过滤的基本原理
过滤的基本原理
过滤的基本原理是根据特定的条件或规则，对数据、信息或信号进行筛选，将符合条件的内容保留下来，而过滤掉不符合条件的内容。
过滤可以应用于不同的场景和领域，如网络安全中的信息过滤、电子邮件的垃圾邮件过滤、音频信号处理中的滤波等。
在信息过滤中，过滤器可以根据用户的需求和指定的过滤规则，从海量的信息源中筛选出用户感兴趣或相关的信息。
过滤规则可以基于关键词匹配、语义分析、用户偏好等多种因素来确定。
通过过滤，可以减少信息的冗余，提高信息的质量和准确性。
在电子邮件的垃圾邮件过滤中，过滤器可以根据事先训练好的模型或算法，将垃圾邮件与正常邮件区分开来。
过滤器会根据邮件的发件人、主题、内容等特征来判断是否为垃圾邮件，并将其过滤掉，避免用户受到垃圾邮件的骚扰。
在音频信号处理中的滤波，过滤器可以根据信号的频率特性，将不需要的频率成分从信号中去除，得到所需的信号。
滤波器可以采用不同的滤波算法，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
总的来说，过滤的基本原理是通过设定条件或规则，对数据、信息或信号进行筛选，以达到过滤掉不需要或不符合要求内容的目的。
这样可以提高数据的质量和准确性，并减少对用户的干扰。
过滤原理及设备PPT课件
随过滤进行，滤渣在滤介的一侧形成滤饼。初时，＜滤介微孔的颗粒可能穿过 滤介进入滤液使之混浊；但颗粒经过微孔时的“架桥现象”使流道更狭窄，使小于 孔道直径的颗粒也能被拦截，滤液逐渐清澈，当滤饼形成后，滤液便澄清了。此时 将初始浊液重新过滤即可得澄清溶液。
可见，有效过滤靠的是滤饼而不是滤介。
动画演示
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② 特点及应用
转筒真空过滤机能连续自动操作、节省人力、生产能力
较大，适于大处理量易过滤料浆的过滤，是工业生产中应用
较广的连续操作型过滤机；但其存在过滤面积较小、过滤压
差较低、附属设备较多、投资费用较大等不足，还需要进一
步改进。
动画演示
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4. 离心过滤机
离心过滤按操作方式分为间歇式和连续式， 是藉旋转液体产生的径向压差作为过滤的推动 力的过滤操作。离心过滤机的主要部件有滤筐 和滤网，工作时通过悬浮液与滤筐同时旋转所 产生的离心力，使液体产生径向压差，通过滤 饼、滤网及滤筐而的观看。
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Ⅱ多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔 的陶瓷、多孔塑料、多孔金属烧结制成的管或板，能拦截最小
直径为 1 ~ 3的微m细颗粒。
Ⅲ堆积介质：由各种固体颗粒(砂、木碳、石棉、硅藻土) 或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中，处理含固体量 很少的悬浮液，如自来水厂饮水的净化。
Ⅳ多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜。广泛使用的是醋 酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。可用于截留1μm以下的微小颗粒。
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3. 滤饼的可压缩性
① 滤饼的压缩性
滤饼受压↑，ε↓，流动阻力↑ 将空隙结构不因操作压差增大而变形的滤饼称为不可压缩滤饼或刚性滤饼； 在操作压差作用下会发生变形的滤饼则称为可压缩滤饼。
过滤原理
离子交换器：是使用粒状滤层的反应器，分为阳离子交换器 和阴离子交换器。 如果令液体通过填有H类阳离子交换树脂的槽，则液体中的 阳离子便依据式（1）与阳离子交换树脂的氢离子相交换。 于是，液体中的阳离子（钠离子）被除掉，而氢离子却增 加。 R-SO3H+NaCL=R-SO3Na+HCL (1) 如果令液体通过OH类阴离子交换树脂，则将发生式（2）所 示的反应，将液体中的阴离子(氯离子）除掉。 R-OH+HCL=R-CL+H2O (2) 为了将阴、阳离子同时除掉，需将阴离子交换器与阳离子交 换器串联使用。例如在制备纯水时就要用到此装置。 离子交换树脂在工作一定时间后会失去离子交换能力，为了 使其再生，应在逆洗离子交换层时通往再生液。再生液为 NaCL、HCL、H2SO4、NaOH及NH4OH等，使用时按离 子交换层的选定。按照再生液的流动方向，离子交换液树 脂的再生可分为顺流式和逆流式。
基本代号
类 名 称 转 鼓 过 滤 机 代 号 G 组 名称 外 滤 面 代 号 真 -空 式 型 名称 普通型 深浸型 无格型 预敷型 上部加料型 密闭型 永磁型 落差型 双转鼓型 代 号 -S W F H M C L A
特性代号
名称 名称 刮刀卸料 绳索卸料 折带卸料 钢丝卸料 辊子卸料 代 号 代 号 --
反渗透膜法
反渗透膜
过滤可用于反渗透膜工序的预处理、锅炉冷凝水的 处理、水道的净水处理、家庭净水器以及人工肺。 微孔过滤膜的材料为聚乙烯或陶瓷等。 超过滤膜可用于啤酒生产的排水循环处理、从电涂 漆排水中回收涂料、超纯水处理装置以及人工肺 等。 从制备超纯水的离子交换装置中，会有离子交换树 脂碎屑和菌类随水流出。这些微小的悬浮物对半 导体的生产很有害，因而需用超滤膜将其除去。 超滤膜的材质为纤维素类、合成树脂及陶瓷或玻璃 等无机类材料。 反渗透膜是用来除掉无机盐类物质的膜，用于海水 淡化、纯水制备等。
过滤器原理
过滤器原理过滤器是一种常见的设备，它可以用于处理液体或气体中的杂质，并将其从流体中分离出来。
在许多工业和日常生活应用中，过滤器起着至关重要的作用。
它们可以用于水处理、空气净化、食品加工等领域。
过滤器的工作原理可以总结为三个主要步骤：传输、截留和收集。
首先，传输是过滤器的第一个关键步骤。
在这个过程中，待过滤的液体或气体被引入到过滤器中。
这通常通过管道、泵或压力差等方式实现。
传输的目的是将带有杂质的流体送入过滤器中，以便进一步的处理。
接下来是过滤器的第二个步骤，即截留。
在这个步骤中，过滤器会根据设计原理和材料特性来截留流体中的杂质。
过滤器可以使用多种不同的材料和结构来实现不同的过滤效果。
常见的过滤器材料包括纤维素纸、滤网、滤网和陶瓷等。
这些材料具有不同的孔径大小和结构，可以截留不同大小的颗粒和微生物。
最后，过滤器的第三个步骤是收集。
在这个步骤中，被过滤掉的杂质被收集起来，而清洁的流体则继续向下游传输。
收集杂质的方式取决于过滤器的设计和应用。
有些过滤器可以通过手动清洁或更换过滤元件来收集杂质，而其他过滤器可能会使用分离装置或清洗系统来收集和处理杂质。
过滤器的性能受到多种因素的影响。
首先，过滤器的孔径大小对于截留效果至关重要。
孔径越小，过滤器能够截留的微粒和微生物就越小。
同时，过滤器的截留效果还受到材料质量和结构的影响。
不能被截留的微粒或微生物可能会通过过滤器而逃脱，从而影响过滤器的效果。
其次，过滤器的流量和压降也是重要的性能指标。
流量是指通过过滤器的流体量，而压降则是流体通过过滤器时所受到的阻力。
较大的流量和较小的压降通常被认为是理想的过滤器性能。
然而，在实际应用中，流量和压降往往存在着互相制约的关系。
为了获得较大的流量，需要使用较大的过滤器或增大过滤器的孔径，但这样会导致较小的压降和较差的截留效果。
最后，过滤器的维护和清洁也是确保其正常运行的重要因素。
定期清洗和更换过滤元件可以防止杂质在过滤器内部积聚，从而影响过滤器的性能。
过滤原理73446PPT课件
“架桥”现象
架桥现象
饼层过滤时，颗粒的尺寸大多数都比过滤介质的孔道大过滤之初， 会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊，但颗粒会在孔道中迅 速发生“架桥”现象，使小于孔道的颗粒也能被截留，故当滤饼 开始形成，滤液即变清，此后过滤才能有效地进行。在饼层过滤 中，真正发挥作用的主要是滤饼层而不是过滤介质 。
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深层过滤 深层过滤时，颗粒的尺寸比介质的孔道小得多，但 孔道弯曲细长，颗粒进入之后很容易被截留，更由 于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用，颗粒紧附 在孔道的壁面上。此法适合于从液体中除去很小量 的悬浮液。如饮用水的净化。
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过滤介质
基本要求：适宜的孔径、滤阻小，同时因过滤介 质是滤饼的支承物，应具有足够的机械强度和耐腐蚀 性。
洗涤速率与过滤末速率的关系？
洗水中不含固相, 洗涤过程中饼层不增厚;
规
定
在恒定操作P下,
洗涤速率(单位时间消耗的洗水量)(
dV
d
)W
为常数;
W E
pW pE
(1)叶滤机：置换洗涤法
特点：洗涤液流经滤饼通道与过滤终了时滤液通道相同 （L+Le）W=（L+Le）E AW=AE
洗涤速率(
dq
d
)W
W
为V，累积操作总过滤时间为τ，则可用下式进行计算。
(q2 q12 ) 2qe (q q1) K ( 1) 或(V 2 V12 ) 2Ve (V 第1V7页1)/共46页KA2 ( 1)
（5）过滤常数的计算 测定过滤常数一般在恒压下进行
1500
/q~q 图
1000
由恒压过滤方程q2 2qqe K
过滤的原理
过滤的原理一、过滤的定义与作用过滤是一种基于特定条件对数据或信息进行筛选、排除或修改的处理过程。
在计算机领域中，过滤常用于数据处理、网络安全、信息检索等方面。
过滤可以帮助我们从大量数据中找到所需的信息，提高工作效率、减少冗余内容。
二、过滤的分类根据不同的应用场景和目的，过滤可以分为多种类型，如数据过滤、邮件过滤、垃圾信息过滤等。
下面将介绍三种常见的过滤类型。
2.1 数据过滤数据过滤是指根据特定的条件对数据集进行筛选和处理。
在数据分析、数据库查询等领域中，数据过滤常用于提取满足特定条件的数据子集。
通过数据过滤，我们可以快速定位所需的数据，便于后续的分析和处理。
数据过滤常见的操作包括： - 条件过滤：根据特定的条件（如数值大小、范围、文本匹配等）对数据进行筛选。
- 列过滤：选择需要的列，排除不相关的列，使数据更加简洁和易读。
- 去重：去除数据集中的重复记录，提高数据的准确性和可信度。
2.2 邮件过滤邮件过滤是指针对电子邮件进行自动化的内容筛选和分类。
通过邮件过滤，我们可以屏蔽垃圾邮件、标记重要邮件、归档归类等，提高邮件管理效率。
邮件过滤常用的方法有： - 基于规则的过滤：通过设置规则，根据发件人、主题、关键词等进行筛选和分类。
- 基于统计学的过滤：通过分析邮件的特征、频率和统计规律进行过滤。
- 机器学习的过滤：通过训练模型，根据历史邮件的分类结果，自动识别和过滤新邮件。
垃圾信息过滤是指对非法、欺诈、恶意等有害信息进行筛选和屏蔽。
随着互联网的发展，垃圾信息成为一种严重的安全威胁，垃圾信息过滤的技术也变得越来越重要。
垃圾信息过滤常见的方法包括： - 关键词过滤：根据预先定义的关键词列表，对信息进行匹配和筛选。
- 内容分析：通过自然语言处理、文本挖掘等技术，对信息内容进行分析和判断。
- 用户反馈：利用用户的反馈和标记，建立垃圾信息的黑名单，提高过滤的准确性和可靠性。
三、过滤的原理和方法过滤的原理和方法与具体的过滤类型相关，下面将介绍几种常见的过滤方法。
过滤器的工作原理
过滤器的工作原理
过滤器是一种常见的设备，用于在各种系统中去除不需要的物质或信号。
它们可以应用于水处理、空气净化、信号处理等领域。
过滤器的工作原理基本上是通过一系列的物理或化学过程，将所需的物质分离出来，从而实现过滤的效果。
在水处理领域，过滤器通常采用物理过滤和化学过滤相结合的方式。
物理过滤是通过介质的孔隙大小来阻挡大颗粒物质，如沙子、泥土等，从而将其分离出来。
而化学过滤则是通过吸附、离子交换、化学反应等方式，将溶解在水中的有害物质去除。
这样，经过过滤器处理后的水质就可以得到改善，达到安全饮用水的标准。
在空气净化领域，过滤器的工作原理也是类似的。
空气中的灰尘、细菌、病毒等有害物质会通过过滤器的介质被截留下来，从而净化空气。
而一些高级的空气净化器还会采用化学吸附或光催化等技术，进一步提高净化效果。
在信号处理领域，过滤器通常是指电子电路中的滤波器。
它们可以根据频率特性，将特定频率范围内的信号通过，而阻隔其他频率的信号。
这样可以实现对信号的选择性处理，滤除噪声，提高信号的质量。
总的来说，无论是在水处理、空气净化还是信号处理领域，过滤器的工作原理都是通过物理或化学的方式，将需要分离或去除的物质隔离出来，从而实现过滤的效果。
过滤器的种类繁多，应用范围广泛，是现代生活中不可或缺的重要设备。
滤纸过滤的原理
滤纸过滤的原理
滤纸过滤的原理是通过纤维网状结构的滤纸，将混浊液体经过滤纸时，液体中的固体颗粒被滤纸上的孔隙阻挡住，而液体通过滤纸的细小孔隙流出，从而达到分离固体和液体的目的。
滤纸通常由纤维素等材料制成，包括纤维网状结构的纤维束、纤维绳和纤维纤维。
这些纤维之间存在很多孔隙，形成了一个错综复杂的通道网络。
当混浊液体经过滤纸时，大部分较大的固体颗粒将无法通过滤纸的孔隙，因而被阻挡在滤纸上。
而较小的液体分子则可以顺利通过滤纸的孔隙，流经滤纸，最终收集在滤纸下方。
此外，滤纸的表面还可以通过化学方法改性，使其具有亲水性或疏水性，从而对不同性质的溶液有不同的吸附效果。
这种特性可以提高滤纸对特定溶质或颗粒的分离效果，使得滤纸过滤更加精确。
总的来说，滤纸通过其纤维网状结构和孔隙大小的设计，以及可能的化学改性，实现了对液体中固体颗粒的隔离和分离。
这种物理隔离的过程被称为滤纸过滤，广泛应用于化学实验室、食品加工和饮用水净化等领域。
过滤基本原理
第二节 过 滤一 过滤基本原理1．过滤过滤是在外力作用下,使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道,而悬浮液中的固体颗粒被截留在介质上,从而实现固、液分离的操作.说明①其中多孔介质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤浆；滤浆中被过滤介质截留的固体颗粒称为称为滤饼或滤渣；通过过滤介质后的液体称为滤液.②驱使液体通过过滤介质的推动力可以有重力、压力〔或压差〕和离心力；③过滤操作的目的可能是为了获得清净的液体产品,也可能是为了得到固体产品.④洗涤的作用：回收滤饼中残留的滤液或除去滤饼中的可溶性盐.2．过滤介质过滤介质起着支撑滤饼的作用,并能让滤液通过,对其基本要求是具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力,同时,还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性.工业上常见的过滤介质：①织物介质：又称滤布,是用棉、毛、丝、麻等天然纤维与合成纤维织成的的织物,以与由玻璃丝或金属丝织成的网.这类介质能截留颗粒的最小直径为m μ65~5.织物介质在工业上的应用最为广泛.②堆积介质：由各种固体颗粒〔砂、木碳、石棉、硅藻土〕或非纺织纤维等堆积而成,多用于深床过滤中.③多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料,如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或板,能拦截m μ3~1的微细颗粒④多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜.广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜.可用于截留m μ1 以下的微小颗粒.3．深层过滤和滤饼过滤〔1〕滤饼过滤：悬浮液中颗粒的尺寸大多都比介质的孔道大.过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧,在过滤操作的开始阶段,会有部分小颗粒进入介质孔道内,并可能穿过孔道而不被截留,使滤液仍然是混浊的.随着过程的进行,颗粒在介质上逐步堆积,形成了一个颗粒层,称为滤饼.在滤饼形成之后,它便成为对其后的颗粒起主要截留作用的介质.因此,不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质,穿过滤饼的液体则变为澄清的液体.〔2〕深层过滤：此时,颗粒尺寸比介质孔道的尺寸小得多,颗粒容易进入介质孔道.但由于孔道弯曲细长,颗粒随流体在曲折孔道中流过时,在表面力和静电力的作用下附着在孔道壁上.因此,深层过滤时并不在介质上形成滤饼,固体颗粒沉积于过滤介质的内部.这种过滤适合于处理固体颗粒含量极少的悬浮液.4．滤饼的可压缩性和助滤剂滤饼的可压缩性是指滤饼受压后空隙率明显减小的现象,它使过滤阻力在过滤压力提高过滤介质滤 饼滤 浆时明显增大,过滤压力越大,这种情况会越严重.另外,悬浮液中所含的颗粒都很细,刚开始过滤时这些细粒进入介质的孔道中会将孔道堵死,即使未严重到这种程度,这些很细颗粒所形成的滤饼对液体的透过性也很差,即阻力大,使过滤困难.为解决上述两个问题,工业过滤时常采用助滤剂.二过滤设备1．板框过滤机〔1〕结构与工作原理：由多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列于机架而构成.板和框一般制成方形,其角端均开有圆孔,这样板、框装合,压紧后即构成供滤浆、滤液或洗涤液流动的通道.框的两侧覆以滤布,空框与滤布围成了容纳滤浆和滤饼的空间.板和框的结构如图所示.悬浮液从框右上角的通道1〔位于框内〕进入滤框,固体颗粒被截留在框内形成滤饼,滤液穿过滤饼和滤布到达两侧的板,经板面从板的左下角旋塞排出.待框内充满滤饼,即停止过滤.如果滤饼需要洗涤,先关闭洗涤板下方的旋塞,洗液从洗板左上角的通道2〔位于框内〕进入,依次穿过滤布、滤饼、滤布,到达非洗涤板,从其下角的旋塞排出.如果将非洗涤板编号为1、框为2、洗涤板为3,则板框的组合方式服从1—2—3—2——1—2—3之规律.组装之后的过滤和洗涤原理如图所示.滤液的排出方式有明流和暗流之分,若滤液经由每块板底部旋塞直接排出,则称为明流〔显然,以上讨论以明流为例〕；若滤液不宜暴露于空气中,则需要将各板流出的滤液汇集于总管后送走,称为暗流.说明：①板框压滤机的操作是间歇的,每个操作循环由装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段组成.〔详见教材〕②上面介绍的洗涤方法称为横穿洗涤法,其洗涤面积为过滤面积的1/2,洗涤液穿过的滤饼厚度为过滤终了时滤液穿过厚度的2倍.若采用置换洗涤法,则洗涤液的行程和洗涤面积与滤液完全相同.〔2〕主要优缺点：板框压滤机构造简单,过滤面积大而占地省,过滤压力高,便于用耐腐蚀材料制造,操作灵活,过滤面积可根据产生任务调节.主要缺点是间歇操作,劳动强度大,产生效率低.2．叶滤机〔1〕结构与工作原理：叶滤机由许多滤叶组成.滤叶是由金属多孔板或多孔网制造的扁平框架,内有空间,外包滤布,将滤叶装在密闭的机壳内,为滤浆所浸没.滤浆中的液体在压力作用下穿过滤布进入滤叶内部,成为滤液后从其一端排出.过滤完毕,机壳内改充清水,使水循着与滤液相同的路径通过滤饼进行洗涤,故为置换洗涤.最后,滤饼可用振动器使其脱落,或用压缩空气将其吹下.滤叶可以水平放置也可以垂直放置,滤浆可用泵压入也可用真空泵抽入.〔2〕主要优缺点：叶滤机也是间歇操作设备.它具有过滤推动力大,过滤面积大,滤饼洗涤较充分等优点.其产生能力比压滤机还大,而且机械化程度高,劳动力较省.缺点是构造较为复杂,造价较高,粒度差别较大的颗粒可能分别聚集于不同的高度,故洗涤不均匀.3．转筒过滤机〔1〕结构与工作原理：设备的主体是一个转动的水平圆筒,其表面有一层金属网作为支承,网的外围覆盖滤布,筒的下部浸入滤浆中.圆筒沿径向被分割成若干扇形格,每格都有管与位于筒中心的分配头相连.凭借分配头的作用,这些孔道依次分别与真空管和压缩空气管相连通,从而使相应的转筒表面部位分别处于被抽吸或吹送的状态.这样,在圆筒旋转一周的过程中,每个扇形表面可依次顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸渣等操作.分配头由紧密贴合的转动盘与固定盘构成,转动盘上的每一孔通过前述的连通管各与转筒表面的一段相通.固定盘上有三个凹槽,分别与真空系统和吹气管相连.①当转动盘上的某几个小孔与固定盘上的凹槽2相对时,这几个小孔对应的连通管与相应的转筒表面与滤液真空管相连,滤液便可经连通管和转动盘上的小孔被吸入真空系统；同时滤饼沉积于滤布的外表面上.此为过滤.②转动盘转到使这几个小孔与凹槽3相对时,这几个小孔对应的连通管与相应的转筒表面与洗水真空管相连,转筒上方喷洒的洗水被从外表面吸入连通管中,经转动盘上的小孔被送入真空系统.此为洗涤、吸干.③当这些小孔凹槽4相对时,这几个小孔对应的连通管与相应的转筒表面与压缩空气吹气相连,压缩空气经连通管从内向外吹向滤饼,此为吹松.④随着转筒的转动,这些小孔对应表面上的滤饼又与刮刀相遇,被刮下.此为卸渣.继续旋转,这些小孔对应的又重新浸入滤浆中,这些小孔又与固定盘上的凹槽2相对,又重新开始一个操作循环.⑤每当小孔与固定盘两凹槽之间的空白位置〔与外界不相通的部分〕相遇时,则转筒表面与之相对应的段停止工作,以便从一个操作区转向另一操作区,不致使两区相互串通.〔2〕主要优缺点：转筒过滤机的突出优点是操作自动,对处理量大而容易过滤的料浆特别适宜.其缺点是转筒体积庞大而过滤面积相形之下嫌小；用真空吸液,过滤推动力不大,悬浮液中温度不能高.三 过滤基本理论1．过滤速度的定义过滤速度指单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积,即其中,u —瞬时过滤速度,m 3/s·m 2,m/s ；V —滤液体积,m 3；A —过滤面积,m 2； θ—过滤时间,s.说明：①随着过滤过程的进行,滤饼逐渐加厚.可以想见,如果过滤压力不变,即恒压过滤时,过滤速度将逐渐减小.因此上述定义为瞬时过滤速度.②过滤过程中,若要维持过滤速度不变,即维持恒速过滤,则必须逐渐增加过滤压力或压差.总之,过滤是一个不稳定的过程.上面给出的只是过滤速度的定义式,为计算过滤速度,首先需要该撑握过滤过程的推动力和阻力.2．过滤速度的表达〔1〕过程的推动力：过滤过程中,需要在滤浆一侧和滤液透过一侧维持一定的压差,过滤过程才能进行.从流体力学的角度讲,这一压差用于克服滤液通过滤饼层和过滤介质层的微小孔道时的阻力,称为过滤过程的总推动力,以p ∆表示.这一压差部分消耗在了滤饼层,部分消耗在了过滤介质层,即21p p p ∆+∆=∆.其中1p ∆为滤液通过滤饼层时的压力降,也是通过该层的推动力；2p ∆为滤液通过介质层时的压力降,也是通过该层的推动力.〔2〕考虑滤液通过滤饼层时的阻力：滤液在滤饼层中流过时,由于通道的直径很小,阻力很大,因而流体的流速很小,应该属于层流,压降与流速的关系服从Poiseuille 定律： 其中,1u —滤液在滤饼中的真实流速；μ—滤液粘度；l —通道的平均长度；e d —通道的当量直径.讨论①1u 与u 的关系：定义滤饼层的空隙率为：滤饼层的总体积滤饼层的空隙体积=ε 滤饼的截面积滤液体积流量=u ；滤饼截面积滤饼空隙率滤液体积流量面积滤饼截面中空隙部分的滤液体积流量⨯==1u 所以,εu u =1,②孔道的平均长度可以认为与滤饼的厚度成正比：L K l 0= ③孔道的当量直径颗粒体积比表面积空隙率滤饼层体积颗粒表面积空隙体积润湿周边长流通截面积⨯⨯⨯=⨯=⨯=444L L d e 根据这三点结论,可出导出过滤速度的表达式：其中,()22003121εε-=S K r ,称为滤饼的比阻,其值完全取决于滤饼的性质. 说明：过滤速度等于滤饼层推动力/滤饼层阻力,而后者由两方面的因素决定,一是滤饼层的性质与其厚度,二是滤液的粘度.〔3〕考虑滤液通过过滤介质时的阻力对介质的阻力作如下近似处理：认为它的阻力相当于厚度为e L 的一层滤饼层的阻力,于是介质阻力可以表达为：e L r μ.滤饼层与介质层为两个串联的阻力层,通过两者的过滤速度应该相等,其中,rL R =,e e rL R =.〔4〕两种具体的表达形式滤饼层的体积为AL ,它应该与获得的滤液量成正比,设比例系数为c ,于是cV AL =.由V AL c /=,可知c 的物理意义是获得体积的滤液量能得到的滤饼体积.由前面的讨论可知：A rcV rL R /==,A rcV rL R e e e /==.其中e V 为滤得体积为e AL 或厚度为e L 的滤饼层可获得的滤液体积.但这部分滤液并不存在,而只是一个虚似量,其值取决于过滤介质和滤饼的性质.于是：()e V V rc p A d dV +∆=μθ2 〔1〕又设,获得的滤饼层的质量与获得的滤液体积成正比,即V c W '=.其中'c 为获得单位体积的滤液能得到的滤饼质量. 由滤饼面积滤饼体积r rL R ==可知,R 与单位面积上的滤饼体积成正比,我们也有理由认为它与单位面积上的滤饼质量成正比,只是比例系数需要改变,即 A V c r A W r r R /''/''===滤饼面积滤饼质量；A V c r A W r R e e /''/'== 于是我们可以得到与〔1〕式形式相同的微分方程： ()e V V c r p A d dV +∆=''2μθ 〔2〕由获得这一方程的过程可知：''c r rc =至此,我们已经得到了表达过滤速度的两种形式.3．恒压过滤方程式前已述与,过滤操作可以在恒压变速或恒速变压的条件下进行,但实际生产中还是恒压过滤占主要地位.下面的讨论都限于恒压过滤.对式〔1〕或〔2〕分离变量,积分〔以下以式〔1〕为例〕,式中的μ取决于流体的性质,滤饼比阻r 取决于滤饼的性质,c 取决于滤浆的浓度和颗粒的性质,积分时可将这三个与时间无关的量提到积分号外,而e V 可以作为常数放在微分号内：积分,可得：θ222KA VV V e =+ 〔3〕 其中''22c r p rc p K μμ∆=∆=,称为过滤常数,m 2/s.式〔3〕还可以写成如下形式： θK qq q e =+22 〔4〕其中,A V q /=—单位过滤面积得到的滤液体积；A V q e e /=说明：①恒压过滤方程式给出了过滤时间与获得的滤液量之间的关系.这一关系为抛物线,如图所示.值得注意的是,图中标出了两个坐标系,积分时横坐标采用了θ~0,纵坐标采用了e e V V V +~,但实际得到的滤液量仍是V .图中的e θ为得到e V 这一虚拟滤液量所需要的时间,因而也是一个虚拟时间.②由比阻r 的定义可以看出,其值与滤饼的空隙率ε与比例系数0K 有关.如果滤饼不可压缩,则这两个量便与压力无关,则比阻便与压力无关,于是过滤常数K 便与压力无关.如果滤饼可压缩,则e q K r K ,,0→→ε与压力有关,则在某一压力下测定的r 、K 、e q 不能用于其它压力下的过滤计算.③平均比阻与压力之间有如下经验关系：s p r r 0=或s p r r 0''=,其中s 称为压缩性指数,其值取决于滤饼的压缩性,若不可压缩,则0=s ,0r 或0'r 为不随压力而变的常数.将这关系代入过滤常数的定义式可得：0101''22r c p cr p K ss μμ--==； 另外,介质的阻力常数====e s e se e cq p r AcV p r rL R 00,所以s e p q -∝. 4．过滤常数的实验测定 过滤计算必须在过滤常数具备的条件下才能进行.过滤常数K 、e q 〔或e V 〕的影响因素很多,包括：操作压力、滤饼与颗粒的性质、滤浆的浓度、滤液的性质、过滤介质的性质等,因此从理论上直接计算过滤常数比较困难,应该用实验的方法测定.〔1〕方法一：对式〔4〕进行微分可得：()θKd dq q q e =+2,整理得：将该式等号左边的微分用增量代替：K q q K q e 22+=∆∆θ 〔5〕式〔5〕为一直线方程,它表明：对于恒压下过滤要测定的悬浮液,在实验中测出连续时间θ与以单位面积计的滤液累积量q ,然后算出一系列θ∆与q ∆的对应值,在直角坐标系中以θ∆/q ∆为纵坐标,以q 为横坐标进行标绘,可得一条直线.这条直线的斜率为K /2,截距为K q e /2〔2〕方法二：式〔4〕两边同除以Kq 可得：实验测定变量与上相同,即测出连续时间θ与以单位面积计的滤液累积量q ,以q /θ为横坐标,以q 为纵坐标,在直角坐标系中可得一条直线,该直线的斜率为K /1,截距为K q e /2.〔3〕讨论：①前已述与,过滤常数与诸多因素有关,只有当实际生产条件与实验条件完全相同时,实验测定的过滤常数才可用于生产设备的计算.这里最需要注意的就是操作压力,实际生产时的过滤压力可能有一些变化,实验应该在不同的压力测定过滤常数.②在一定的压力下测定过滤常数K ,并直接测出滤液的粘度和悬浮液的c 或'c 后,还可根据K 的定义式反算出该压力下的比阻.多次进行这样的过程,可以得到一系列〔p r ,〕数据,在双对数坐标系中作图,由s p r r 0=关系可知,应该得到一条直线,该直线的斜率为压缩性指数s ,截距为单位压力下的比阻0r .压缩性指数和比阻才是过滤理论研究的对象.四 过滤计算1．间歇过滤机的计算〔1〕操作周期与生产能力：间歇过滤机的特点是在整个过滤机上依次进行一个过滤循环中的过滤、洗涤、卸渣、清理、装合等操作.在每一操作循环中,全部过滤面积只有部分时间在进行过滤,但是过滤之外的其它各步操作所占用的时间也必须计入生产时间内.一个操作周期内的总时间为：其中,C θ—操作周期；F θ—一个周期内的过滤时间；W θ—一个操作周期内的洗涤时间； R θ—操作周期内的卸渣、清理、装合所用的时间.间歇过滤机的生产能力计算和设备尺寸计算都应根据C θ而不是F θ来定.间歇过滤机的生产能力定义为一个操作周期中单位时间内获得的滤液体积或滤饼体积来表示：〔2〕洗涤速率和洗涤时间：洗涤的目的是回收滞留在颗粒缝隙间的滤液,或净化构成滤饼的颗粒.当滤饼需要洗涤时,洗涤液的用量应该由具体情况来定,一般认为洗涤液用量与前面获得的滤液量成正比.即F W JV V =.洗涤速率定义为单位时间的洗涤液用量.在洗涤过程中,滤饼厚度不再增加,故洗涤速率恒定不变.将单位时间内获得的滤液量称为过滤速率.我们研究洗涤速度时作如下假定：洗涤液粘度与滤液相同；洗涤压力与过滤压力相同.①叶滤机的洗涤速率和洗涤时间：此类设备采用置换洗涤法,洗涤液流经滤饼的通道与过滤终了时滤液的通道完全相同,洗涤液通过的滤饼面积也与过滤面积相同,所以终了过滤速率与洗涤速率相等.由式〔1〕可得：)(2)(22e e W V V K A V V rc p A d dV d dV +=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛终了终了终了μθθ 〔6〕 用洗涤液总用量除以洗涤速率,就可得到洗涤时间：K A V V p A V V rc d dV V e e w W w w 22)(2)(/+=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=终了终了μθθ 〔7〕②板框压滤机的洗涤速度和洗涤时间：板框压滤机过滤终了时,滤液通过滤饼层的厚度为框厚的一半,过滤面积则为全部滤框面积之和的两倍.但由于其采用横穿洗涤,洗涤液必须穿过两倍于过滤终了时滤液的路径,所以L L w 2=；而洗涤面积为过滤面积的1/2,即2/A A W =,由c 的定义可知c c w =将洗涤过程看成是滤饼不再增厚度的过滤过程,则单位时间内通过滤饼层的洗涤液量：)(241)()2/()(222e e e w w W V V K A V V rc p A V V rc p A d dV +=+=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛终了终了终了μμθ 〔7〕此时过滤最终速率仍可用式〔6〕来计算.式〔7〕说明,采用横穿洗涤的板框式压滤机其洗涤速率为最终过滤速率的1/4.洗涤时间： K A V V d dV V e W w w 2)(8/+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=终了θθ 〔8〕〔3〕最佳操作周期在一个操作循环中,过滤装置卸渣、清理、装合这些工序所占的辅助时间往往是固定,与生产能力无关.现在可变的就是过滤时间和洗涤时间.若采用较短的过滤时间,由于滤饼较薄而具有较大的过滤速度,但非过滤操作时间在整个周期中所占的比例较大,使生产能力较低；相反,若采用较长的过滤时间,非过滤时间在整个操作周期中所占比例较小,但因形成的滤饼较厚,过滤后期速度很慢,使过滤的平均速度减小,生产能力也不会太高.综上所述,在一操作周期中过滤时间应该有一个使生产能力达到最大的最佳值.可以证明,当过滤与洗涤时间之和等于辅助时间时,达到一定生产能力所需要的总时间最短少,即生产能力最大.板框过滤机的框厚度应据此最佳过滤时间内生成的滤饼厚度来决定.2．连续过滤机的计算〔1〕操作周期与过滤时间：转筒过滤机的特点是过滤、洗涤、卸渣等操作是在过滤机分区域同时进行的.任何时间内都在进行过滤,但过滤面积中只有属于过滤区的那部分才有滤液通过.连续过滤机的操作周期就是转筒旋转一周所经历的时间.设转筒的转速为每秒钟n 次,则每个操作周期的时间：转筒表面浸入滤浆中分数为：360/浸入角度=φ.于是一个操作周期中的全部过滤面积所经历的过滤时间为该分数乘以操作周期长度：如此,我们将一个操作周期中所有时间但部分面积在过滤转换为所有面积但部分时间在过滤.这样,转筒过滤机的计算方法便于间歇取得一致.〔2〕生产能力转筒过滤机是在恒压操作的.设转筒面积为A ,一个操作周期中〔即旋转一周〕单位过滤面积的所得滤液量为q ,则转筒过滤机的生产能力为：而q 可由恒压过滤方程求得：上式可以变为：e e q K n q q -+=φ2 于是 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==e e h V KA n V n nqA Q 2236003600φ 〔9〕当滤布的阻力可以忽略时,0=e V ,式〔9〕可以变为：n K A Q h φ3600= 〔10〕式〔9〕和〔10〕可用于转筒过滤机生产能力的计算.说明：旋转过滤机的生产能力首先取决于转筒的面积；对于特定的过滤机,提高转速和浸入角度均可提高其生产能力.但浸入角度过大会引起其它操作的面积减小,甚至难以操作；若转速过大,则每一周期中的过滤时间很短,使滤饼太薄,难于卸渣,且功率消耗也很大.合适的转速需要通过实验来确定.例题2 在试验装置中过滤钛白〔2TiO 〕的水悬浮液,过滤压力为2kgf/cm 3〔表压〕,求得过滤常数如下：/s m 10525-⨯=K ,23/m m 01.0=e q .又测出滤渣体积与滤液体积之比33/m m 08.0=c .现要用工业压滤机过滤同样的料液,过滤压力与所用滤布亦与实验时相同.压滤机型号为BMY33/810-45.机械工业部标准TH39-62规定：B 代表板框式,M 代表明流,Y 代表采用液压压紧装置.这一型号设备滤框空处长与宽均为810mm,厚度为45mm,共有26个框,过滤面积为33㎡,框内总容量为0.760m 3.试计算：〔1〕过滤进行到框内全部充满滤渣所需要过滤时间；〔2〕过滤后用相当于滤液量1/10的清水进行横穿洗涤,求洗涤时间；〔3〕洗涤后卸渣、清理、装合等共需要40分钟,求每台压滤机的生产能力,分别以每小时平均可得多少2TiO 滤渣计.解〔1〕一个操作周期可得滤液体积3m 5.908.076.0====c c V F 框内总容量滤饼体积 虚拟滤液体积：3m 45.04501.0=⨯==A q V e e由过滤方程式：F e F F KA V V V θ222=+可求得过滤时间为： 〔2〕最终过滤速率由过滤基本方程微分求得：洗涤速率为最终过滤速率的1/4.洗涤水量为：95.01.0==F W V V洗涤时间()s d dV V W W 13921073.295.0*4/43=⨯==-终了θθ 〔3〕操作周期为：s R W F C 5.5606139260*405.1814=++=++=θθθθ生产能力：小时滤液/1.6/36003m V Q C F ==θ；小时滤饼/488.008.01.6'3m c Q Q =⨯=⋅=。
过滤原理及其过滤技术
产品回收步骤
惰性气体 气体过滤器
液/液聚结器
化学媒介 碳/ 催化剂
板式过滤器
气体过滤器
溶剂过滤器
罐区
反应器
袋式过滤器
终滤器 捕集过滤器
反应器
多功能处理器
离心机
干燥器
半成品或成品API
透镜状 深度模块
终滤器
溶剂过滤器 溶剂回收
取代游离碳的添加
溶剂过 滤器
蒸馏塔 除水液／液聚结器
充碳单元
超纯溶剂
72
制剂和灌装
20
过滤机制总结
直接拦截 惯性撞击 扩散拦截(电荷吸引)
21
过滤效率
直接拦截 最低效率区
效率
扩散拦截
惯性撞击
颗粒直径 (um) *最易穿透粒子大小，Most Penetrating Particle Size, MPPS
22
常见的滤膜材质
Acrylic Copolymer丙烯酸共 聚物
Glass玻璃纤维
过滤原理和技术
Pall Life Sciences 法规事务经理 董巍
提纲
过滤原理 过滤器简介
2
过滤 利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物
污染流体 (流入液，上游)
孔
洁净流体 (滤出液，下游)
滤材
3
对过滤/分离的传统理解
过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤/分离是在一 个平面上进行的。
5.0
沙雷氏菌 假单胞菌
4.0 um 3.0 2.0 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3
8
小颗粒的相对尺寸
铅笔墨点 (40 um)
红细胞
典型细菌
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设1和2分别是滤饼和 过滤介质两侧压降 dq 1 dq 2 d r q d r qe dq 1 2 d r (q qe ) r (q qe )
2 令K Ve=Aqe:为形成与过滤介质阻力相等 r 发滤饼层所得的滤液量，m3 dq K K、q :过滤常数过滤常数K 可得： e d 2 ( q q e ) K单位是m2/s ,在恒压下为一常数。 dV KA 2 2 K a (1 ) d 2(V Ve ) s ...... 过滤速率基本方程
1 dq 推动力 d r q 阻力 L
q
令r
K a 2 (1 )
3
: 滤饼层两侧压差， Pa q : 单位面积所得到的滤液 量
: 滤液的粘度，Pa.s
滤液通过过滤介质的阻力 可视为通过单位过滤面积 获得某当量滤液量qe所形 成的虚拟滤饼层的阻力。
（1）湿滤渣密度ρc的计算
C
c
1
P
C 1
式中：ρc、ρp、ρ分别为湿滤渣、干滤渣和滤液的密度 C为湿滤渣与其中所含干渣的质量比，kg湿渣/kg干渣
（2）干渣质量与滤液体积的比值ωkg干渣/m3滤液
X (1 CX ) /
式中：X为悬浮液中固体颗粒的质量分率，kg固体/kg悬浮液 CX为单位质量悬浮液可得的湿滤渣的质量，kg湿渣/kg悬浮液 （1-CX）为单位质量悬浮液可得滤液的质量，kg滤液/kg悬浮液
过滤的特点
床层滤饼厚度不断增加——拟定态处理 设过滤面积为A,在过滤时间τ内所获得的滤液量为V dV dq 过滤速率u Ad d V q : 通过单位过滤面积的滤 液总量。 A
二、 过滤过程的计算 1、过滤过程的物料衡算
对给定的滤浆，所获得的滤液必形成一定的滤饼，它们 之间的对应关系可由物料衡算求得。
•助滤剂：是不可压缩的粉状或纤维状固体，如硅藻土、
纤维粉末、活性炭、石棉。 使用时，可预涂，也可以混 入待滤的滤浆中一起过滤。助滤剂可改善过滤操作，加快 过滤速率。注意：当滤饼是产品时不能使用助滤剂。
滤饼的洗涤
洗涤的目的：在某些过滤过程中为了除去滤饼里存留的滤液， 或者为了回收滤饼中存留的滤液，在过滤终了时，需要对滤饼 进行洗涤。如果滤液为水溶液，一般就用水洗涤。
r
3
r0
常数r反应了滤饼的特性，成为滤饼的比阻。
比阻r数值的大小反映了过滤操作的难易程度。
S、r0:实验常数 S:压缩性指数
不可压缩滤饼s=0，可压缩滤饼s=0.2～0.8 硅藻土 s=0.01 碳酸钙 s=0.19 氢氧化铝s=0.9
三、滤液量与过滤时间
(1)过滤操作方式 随着过滤的进行，滤液量不断增加，滤饼层的厚度会不断 增大，故过滤阻力也不断增大。若维持过滤压差不变，那么 过滤速度就会不断下降，而若要维持过滤速度不变，就要不 断增大过滤压差。在过滤计算中，将前一种操作方式称为恒 压过滤，后一种操作方式称为恒速过滤。这是工业生产上两 种典型的过滤操作方式。工业上所使用的过滤机大多为间歇 式，不宜于在整个过程中都采用恒压过滤或恒速过滤。因为 在恒压操作开始阶段，过滤介质表面还没有滤饼层生成，较 小的颗粒会穿过介质，得到的是浑浊的滤液，或使介质的孔 道堵塞，造成较大的阻力；而在恒速过滤操作的后期，为维 持恒定的过滤速度，必须将过滤压力增大到较大值，这会导 致设备的泄露或动力设备超负荷。为克服这些问题，可在过 滤开始时采用较小的压力，以后不断地使之提高至预定值， 而后则在恒压下进行过滤，称为先恒速后恒压过滤。
过滤方式 ：深层过滤和滤饼过滤
“架桥”现象过滤介质的孔道大过滤之初， 会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊，但颗粒会在孔道中迅 速发生“架桥”现象，使小于孔道的颗粒也能被截留，故当滤饼 开始形成，滤液即变清，此后过滤才能有效地进行。在饼层过滤 中，真正发挥作用的主要是滤饼层而不是过滤介质 。
深层过滤
深层过滤时，颗粒的尺寸比介质的孔道小得多，但孔 道弯曲细长，颗粒进入之后很容易被截留，更由于流 体流过时所引起的挤压和冲撞作用，颗粒紧附在孔道 的壁面上。此法适合于从液体中除去很小量的悬浮液。 如饮用水的净化。
过滤介质 基本要求：适宜的孔径、滤阻小，同时因过滤介质是 滤饼的支承物，应具有足够的机械强度和耐腐蚀性。 常用过滤介质：棉麻或合成纤维的丝织物或金属丝、 玻璃丝等丝织成的金属网，常称为滤布。堆积介质沙粒、 碎石、碳屑等多用于深层过滤。多孔固体介质：具有很多 微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金属 制成的管或板。能拦截1~3μm的微细颗粒。 过滤推动力 可以是重力、离心力或压力差。重力较小，重力过滤 用于过滤阻力较小的场合。压差有可调性，常用压差作推 动力 本节着重讨论以压力差为推动力的过滤过程。
X/（1-CX）为干渣与滤液的质量比
（3）湿滤渣体积与滤液体积的比值为
C c
式中：ωC为湿滤渣质量与滤液体积的比值，kg湿滤渣/m3 滤液 υ为单位体积滤液所含湿滤渣的体积
2、过滤基本方程式
过滤速率：单位时间通过单位面积的滤液体积，可表示 为 ，单位为m/s。过滤过程中，滤液通过滤布 和滤饼的流速较低，其流动一般处于层流状态，处于康 采尼公式适用的低雷诺数范围。 dV dq 3 1 u 2 2 Ad d (1 ) a K L
滤饼的压缩性和助滤剂
滤饼是由截留下的固体颗粒堆积而成的床层，随着操 作过程的进行，滤饼的厚度和流动阻力都逐渐增加。滤饼 按可压缩性可分为两类： 不可压缩滤饼：不易变形的坚硬固体（如碳酸钙、硅藻 土），当滤饼两侧压差增大，颗粒形状和颗粒间的孔隙率 不变，单位厚度床层的流动阻力可视作恒定。 可压缩滤饼 ：空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。 （如氢氧化钠），当滤饼两侧压差增大，颗粒形状有明显 的改变，孔隙率降低，单位厚度床层的流动阻力随压差增 大而增大。
第四节 过滤原理及设备
一、过滤操作的基本概念
过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。 过滤原理：在外力（重力、压力、离心力）的作用下， 悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下 来，从而实现固、液分离。 过滤术语：过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆（料浆）， 所用的多孔物质称为过滤介质（当过滤介质是织物时，也 称为滤布)，通过介质孔道的液体称为滤液，被截留的物 滤浆 质称为滤饼或滤渣。 滤饼 过滤介质 滤液