第二篇(第七章)过滤讲义

dq dt
K
2q
qe
-----表面过滤基本方程
四川农业大学 本科生课程
环工原理
9/200
二、过滤过程的计算
K 2p1s
r0 f
（一）、恒压过滤 特点： K为常数
------确定滤液量与过滤时间和过 滤压差等之间的关系。
u
dV
过滤推动力
Adt 过滤阻力
KA
2V Ve
积分得： 或
V 2 2VVe KA2t
四川农业大学 本科生课程
环工原理
悬浮液（固-液混合物） 含尘气体（固-气混合物）
2/200
二、过滤介质
（1）固体颗粒：天然的（如石英砂、 无 烟 煤 、 磁 铁 矿 粒 ） 和 人 工 合 成 的 滤浆 （如各种滤料） （2）织物介质，如棉、麻、丝、毛、 滤饼 合成纤维、金属丝等编织成的滤布； 过滤介质 （3）多孔性固体介质，如素瓷板或管、 滤液 烧结金属板或管等。
试求：（1）各△p下的过滤常数K及过滤介质的当量滤液体积qe； （2）滤饼压缩指数s。
实验序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
过滤压强差△p/MPa
0.1
0.3
0.4
滤液体积V/m3
过滤时间/s
0.00
0
0
0.01
74.0
29.6
0.02
214.3
95.1
ห้องสมุดไป่ตู้
0.03
448.0
205.2
0.04
756.2
351.7
0.05
1120.2
530.8
0 22.6 74.5 170.7 285.8 423.2
（1）由实验数据计算出不同条件下的q与t/q，结果见下表。 在直角坐标上分别绘出不同△p下的t/q～ q值，得三条直线。
实验序号
过滤压强差△p/MPa
V/m3
q/m3m-2
0.01
0.104
Ⅰ
0.1
t
t/q
74.0
711.5
Ⅱ
0.3
（4）多孔膜：由高分子有机材料或无 机材料制成的薄膜。
四川农业大学 本科生课程
环工原理
3/200
三、过滤分类
两
种
过
滤 方 式滤 深
层 饼
过 过
滤 滤
以固体颗粒为过滤介质 （表面过滤）推动力：重力、压 力、离心力
滤饼过滤
四川农业大学 本科生课程
环工原理
架桥现象
表面（滤饼）过滤示意图
4/200
过滤流体
7/200
u
rm
p
Lm rL
将过滤介质的阻力转化 成厚度为Le的滤饼层的 阻力
rm Lm rLe
p
u rL Le
四川农业大学 本科生课程
环工原理
8/200
过滤常数 K反映悬浊液的过滤特性，与悬浊 液浓度、滤液黏度以及滤饼层的
dV Adt
KA
2V Ve
颗粒性质和可压缩性有关;Ve和qe 跟过滤介质特性相关。
K 2p1s
r0 f
四川农业大学
本科生课程
环工原理
lg K (1 s) lg p B
求出压缩指数s
12/200
例：在实验室中采用一个边长为0.24m×0.23m小型板框过滤对某固 体粉末与水的悬浮液进行过滤实验。悬浮液固体含量为25kg/m3， 温度为20℃。试验分别测定了在过滤压强差△p为0.1MPa、 0.3MPa、0.4MPa下。在不同过滤时间下所得的滤液体积量见下 表。
lg K (1 s) lg p B
四、滤饼洗涤
目的：为去除或回收滤饼中残留的滤液或可溶性杂质，主要确
定洗涤速度和洗涤时间。
洗涤速度
dV
洗涤推动力
Adt w
KA
2V Ve
V 常数 At
整理得： 或
V2
V Ve
K 2
A2t
q2
qqe
K 2
t
若过滤介质阻力可忽略不计，则
V 2 K A2t 2
或
q2
四川农业大学 本科生课程
K 2
t
环工原理
11/200
恒压时：
三、过滤常数的测定
q2 2qqe Kt
t q
1 K
q
2 K
qe
斜率 1/K
截距 2qe/K
Rm，Rc----过滤介质和滤饼 层的过滤阻力，m-1；
过滤介质 滤液
Rm= rmLm；Rc=rL
u
p
rmLm rL
四川农业大学 本科生课程
环工原理
rm，r----过滤介质和滤饼层的过滤比阻，m-2， 是单位厚度过滤介质或滤饼层的阻力；
Lm，L----过滤介质和滤饼层厚度，m。
---------Ruth过滤方程
0.520
1120.2
2167.7
530.8
1020.8
423.2
813.8
t q
1 K
q
2 K
qe
读取直线斜率和截距即可 求得K、qe。
Ⅰ： 2.81×10-4，0.0458；
Ⅱ：5.59×10-4，0.0270；
Ⅲ： 6.84×10-4，0.0238
（2）将三次实验的K和△p数据绘制于双对数坐标上，读 取直线的斜率和截距求得s＝0.363。
q2 2qqe Kt
V
0 2(V Ve )dV
t KA2dt
0
V
t
0
2(q qe )dV
Kdt
0
若过滤介质阻力可忽略不计，则
V 2 KA2t
或
四川农业大学 本科生课程
环工原理
q2 Kt
10/200
3、恒速过滤
2p1s K
r0 f
特点：
K不为常数，而u为常数。
u
dV
过滤推动力
Adt 过滤阻力
t
t/q
29.6
284.6
Ⅲ
0.4
t
t/q
22.6
217.3
0.02
0.208
214.3
1030.3
95.1
457.2
74.5
358.2
0.03
0.31
448.0
1445.2
205.2
661.9
170.7
550.6
0.04
0.416
756.2
1817.8
351.7
845.4
285.8
687.0
0.05
在拦截、惯性碰撞、扩 散沉淀等作用下，颗粒 物最终附着在介质表面
过滤介质 滤液 深层过滤示意图 应用比较： 滤饼过滤：颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼层容易形 成。如污泥脱水用的真空过滤机、板框式压滤机，给水处理 中的慢滤池、袋式除尘器。 深层过滤：颗粒物含量少。如快滤池
§2 表面过滤的基本理论
一、过滤基本方程
过滤速度------ u dV Adt
悬浮液
dt---微分过滤时间，s；
△p
dV---dt时间内通过过滤面
的滤液量，m3；
A---过滤面积
滤饼 L
过滤介质 滤液
四川农业大学 本科生课程
环工原理
6/200
悬浮液
过滤速度与推动力之间的关
系可用Darcy定律表示：
△p
滤饼 L
u
Rm
p Rc
第七章 过滤 §1 过滤操作的基本概念 §2 表面过滤的基本理论
四川农业大学 本科生课程
环工原理
1/200
§1 过滤操作的基本概念
一、过滤过程
混合物中的流体在推动力（重力、压力、离心力等）作 用下通过过滤介质时，流体中的固体颗粒被截留，而流 体通过过滤介质，从而实现流体与颗粒物的分离。
分离
均 相 物 系 非 均 相 物 系------过滤