化工原理过滤实验

化工实验二 过滤实验

13生物工程2班 陈忠杰 201330550204 指导老师：李璐

一、实验目的

1.了解板框过滤机的构造、流程和操作方法。

2.测定某一压力下过滤方程中的过滤常数K 、e q 、e τ值，增进对过滤理论的理解。

3.测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。

二、基本原理

恒压过滤是在恒定压力下，使悬浮液中的液体通过介质（成为滤液），而固体粒子被介质截留，形成虑饼，从而达到固—液分离目的的操作。过滤速度由过滤介质两侧的压差及过滤阻力决定。因为过滤过程滤渣厚度不断增加，过滤阻力亦不断增大，故恒压过滤速度随过滤时间而降低。当过滤介质及阻力均应计入时，恒压过滤方程如下： )()(22e e KA V V ττ+=+ （5-1）

)()(2

e e K q q ττ+=+ （5-2）

将式（5-2）微分，得：

e e q K

q K dq

d Kd dq q q 2

2)(2+=

=+τ

τ

（5-3） 式（5-3）为一条直线，但

dq

d τ

难以测得，实际可用q ∆∆/τ代替，即 e q K

q K q 2

2+=∆∆τ （5-4） 因此，只需在恒压下进行过滤试验，测取一系列的τ∆、q ∆，做q ∆∆/τ与q 的关系图，得

一直线，这条直线斜率为K

2，截距为e q

K 2

，进而可算出K 、e q 的值：再以q=0，τ=0带入

式（5-2），即可求得e τ。

2洗涤速率与最终过滤速率的测得：

在一定压力下洗涤速率是恒定不变的。 w d dV )(

τ=w

w V

τ （5-5） 最终过滤速率的确定比较困难，因为它是一个变数，为了测得比较准确，应让过滤操作进行到率框全部被滤渣充满后在停止。根据恒压过滤方程，可得恒压过滤方程的最终过滤速率E d dV

)(

τ

为： E d dV )(τ=)

(2)(22e e q q KA

V V KA +=

+ （5-6） 式中：V —整个过滤时间内所得的滤液总量：

q —整个过滤时间内通过单位过滤面积所得的滤液总量。

三、实验装置与流程

本实验装置GL200B 由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图5-1.

MgCO3 的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力槽中，用压缩空气加以搅拌使MgCO3不致沉降，同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力槽上排空管中排出。

板框压滤机的结构尺寸：框厚度20mm ，每个框过滤面积0.0177m3，框数2个。 空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min ，最大气压0.8Mpa 。

四、实验步骤

过滤实验 1、 试验准备

（1）配料：在配料罐内配制含MgCO 32%~3%的水悬浮液，MgCO 3事先由天平沉重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm 。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。利用波镁计，在其度数2.5-3.0之间，偏小加粉末，偏大加水。

（2）搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适当开度），使MgCO

悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合

3

上。

(3)设定压力：分别打开进压力罐的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1、0.2MPa。设定定值调节阀时，压力罐泄压阀可略开。建议第一次操作压力控制在0.1MPa（表压），第二次控制在0.2MPa（表压）。

（4）装板框：按板、框的钮数1-2-3-2-1-2-3的顺序排列好板框过滤机的板与框。正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布，以免漏液，然后用压紧螺杆压紧板和框。（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。

（5）灌清水：向清水罐通入自来水，液面打视镜2/3高度左右。灌清水时，应将阀门处的泄压阀打开。

（6）灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动出配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3处，关闭进料阀门。

2、过滤过程

（1）鼓泡：通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。

（2）过滤：将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清液出口球阀。此时，压力表表示过滤压力，清液出口流出滤液。

每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，开始用秒表记录时间，计量筒中液面升至约600mL记录一次时间，使时间不至于中断。即每次ΔV取600 mL，记录相应的过滤时间Δ。当滤液流速渐慢，呈细线状流出，表明滤渣已充满整个滤框，关闭滤浆进口阀门，停止过滤实验。

量筒交换接滤液是不要流失滤液，等量筒内滤液静止后读出ΔV值（注意：若ΔV约600mL时交替换量筒，这时量筒内滤液量并非正好600mL。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟练双秒表轮流读数的方法。每个压力下，测量8~10个读数即可。

3.洗涤过程

（1）关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为洗涤状态）。

（2）维持洗涤压力与过滤时压力相同，开启洗水进出口阀（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）进行洗涤。洗水穿过滤渣后由滤液出口流出，并流入计量筒，同时记录时间，测取有关数据。洗涤速度比同压力下过滤速度小很多。每次ΔV取100~300ml左右。记录两组数据即可。

（3）洗涤完毕，关闭洗液进板框的阀门、关闭进气阀门。

一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。放开压紧螺杆将滤框拉开，卸出滤渣，清洗滤布，清洗时滤布不要折，重新组装。调节另一压力数值进行另一次实验。

注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。

每次滤液几滤饼均收集在小桶内，以便下次实验使用。

4、实验结束

（1）先关闭空压机出口球阀，关闭空压机电源。

（2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压。

（3）卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。

（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗，以免沉淀堵塞罐管道和阀门。

（5）做好设备、地面的清洁。

五、实验数据及数据处理

表5-1 过滤实验数据整理表

过滤机类型： GL200B 滤框个数： 2 滤布种类：帆布

虑框尺寸（长、宽、高）：_____133⨯133⨯20_mm 过滤总面积：0.0708 m2