过滤基本原理

第二节 过 滤

一 过滤基本原理

1、过滤

过滤就是在外力作用下,使悬浮液中得液体通过多孔介质得孔道,而悬浮液中得固体颗粒被截留在介质上,从而实现固、液分离得操作、

说明①其中多孔介质称为过滤介质;所处理

得悬浮液称为滤浆;滤浆中被过滤介质截留得固

体颗粒称为称为滤饼或滤渣;通过过滤介质后得

液体称为滤液。

②驱使液体通过过滤介质得推动力可以有

重力、压力(或压差)与离心力;

③过滤操作得目得可能就是为了获得清净

得液体产品,也可能就是为了得到固体产品。

④洗涤得作用:回收滤饼中残留得滤液或除

去滤饼中得可溶性盐。

２。过滤介质

过滤介质起着支撑滤饼得作用,并能让滤液通过,对其基本要求就是具有足够得机械强度与尽可能小得流动阻力,同时,还应具有相应得耐腐蚀性与耐热性、工业上常见得过滤介质: ①织物介质:又称滤布,就是用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成得得织物,以及由玻璃丝或金属丝织成得网。这类介质能截留颗粒得最小直径为。织物介质在工业上得应用最为广泛、

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:具有很多微细孔道得固体材料,如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成得管或板,能拦截得微细颗粒

④多孔膜:用于膜过滤得得各种有机高分子膜与无机材料膜。广泛使用得就是醋酸纤维素与芳香酰胺系两大类有机高分子膜、可用于截留 以下得微小颗粒、

3、深层过滤与滤饼过滤

(1)滤饼过滤:悬浮液中颗粒得尺寸大多都比介质得孔道大。过滤时悬浮液置于过滤介质得一侧,在过滤操作得开始阶段,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,使滤液仍然就是混浊得、随着过程得进行,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,它便成为对其后得颗粒起主要截留作用得介质。因此,不断增厚得滤饼才就是真正有效得过滤介质,穿过滤饼得液体则变为澄清得液体。

(2)深层过滤:此时,颗粒尺寸比介质孔道得尺寸小得多,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,在表面力与静电力得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得内部、这种过滤适合于处理固体颗粒含量极少得悬浮液。

４.滤饼得可压缩性与助滤剂

滤饼得可压缩性就是指滤饼受压后空隙率明显减小得现象,它使过滤阻力在过滤压力提过滤介质滤 饼滤 浆

高时明显增大,过滤压力越大,这种情况会越严重。

另外,悬浮液中所含得颗粒都很细,刚开始过滤时这些细粒进入介质得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得滤饼对液体得透过性也很差,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:由多块带凸凹纹路得滤板与滤框交替排列于机架而构成、板与框一般制成方形,其角端均开有圆孔,这样板、框装合,压紧后即构成供滤浆、滤液或洗涤液流动得通道。框得两侧覆以滤布,空框与滤布围成了容纳滤浆与滤饼得空间。

板与框得结构如图所示。悬浮液从框右上角得通道１(位于框内)进入滤框,固体颗粒被截留在框内形成滤饼,滤液穿过滤饼与滤布到达两侧得板,经板面从板得左下角旋塞排出。待框内充满滤饼,即停止过滤。如果滤饼需要洗涤,先关闭洗涤板下方得旋塞,洗液从洗板左上角得通道2(位于框内)进入,依次穿过滤布、滤饼、滤布,到达非洗涤板,从其下角得旋塞排出。

如果将非洗涤板编号为１、框为2、洗涤板为3,则板框得组合方式服从１—2—３—２—-1—2—3之规律。组装之后得过滤与洗涤原理如图所示。

滤液得排出方式有明流与暗流之分,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,则需要将各板流出得滤液汇集于总管后送走,称为暗流。

说明:①板框压滤机得操作就是间歇得,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上面介绍得洗涤方法称为横穿洗涤法,其洗涤面积为过滤面积得１／2,洗涤液穿过得滤饼厚度为过滤终了时滤液穿过厚度得2倍、若采用置换洗涤法,则洗涤液得行程与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。主要缺点就是间歇操作,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、滤叶就是由金属多孔板或多孔网制造得扁平框架,内有空间,外包滤布,将滤叶装在密闭得机壳内,为滤浆所浸没。滤浆中得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得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:叶滤机也就是间歇操作设备、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。缺点就是构造较为复杂,造价较高,粒度差别较大得颗粒可能分别聚集于不同得高度,故洗涤不均匀、３、转筒过滤机

(1)结构与工作原理:设备得主体就是一个转动得水平圆筒,其表面有一层金属网作为支承,网得外围覆盖滤布,筒得下部浸入滤浆中、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得分配头相连。凭借分配头得作用,这些孔道依次分别与真空管与压缩空气管相连通,从而使相应得转筒表面部位分别处于被抽吸或吹送得状态。这样,在圆筒旋转一周得过程中,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。

分配头由紧密贴合得转动盘与固定盘构成,转动盘上得每一孔通过前述得连通管各与转筒表面得一段相通。固定盘上有三个凹槽,分别与真空系统与吹气管相连、

①当转动盘上得某几个小孔与固定盘上得凹槽2相对时,这几个小孔对应得连通管及相应得转筒表面与滤液真空管相连,滤液便可经连通管与转动盘上得小孔被吸入真空系统;同时滤饼沉积于滤布得外表面上。此为过滤。

②转动盘转到使这几个小孔与凹槽3相对时,这几个小孔对应得连通管及相应得转筒表面与洗水真空管相连,转筒上方喷洒得洗水被从外表面吸入连通管中,经转动盘上得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,这几个小孔对应得连通管及相应得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随着转筒得转动,这些小孔对应表面上得滤饼又与刮刀相遇,被刮下。此为卸渣、

继续旋转,这些小孔对应得又重新浸入滤浆中,这些小孔又与固定盘上得凹槽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得空白位置(与外界不相通得部分)相遇时,则转筒表面与之相对应得段停止工作,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:转筒过滤机得突出优点就是操作自动,对处理量大而容易过滤得料浆特