第三章机械分离(过滤).ppt

一、过滤原理 　　　过滤操作是利用重力或人为造成的压差使悬浮液通过某种多孔性过滤介质，悬浮液中的颗粒被截挡，滤液则穿过介质流出。 1.过滤方式 A　深层过滤 　　当悬浮液中所含颗粒很少（0.1%）又很小时，可用较厚床层做过滤介质（例如，自来水净化用的砂层），由于悬浮液中颗粒尺寸比过滤介质孔道小，颗粒可以进入细长的孔道，靠静电及分子的作用，而附着在孔道壁上。 B、滤饼过滤 悬浮液过滤时，液体通过过滤介质，而颗粒沉积在过滤介质表面而形成滤饼。 C、动态过滤 动态过滤可描述为料浆沿过滤介质表面作高速流动，使得滤饼在剪切力的作用下不会增厚，这样就可维持较高的过滤能力。如图所示： 动态过滤中，滤液与料浆呈错流（交错流动）。 2.过滤介质 （1）常用的过滤介质 　A　织物介质：棉、麻、丝、毛及各种纤维织物，还有铜、不锈钢丝编网等。 　B　堆积的颗粒物：砂、煤、石块、活性炭、硅胶、火山石、浮石等。 　C　多孔性介质：陶瓷、塑料等多孔板及烧结成型的管状介质。 选择使用时，要结合液体性质，酸碱含量、粒度操作温度、压力和过滤介质的强度价格等因素。 （2）过滤介质的基本性能 A　阻力小 B　使用中不发生突然堵塞 C　耐磨、抗弯、耐热、化学稳定性好，使用寿命长 D　表面光滑、容易剥离滤饼 各类介质能截留的最小颗粒 3、助滤剂 　实际是一种过滤介质，它是一种放在隔板上的分散的颗粒物质，形成一个薄层，适用于处理微细粒子或亲水性难过滤物料，且滤饼无需回收的场合。 　　常用的助滤剂有：硅藻土、珍珠岩、纤维素、炭粉等。 4．滤饼的压缩性 　　 当滤饼两侧的压强差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙都不发生明显变化，单位厚度床层的流动阻力可视作恒定，这类滤饼称为不可压缩滤饼，反之称为可压缩滤饼。 二、过滤过程计算 1、物料衡算 物料衡算时，列出两个方程，即体积总量和固体体积量： 式中：V悬为获得滤液量V并形成厚度L的滤饼所消耗的悬浮液总量。ε为滤饼空隙率，Α为过滤面积，上两式导出： 　　描述过滤过程中任一瞬时过程过滤速率、过滤压差、过滤时间、滤液量、液体粘度、滤饼阻力等之间的关系，是过滤计算的基本方程式的任务。 3．滤饼的阻力 对于不可压缩滤饼，滤饼层的空隙率、颗粒的形状、尺寸不发生改变，因此颗粒比表面a 亦为常数，令上式中的一部分为r： 式中 Δpm——过滤介质上、下两侧的压强差，Pa； Rm——过滤介质阻力，1/m。 式中 R——滤饼阻力，1/m； R=rL 　 通常滤饼与滤布的面积相同，所以两层中的过滤速度相等，则： Ve——如生成滤饼厚度为Le时所获得的滤液体积为Ve，为 过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3。当操作条件和过滤介质一定时，Ve 为常数。 5．过滤基本方程 可压缩滤饼 由以上公式可得过滤基本方程： 三、过滤时间与滤液量的关系?????? 恒压过滤方程的积分式为 又令 则恒压过滤方程式也可分别写成如下形式： 2．恒速过滤 恒速过滤时的过滤速度为 3．先恒速后恒压 4、过滤常数的测定 恒压过滤与恒速过滤方程中都含过滤常数K 、qe。 　 过滤常数的测定是在一悬浮液小型过滤设备中进行。 试验在恒压条件下进行。 四、过滤设备 由许多块滤板和滤框排列而成。 板框压滤机上的洗涤速率约为过滤终了时过滤速率的1/4。 2．叶滤机 由许多长方形滤叶组成。 缺点：要加压、结构复杂、造价高。 3．回转真空过滤机 4、洗涤速率与洗涤时间 板框压滤机的洗涤速率与时间 5、过滤过程的计算 　设计计算时，应先进行小型过滤试验，取得必要的设计数据，如过滤常数等，并对过滤介质和过滤设备的选型提供依据。 6、过滤机的生产能力 过滤机的生产能力通常是指单位时间获得的滤液体积。 生产能力Q的计算式为 （2）连续过滤机的生产能力 转筒回转一周所用时间T，在此周期内过滤时间为 n——转筒转速，r/min 转筒每转一周所得的滤液体积为 当滤布阻力可以忽略时，θe=0、Ve=0，则上式简化为 五、加快过滤速率的途径 　过滤技术的改进大体包括两个方面，寻找适当的过滤方法和设备以适应物料的性质；加快过滤以提高过滤机的生产能力。 助滤剂的使用有两种方法，预敷和掺滤。 2、改变悬浮液中的颗粒聚集状态 作业：P120 7、9 洗板 板框压滤机 框 非 洗板 洗板 洗涤液流出 洗涤液入口 优点：自动连续，节省人力 缺点：投资大，面积大；推动力大；洗涤不充分； 　板框压滤机在过滤终了时，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。但在滤渣洗涤时，洗涤液通过的面积为过滤时途径的两倍，洗涤速率应为终