葡萄酒工程学05 过滤和分离.pptVIP

第5章 过滤与分离 非均相物系的分离 连续相(分散介质) 分散相(分散物质) 非均相物系分离的目的： （1）回收分散物质 （2）净制分散介质，如葡萄酒生产中的过滤 §1 重力沉降 一、静止流体中颗粒的自由沉降 1、加速沉降阶段 将一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流体中，颗粒在重力的作用下沿重力方向作沉降运动时受到以下力的作用 2、等速沉降阶段 随 ， 到某一数值 时，右边等于零，此时 ，颗粒将以恒定不变的速度维持下降。 此 称为颗粒的沉降速度。对小颗粒，沉降 的加速段很短，加速度所经历的距离也很小。对小颗粒沉降的加速度可以忽略，而近似认为颗粒始终以等速下降。 3、颗粒的沉降速度 对球形颗粒，当 时，得 根据牛顿第二定律得： §2 过滤 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。 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。 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。 常用的助滤剂有硅藻土、纤维素等。 使用助滤剂的目的： 防止过滤介质孔道堵塞，或降低滤饼的过滤阻力。 加助滤剂和方法有预涂法和预混法。 葡萄酒生产中过滤操作使用的助滤剂主要是硅藻土和纤维素。硅藻土是水生植物硅藻的化石，由古生物积沉岩硅藻的遗骸构成。其主要成分为SiO2(占85-90%)，呈灰白色粉末，粒度一般为30-40μm，最小为2μm，最大为300-400μm，比重为0.31-0.7。其主要特性为： ①主要成分为SiO2，化学稳定性好。不溶于除氢氟酸以外的任何强酸，能溶于苛性碱。对不同浓度及不同温度的滤浆均可适用； ②作为助滤剂使用时，可获得较高的过滤速度和理想的澄清度。硅藻土具有无数的小孔和复孔，其孔隙率为80-90%，这就为截留固体颗粒提供了较大的空间。加之骨架坚硬，形成的滤饼基本具有不可压缩的特点，在压力变化的情况下仍能基本保持疏松多孔状态，过滤阻力小，可获得较高的过滤速度及理想的澄清度； 三、过滤速度 1.过滤速度与过滤速率 单位时间内通过单位过滤面积滤液的体积称为过滤速度，即： u=V/At m３/m２ 式中： A——过滤面积，m２； t——过滤时间，s； V——时间t内流出的滤液体积，m３ 单位时间内获得的滤液体积称为过滤速率，表示过滤设备的生产能力。 过滤速率Q=V/t=u·A  其单位m３/h及L/min表示。 2.影响过滤速度的因素 ①滤浆的粘度 粘度越大，过滤阻力越大，过滤速度越小； ② 滤饼厚度 滤饼厚度越大，阻力越大，过滤速度越小。当厚度达到一定程度会使过滤终止； ③ 滤饼性质 不可压缩滤饼的颗粒坚硬，滤液通过的流道不会因压力的增大而变小，阻力基本保持不变，或随过滤时间的持续阻力增加很慢，过滤速度基本随压力的升高按比例增大； 小颗粒在较大压力作用下会堵塞孔道，故过滤初期压力不能太大，避免流道过早地堵塞。 四、 过滤操作的方式 1.恒压过滤 过滤操作是在恒定的压差下进行，称为恒压过滤。恒压过滤是最常用的过滤方式，过滤过程中，随着饼层的不断增厚，阻力增加大，因压差不变，过滤速度将逐渐降低。 2.恒速过滤 过滤操作在恒定的速度下进行，称为恒速过滤。随着过滤时间的持续，饼层厚度增加，阻力增大，过滤压差随时间的持续呈直线增长。过滤设备的耐压能力有限，压力不能太高。对可压缩滤饼，压力的过度升高并不能使速度提高，相反会造成过滤终止。 3.先恒速后恒压过滤 这种过滤方式是开始先以较低的速度进行恒速过滤，以免压力过早升高形成流道堵塞，当压力升高到给定值后再采用恒压过滤。 如图，采用定量泵，过滤初期保持恒定速度，随着时间的持续，泵出口压力升高，若此压力升至能使支路阀自动开启的设定值时，支路打开，部分滤浆返回泵入口，进入压滤机的滤浆减少，压滤机入口压力维持恒定，由此开 始恒压过滤。 1.定量泵；2.支路阀； 3.压滤机 * * 式中： 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