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1、2007Vol.17No.3过滤与分离JournalofFiltration&Separation·37·成饼过滤中过滤介质阻力与堵塞研究的进展罗茜(东北大学,辽宁沈阳110004)摘要:过滤介质是过滤作业的基本部件,由于在过程中不断地被堵塞,介质阻力不断增加,过滤性能逐渐下降,以致于不能再继续使用。因此研究其被堵塞的机理和降低、减少堵塞的措施就成为改善过滤作业的重要课题。综合了26篇有关文献,介绍了成饼过滤介质堵塞的机理、被堵塞过滤介质阻力的大小、影响过滤介质堵塞的主要因素等几方面的近期研究进展。关键词:成饼过滤;过滤介质;介质阻力;介质堵塞中图分类号:TQ028.5+3文献标识码:A
2、文章编号:1005-8265(2007)03-0037-09在成饼过滤中,过滤介质的作用是尽可能多地截综合介绍,供合理选择过滤介质、提高过滤效率的流料浆的固体颗粒,又要有相当快地排液能力或相当参考。大的渗透率,这无疑是矛盾的;同时由于介质不断被堵1成饼过滤介质堵塞机理的研究塞,过滤处理能力下降,滤饼水分增加,滤布逐渐变硬以至于破坏。由于过滤介质堵塞的机理比较复杂,所以对“堵对深层过滤介质的堵塞机理已有许多研究,但塞”的提法也是多样的,英文有clogging、blocking、对成饼过滤介质被堵塞的过程及对过滤过程的影响blinding、Plugging等,可认为是阻塞和堵塞,此外对膜的研
3、究则基于其难度比较大,研究的结果相对比较介质更多用fouling(污染)。引用土工布的研究,其堵塞机理如图1和图2[1]少。本文试对近年来国内外一些新的研究进展做些。由上可见,所谓过滤介质的堵塞就是料浆中的固量。体颗粒吸附在介质上或镶嵌(toset)或深入(embedded)[3]引用Hermia和Bredee的介质堵塞物理机Grace在介质的孔隙中,这其中也有成拱、架桥。总的是使介制是分为:完全堵塞、标准堵塞、中等程度堵塞和滤饼质通过流体的能力降低甚或停止;负荷能力或处理能过滤四种情况,总的过滤方程可表示为:力也降低。最终不能再用。nd2tdt早在1949年HeertjesP.M.和V
4、.D.Haas[2]就将过滤定压过滤2=k!dv"(1)dv过程分为堵塞过滤和滤饼过滤,在料浆稀薄时形成堵d(Δp)n定速过滤=k(Δp)(2)塞过滤,逐渐增加料浆浓度就形成成饼过滤。堵塞过dv滤时“滤饼”的“比阻”随着在过滤介质上的物质的增式中n是表示上述四种模型,k是反映过滤条件、多而加大,成饼过滤时滤饼的比阻取决于要过滤的介质和过滤系统。Grace根据实验结果,列出了四种情收稿日期:2007-05-30作者简介:罗茜(1932-),女,教授,博士生导师,主要研究方向固液分离。E-mail:changshuchen2002@yahoo.com·38·过滤与分离JournalofFil
5、tration&Separation2007Vol.17No3况的各个值和过滤关系式t/vw-t(vw是滤液体积流法、孔径大小及分布、孔隙率、渗透率等等,并都拍了照量)。这些关系式中都存在πNhr2项(N、r片,而后根据上述关系式的各个因素,推导了定压和定00、h分别是介质单位面积的孔数、在标准堵塞过滤方程式中的初速两种情况的标准堵塞过滤和滤饼过滤的方程式,并始有效的孔径和孔的长度),Grace称之为介质堵塞值。做了大量的实验(基本是定压、定浓度、定黏度),研究在定压和定速过滤下,完全堵塞、标准堵塞和中等程度各种介质的堵塞特性,介质堵塞值πNhr2可由过滤过0堵塞和滤饼过滤的n值分别是:
6、2、3/2、1和0。他详细程的标准堵塞过滤的t/vw-t关系的直线段得到。对九测定了9种滤布的基本性质,包括纤维、纱线、编织方种滤布的实验结果如表1。可将表1中的5项视为介质可被堵塞率,可见是47.12%。由此也可见由于织物内有相当多的的纱线内很小的,也可看出,缎纹、毛毡和细丝尼纶的可被堵塞纤维间的孔隙,所以堵塞就容易在这里发生。率比较高;6是标准堵塞阶段终了时介质孔隙被给入[7]1965年McGregor提出用下式表示堵塞的程度:固体的充满率,大致是50%～80%;7是滤饼过滤开始F=B/B1=实际的渗透率/介质的概念上的渗透率(3)时介质孔隙被给入固体的充满率。概念或想象的渗透率是假
7、定纱线似固体,没有纤他们的测定表明:1介质的可被堵塞的孔的体积维间隙,无疑,单丝的F=1,因为没有流体通过纤维,F比它们的孔隙体积小得多;2标准堵塞过滤终了介质值越高表明有更多的流体通过纱线(在纤维间)。的可被堵塞的体积的大部分已经充满固体颗粒。Rushton研究了16种滤布,F值在1至20间,渗透率Grace的研究是相当充分的,唯其可靠性未得其他是1.2～10,而且还发现F值越高堵塞倾向越严重。根试验的证实。据Kozeny方程,可
