第八章+过滤和离心分离1

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1、第八章过滤和离心分离主要内容1.掌握过滤和离心分离的基本概念与原理2.了解过滤和离心分离在生产中的应用范围3.熟悉过滤和离心分离的设备非均相系分离方法一.过滤法二.沉降法三.离心分离分离悬浮液（固-液混合物）含尘气体（固-气混合物）------过滤,离心一.过滤操作的基本概念二.表面过滤的基本理论过滤基本方程过滤过程的计算过滤常数的测定第一节过滤法一、过滤操作的基本概念1.过滤过滤是指以某种多孔物质作为介质，在外力的作用下，流体通过介质的孔道，而使固体颗粒被截留下来，从而实现固体颗粒与流体分离目的的操作。过滤可去除气固体中的固体颗粒，也可去除液固体中的

2、固体颗粒，化工生产过程中，过滤大多用于悬浮液中固液分离，本节只介绍悬浮液的过滤操作。2.实现过滤操作的外力:可以是重力，压强差或惯性离心力，在化工生产过程中应用最多的是以压强差为推动力的过滤。3.滤浆（料浆):指被处理的悬浮液。4.滤液:是指通过介质孔道的液体。5.过滤目的:获得洁净的液体或获得作为产品的固体颗粒。6.过滤介质（1）定义:过滤介质是一种多孔物质，它是滤饼的支承物，它应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，过滤介质的孔道直径往往会大于悬浮液中一部分颗粒的直径。(2)种类:工业上常用的过滤介质主要有以下几类：1、织物介质:又称滤布，它由棉

3、、毛、丝、麻等天然纤维及由各种合成纤维制成的织物，以及由玻璃丝、金属丝等织成的网。2、粒状介质:包括细纱、木炭、石棉、硅藻土等细小坚硬的颗粒状物质，多用于深床过滤。3、多孔道固体介质:它是具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷，多孔塑料及多孔金属制成的板式管。（3）过滤介质的特性a、过滤介质所能截留的固体粒子的大小纤维10um硅藻土1um超滤膜0.5umb、过滤介质的渗透性渗透性越大，阻力越小c、其他耐酸碱性、耐热性7.滤饼（1）定义:滤饼是由被截留下来的颗粒垒积而成的固定层，随着过滤操作的进行，滤饼的厚度与流动阻力都逐渐增加。(2)种类:不可压缩性滤

4、饼：构成滤饼的颗粒是不易变形的坚硬固体颗粒，颗粒结构不随操作压差的改变而变，其单位厚度床层的流动阻力可认为是恒定的，如硅藻土，碳酸钙等。可压缩性滤饼：构成滤饼的固体颗粒易变形，滤饼空隙率随操作压差的增大而变小，如Al(OH)3等。8.助滤剂对于可压缩性滤饼，压差增加时，饼层颗粒间的孔道会变窄，有时会因颗粒过于细密而将通道堵塞，为了避免此种情况，可将某种质地坚硬且能形成疏松床层的另一种固体颗粒预先涂于过滤介质上，或者混入悬浮液中，以形成较为疏松的滤饼，使滤液得以畅流，这种物质称为助滤剂，如硅藻土等。二、过滤分类（表面过滤）推动力：重力、压力、离心力、真空

5、度以固体颗粒为过滤介质常压过滤：推动力是重力减压过滤：推动力的压力、真空度离心过滤：推动力是离心力1、滤饼过滤（表面过滤）(1)定义:若悬浮液中固体颗粒多，尺寸大,，则过滤过程中在过滤介质表面会形成固体颗粒的滤饼层，这种过滤操作称为饼层过滤。(2)特点:在饼层过滤中，由于悬浮液中的部分固体颗粒的粒径可能会小于介质孔道的孔径，因而过滤之初会有一些幼小颗粒穿过介质而使液体浑浊，但颗粒会在孔道内很快发生“架桥”现象，并开始形成滤饼层，滤液由浑浊变为清澈。此后过滤就能有效进行了。(3)小结:在饼层过滤中，真正起截留颗粒作用的是滤饼层而不是过滤介质，在饼层过滤过

6、程中，滤饼会不断增厚。过滤的阻力随之增加，在推动力不变下，过滤速度会愈来愈小。架桥现象滤饼过滤表面（滤饼）过滤示意图2、深层过滤(1)定义:当悬浮液中固体颗粒少且固体颗粒的尺寸很小时，若以小而坚硬的固体颗粒堆积生成的固定床作为过滤介质，将悬浮于液体中的固体颗粒截留在床层内部且过滤介质表面不生成滤饼的过滤称为深层过滤。(2)适用范围:深层过滤适用于浮液中固体颗粒的体积百分数小于0.1%，且固体颗粒粒径较小的场合。(3)特点:深层过滤中，由于悬浮液的粒子直径小于床层孔道直径，所以粒子随着液体一起流入床层内的曲折通道，在穿过此曲折通道时，因分子间力和静电作用

7、力的作用，使悬浮粒子粘附在孔道壁面上而被截留。过滤介质表面不生成滤饼，且整个过滤过程中过滤阻力不变。过滤流体滤液过滤介质深层过滤示意图应用比较：滤饼过滤：颗粒物浓度较高或过滤速度较慢、滤饼层容易形成。如污泥脱水用的真空过滤机、板框式压滤机，给水处理中的慢滤池、袋式除尘器。深层过滤：颗粒物含量少。如快滤池化工生产中使用最大的是饼层过滤，故以后只介绍饼层过滤的基本原理及计算。在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下，颗粒物最终附着在介质表面主要特征：随着过滤过程的进行，流体中的固体颗粒被截留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。滤饼层厚度：随过滤时间的增长而增厚，其

8、增加速率与过滤所得的滤液的量成正比。过滤速度：由于滤饼层厚度的增加，因此在过滤过程中是变化的。