化工原理过滤实验

1、实验五 过滤实验生物工程1班1、 实验目的1. 了解板框过滤机的构造、流程和操作方法。2. 测定某一压力下过滤方程中的过滤常数K、值，增进对过滤理论的理解。3. 测定洗涤速率与最终过滤速率间的关系。2、 基本原理恒压过滤是在恒定压力下，使悬浮液中的液体通过介质（成为滤液），而固体粒子被介质截留，形成虑饼，从而达到固液分离目的的操作。过滤速度由过滤介质两侧的压差及过滤阻力决定。因为过滤过程滤渣厚度不断增加，过滤阻力亦不断增大，故恒压过滤速度随过滤时间而降低。当过滤介质及阻力均应计入时，恒压过滤方程如下： （5-1） （5-2）将式（5-2）微分，得： （5-3）式（5-3）为一条直线，但难以测得

2、，实际可用代替，即 （5-4） 因此，只需在恒压下进行过滤试验，测取一系列的、，做与q的关系图，得一直线，这条直线斜率为，截距为，进而可算出K、的值：再以q=0，=0带入式（5-2），即可求得。2洗涤速率与最终过滤速率的测得：在一定压力下洗涤速率是恒定不变的。 = （5-5）最终过滤速率的确定比较困难，因为它是一个变数，为了测得比较准确，应让过滤操作进行到率框全部被滤渣充满后在停止。根据恒压过滤方程，可得恒压过滤方程的最终过滤速率为： = （5-6） 式中：V整个过滤时间内所得的滤液总量： q 整个过滤时间内通过单位过滤面积所得的滤液总量。3、 实验装置与流程本实验装置GL200B由空压机、配

3、料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图5-1.MgCO3 的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力槽中，用压缩空气加以搅拌使MgCO3不致沉降，同时利用压缩空气的压力将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力槽上排空管中排出。板框压滤机的结构尺寸：框厚度20mm，每个框过滤面积0.0177m3，框数2个。空气压缩机规格型号：风量0.06m3/min，最大气压0.8Mpa。4、 实验步骤过滤实验1、 试验准备（1）配料：在配料罐内配制含MgCO32%3%的水悬浮液，MgCO3事先由天平沉重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。

4、利用波镁计，在其度数2.5-3.0之间，偏小加粉末，偏大加水。（2）搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适当开度），使MgCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。(3)设定压力：分别打开进压力罐的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1、0.2MPa。设定定值调节阀时，压力罐泄压阀可略开。建议第一次操作压力控制在0.1MPa（表压），第二次控制在0.2MPa（表压）。（4）装板框：按板、框的钮数1-2-3-2-1-2-3的顺序排列好板框过滤机的板与框。正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧

5、，不能起皱。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布，以免漏液，然后用压紧螺杆压紧板和框。（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。（5） 灌清水：向清水罐通入自来水，液面打视镜2/3高度左右。灌清水时，应将阀门处的泄压阀打开。（6）灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动出配料桶流入压力罐至其视镜1/22/3处，关闭进料阀门。2、过滤过程 （1）鼓泡：通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。 （2）过滤：将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板

6、框后清液出口球阀。此时，压力表表示过滤压力，清液出口流出滤液。每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，开始用秒表记录时间，计量筒中液面升至约600mL记录一次时间，使时间不至于中断。即每次V取600 mL，记录相应的过滤时间t。当滤液流速渐慢，呈细线状流出，表明滤渣已充满整个滤框，关闭滤浆进口阀门，停止过滤实验。量筒交换接滤液是不要流失滤液，等量筒内滤液静止后读出V值（注意：若V约600mL时交替换量筒，这时量筒内滤液量并非正好600mL。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟练双秒表轮流读数的方法。每个压力下，测量810个读数即可。（1）关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板

7、下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为洗涤状态）。（2）维持洗涤压力与过滤时压力相同，开启洗水进出口阀（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）进行洗涤。洗水穿过滤渣后由滤液出口流出，并流入计量筒，同时记录时间，测取有关数据。洗涤速度比同压力下过滤速度小很多。每次V取100300ml左右。记录两组数据即可。（3）洗涤完毕，关闭洗液进板框的阀门、关闭进气阀门。 一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。放开压紧螺杆将滤框拉开，卸出滤渣，清洗滤布，清洗时滤布不要折，重新组装。调节另一压力数值进行另一次实验。 注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄

8、压阀。每次滤液几滤饼均收集在小桶内，以便下次实验使用。4、 实验结束（1）先关闭空压机出口球阀，关闭空压机电源。（2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压。（3）卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗，以免沉淀堵塞罐管道和阀门。（5）做好设备、地面的清洁。5、 实验数据及数据处理表5-1 过滤实验数据整理表过滤机类型： GL200B 滤框个数： 2 滤布种类：帆布 虑框尺寸（长、宽、高）：_13313320_mm 过滤总面积：0.0708 m2 滤浆名称： MgCO3 温度： 26 数据记录表过滤压力

9、表压过 滤 操 作序号滤液量过滤时间滤液量过滤时间累计/L增量/L累计/s增量/s累计/L增量/L累计/s增量/s123574574678洗涤操作序号洗水量/ml洗水量/m³洗涤时间/s洗水量/ml洗水量/m³洗涤时间/s115019021802203170过滤实验数据整理表过滤压力（表压）过 滤序号q/(m3/m2)q/(m3/m2)T/(s)T/q(s/m)qq/(m3/m2)T/(s)T/q(s/m)(m3/m2)1235745746789过滤压力0.1(Mpa)表压洗涤操作123123K(m2/s)1.683*10-32.627*10-3qe(m3/m2)e(s)(

10、dv/d)E2.098*10-57.374*10-5(dv/d)w1.643*10-61.476*10-61.552*10-68.151*10-69.350*10-6(dv/d)w/(dv/d)E1、 根据以上处理结果，作出不同压力下的曲线，如图1，图2，图3。图1图2图32、计算举例：以0.1MPa第一次实验结果为例，计算如下以K=2/a=2/1188.3=1.683*10-5m2/s 779m3/m22/(1.683*10-5(dv/dt)w=Vw/tw=150*10-6/91.31=1.643*10-6(dv/dt)E=KA/2(q+qe)=1.683*10-5*1.0177*4/2*(

11、0.061102+2.779)=2.098*10-5(dv/dt)w/(dv/dt)e=1.643*10-6/(2.098*10-5)六、实验结果讨论与分析1、在数据处理时，发现pa下的最后一个数据与0.2Mpa下的第7、8组数据，明显偏大，过滤时间比之前都要长，但是，滤液还是很少。其原因为：随着过滤的进行，滤饼不断在滤框形成，阻力不断增大，过滤速率逐渐下降，直到过滤的后期，滤饼形成充满了滤框，使过滤速率几乎为零。所以，在进行数据处理时，把这些数据舍弃了。2、比较0.1MPa与0.2MPa压力下的过滤常数K：K=1.683*10-5，K=2.627*10-5，K< K。表明，过滤常数受压

12、力的影响。在过滤同种物料时，压力越大，过滤常数越大。3、在一定压力下洗涤速率变化中，0.1Mpa的均比0.2Mpa的要小，而最终过滤速率，0.1Mpa的小于0.2Mpa下的最终过滤速率。一般情况下，加压或减压均可加快过滤速率，但可压缩滤饼会使过滤速率变慢。一般在压力恒定时，洗涤速率不变，当其他条件不变时，压差变大，洗涤速率加快。实验中，理论上，洗涤速率与过滤速率的比值应该为0.25，但是实际上的比值偏差比较大。这可能是：在进行0.1Mpa压力洗涤过程中，人为操作使设备调节过快，使洗涤速率过快，引起结果误差。4、在理论上，在过滤相同的物料，而且在压差相同是，洗涤速率约为过滤最终的速率的1/4pp

13、pa下的过滤时，过滤速率有点慢，但是，洗涤时，速率很快七、思考题1、板框过滤机的优缺点是什么？适用于什么场合？答：板框过滤机的优点是构造简单、制作方便、价格低；过滤面积大，可根据需要增减滤板以调节过滤能力；推动力大，对物料的适应能力强，对颗粒细小而液体较大的滤浆也能适用。缺点是，间歇操作，生产效率低；卸渣、清洗和组装需要时间、人力，劳动强度大。适用于间歇操作的场合。2、板框压滤机的操作分哪几个阶段？答：板框过滤机的操作是间歇式的，每个操作循环由装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段。3、为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？答：因为刚开始的时候，滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。当一段时间后，待过滤液体中的固体中汇填满滤布上的空隙，从而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就回变得清澈。4、影响过滤速率的主要因素有哪些？当你在某一恒压下所测得的K，qe、值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？答：过滤介质两侧的压力差过滤设备的性能以及质量