过滤过程分析

1、过 滤 过程分析Filtration.Separation.Solution.TM定义过滤过滤利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物Filtration.Separation.Solution.TM滤材滤材孔孔洁净流体洁净流体(滤出液，下游滤出液，下游)污染流体污染流体(进料液，上游进料液，上游)定义1 1 微米微米 (um) (um) 等于等于: :410106 6 米米 10103 3 毫米毫米43.93.910 10 -5-5 英寸英寸4又称又称 micronmicronFiltration.Separation.Solution.TM微米微米定义Filtration.Separa

2、tion.Solution.TM小颗粒的相对尺寸小颗粒的相对尺寸8.040人发直径裸眼可见最小颗粒花粉红细胞酵母和真菌6.0100 um806020105.0沙雷氏菌 假单胞菌 0.43.02.01.00.80.60.50.34.0 um小颗粒的相对尺寸Filtration.Separation.Solution.TM大硅胶颗粒大硅胶颗粒 (20 um) 铅笔墨点铅笔墨点 (40 um)红细胞红细胞(7m mm)酵母细胞酵母细胞 (3 um)典型细菌典型细菌 (0.2m mm)定义Filtration.Separation.Solution.TM过滤过滤 / 分离范围分离范围 颗粒尺寸颗粒尺寸

3、 10-4 10-3 10-2 10-1 1.0 10 102 103 ( 微米微米) 平均分子量平均分子量 100 200 20,000 500,000 Cloth & Depth FiltersScreens & Strainers微滤微滤超滤超滤纳滤纳滤反渗透反渗透过滤工艺范围过滤工艺范围Red BloodCellsLatex EmulsionsOil EmulsionsPaint PigmentBacteriaSandHuman HairProtein / EnzymesCarbonBlackVirusAtomicRadii可溶盐类可溶盐类VOC抯抯, PCD, Sus

4、p. Oil金属离子金属离子膜膜类型类型普通污染物普通污染物的相对尺寸的相对尺寸滤布和深层过滤器滤布和深层过滤器筛网和滤网筛网和滤网微滤微滤超滤超滤纳滤纳滤反渗透反渗透过滤工艺范围过滤工艺范围红细胞红细胞乳胶乳胶油乳剂油乳剂油漆颜料油漆颜料细菌细菌沙粒沙粒人发人发蛋白蛋白 / 酶酶碳粒碳粒病毒病毒辐射原子辐射原子可溶盐类可溶盐类VOC抯抯, PCD, Susp. Oil金属离子金属离子膜膜类型类型普通污染物普通污染物的相对尺寸的相对尺寸过滤器的功能过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤过滤 / 分离是在一个平面上进行的。分离是在一个平面上进行的。Fi

5、ltration.Separation.Solution.TM过滤器的功能 实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。 “弯曲通道弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了的结果对于污染物的去除起到了 辅助作用辅助作用 Filtration.Separation.Solution.TM过滤器的功能“弯曲通道”存在于：Filtration.Separation.Solution.TM浇铸膜浇铸膜或或 纤维缠绕纤维缠绕过 滤 机 理Filtration.Separation.Solution.TM三种过滤机制4直接拦截4惯性撞击4扩散拦截Filtration.Sepa

6、ration.Solution.TM直接拦截4液体中的基本过滤机制4本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒4例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒Filtration.Separation.Solution.TM直接拦截Filtration.Separation.Solution.TM颗粒大于孔径颗粒大于孔径直接拦截Filtration.Separation.Solution.TM绝对截留绝对截留 - 颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中 直接拦截4当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除4容污能力可以用弯曲结构提高 筛网无此作用Filtration.Separ

7、ation.Solution.TM直接拦截4通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截0不规则形状的颗粒 / 方向性0多个颗粒同时撞击到同一个滤孔Filtration.Separation.Solution.TM直接拦截Filtration.Separation.Solution.TM不规则形状的搭桥不规则形状的搭桥直接拦截Filtration.Separation.Solution.TM多个小颗粒的搭桥多个小颗粒的搭桥惯性撞击4尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式4流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线 运动的惯性4颗粒离开流体主流而撞击到滤材上Filtration.Separation.

8、Solution.TM惯性撞击Filtration.Separation.Solution.TM惯性撞击Filtration.Separation.Solution.TM当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材表面表面,因吸附力的存在颗粒便停留在撞击表面因吸附力的存在颗粒便停留在撞击表面惯性撞击Filtration.Separation.Solution.TM当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。 这将增加该过滤机理的有效性。 惯性撞击Filtration.Separation.Solution.TM惯性撞击4颗粒被机械拦截或被吸附拦截4在气体中比

9、在液体中更有效.4对大于 0.5 - 1.0 微米的颗粒很有效.Filtration.Separation.Solution.TM吸附4表面相互作用0电荷不同4范德华力(Van der Waals)Filtration.Separation.Solution.TM拦截尺寸小于滤孔的颗粒拦截尺寸小于滤孔的颗粒 由于: 吸附Filtration.Separation.Solution.TM表面作用表面作用 液体过滤的辅助方式4Zeta 正电势:0滤材所带的正电荷捕捉带负电的污染物4絮凝:0添加高分子电解质 (例如淀粉) 使细颗粒凝聚成较大的颗粒进而形成滤饼4助滤剂:0添加助滤剂 (例如：硅藻土)

10、以形成滤饼Filtration.Separation.Solution.TM扩散拦截4气体分子 (作随机运动) 碰撞小颗粒或雾滴4布朗运动(Brownian motion)碰撞的结果， 增加了颗粒碰撞过滤介质的机会4仅在气体中有效Filtration.Separation.Solution.TM扩散拦截气体分子作布朗运动气体分子作布朗运动Filtration.Separation.Solution.TM扩散拦截Filtration.Separation.Solution.TM扩散拦截被随机运动的气体分子碰撞的颗粒撞击到过滤介质上并被吸附截留Filtration.Separation.Solut

11、ion.TM扩散拦截当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。 这将增加过滤机制的有效性。Filtration.Separation.Solution.TM扩散拦截4气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度 的污染物4对细小颗粒 (0.1 - 0.3微米)非常有效4如果一个气体过滤器在湿润环境中运行， 它的去除能力即变为液体精度Filtration.Separation.Solution.TM小结过滤介质的过滤 / 分离效率由于直接拦截直接拦截惯性撞击惯性撞击扩散拦截扩散拦截的共同作用而增强 Filtration.Separation.Solution.TM过滤机理总结直接拦截直接拦截Filtra

12、tion.Separation.Solution.TM惯性撞击惯性撞击扩散拦截扩散拦截过滤精度Filtration.Separation.Solution.TM如何确定过滤器的性能呢？依据绝对精度或公称精度依据绝对精度或公称精度Filtration.Separation.Solution.TM公称精度 no no Non-fixed pore Non-fixed pore constructionconstruction公称精度的定义：基于大于或等于给定公称精度的定义：基于大于或等于给定尺寸所有颗粒的某一去除百分数，由过尺寸所有颗粒的某一去除百分数，由过滤器厂商指定的有争议的微米数值。它滤器厂

13、商指定的有争议的微米数值。它几乎没有好的详细说明，也无再现性。几乎没有好的详细说明，也无再现性。Filtration.Separation.Solution.TM1. 有争议的微米精度有争议的微米精度2.由制造商自己指定由制造商自己指定3.去除重量百分比去除重量百分比4.可变的、不可再现的下游流体质量可变的、不可再现的下游流体质量5.非固定孔结构非固定孔结构Filtration.Separation.Solution.TM重量与数量One ” marble in a barrel.256 billion 2 m particles 12.6 mg/l Filtration.Separation

14、.Solution.TM独创的绝对精度定义 在指定试验条件下能够通过过滤器的最大刚性球形颗粒的直径。 它是过滤器元件中最大开孔的标志。Filtration.Separation.Solution.TM过滤精度挑战试验方法( 1 m)微粒挑战 玻璃珠 中等硅土试验粉尘 粗硅土试验粉尘 乳胶球形颗粒 聚苯乙烯球形颗粒Filtration.Separation.Solution.TM结果表达由计数器读数计算由计数器读数计算“过滤比过滤比”或称或称 “Beta 比比”，符号，符号 上游大于直径上游大于直径 x 的微粒数的微粒数 x =下游大于直径下游大于直径 x 的微粒数的微粒数Filtration.

15、Separation.Solution.TMPall绝对精度由F-2试验确定 经F-2试验评定的Pall过滤器给定“绝对精度”。 对这类过滤器， Beta 值值 5000Filtration.Separation.Solution.TMBeta 值值1,000,000Particles Xmm下游微粒数下游微粒数x=2050,00095%x=7513,00098.7%x=2005,00099.5%x=1000100099.9%x=500020099.98%x=2500,00050%效率效率Filtration.Separation.Solution.TMBeta标定过滤器的特征 截留微粒尺寸清

16、楚 流体质量能够再现 固定孔结构 公认的精度标准过滤介质类型Filtration.Separation.Solution.TM滤材类型4表面过滤介质4深度过滤介质Filtration.Separation.Solution.TM通常，过滤器滤材可分为两类：* 过滤器制造商对这些述语的正式定义还未达成一致滤材类型4表面过滤介质:0金属编织网粉末烧结4深度过滤介质:0浇铸膜结构0纤维材料结构Filtration.Separation.Solution.TM颇尔公司制造两类介质:表面过滤介质4所有滤孔在同一个平面上4依靠直接拦截捕获颗粒Filtration.Separation.Solution.T

17、M最严格的定义:表面过滤Filtration.Separation.Solution.TM表面或筛网过滤的局限4主要依靠直接拦截。小于孔径的颗粒将穿过。 4惯性撞击无效.4扩散拦截有微效. Filtration.Separation.Solution.TM深度过滤介质4污染物捕获于介质内部结构的一种过滤介质，其滤孔遍布整个介质厚度。4变化的流体通道可以获得更高容污能力Filtration.Separation.Solution.TM最严格的定义:深度过滤介质4颗粒可以在表面被捕集，Filtration.Separation.Solution.TM4也可以在介质层内被捕集，4因此，提高了容污能力

18、。深度过滤介质Filtration.Separation.Solution.TM过滤介质设计和特点Filtration.Separation.Solution.TM滤孔设计4滤孔尺寸是均一的还是不均一的4滤孔是固定还是非固定的Filtration.Separation.Solution.TM比考虑表面还是深度更重要的是.过滤介质设计和特点4滤孔设计0均一或不均一0固定或非固定4过滤面积4压差0孔隙率Filtration.Separation.Solution.TM均一孔径4所有滤孔均为同一尺寸4由于搭桥现象，可以拦截小于孔径 的颗粒Filtration.Separation.Solution.

19、TM不均一 ( (设计) ) 孔径4污染物不全是同一尺寸和形状4在制造过程中控制孔径以保证大于某一给定尺寸的颗粒能定量去除4随机孔径分布有更高效率Filtration.Separation.Solution.TM非固定滤孔介质4在使用过程中孔径发生变化(非设计的)0例如：当压力升高时孔径变大4导致:0卸载0介质迁移0短路Filtration.Separation.Solution.TM非固定滤孔介质4由于压力增加 / 波动导致卸载4由于滤材和支撑结构弯曲导致滤孔 变大或变形 4滤孔变大，先前捕获的污染物穿透到下游Filtration.Separation.Solution.TM卸载滤孔变大，

20、原先已拦截的污染物下卸Filtration.Separation.Solution.TM非固定滤孔介质的介质迁移过滤器滤材部 分脱落到下游 从而污染了滤 出液 Filtration.Separation.Solution.TM介质迁移 介质迁移是可以避免的只要使过滤器介质具有稳定的滤孔并且和支撑结构牢固连接Filtration.Separation.Solution.TM非固定滤孔介质的旁通现象4过滤介质出现超标孔径或过宽的孔径分布Filtration.Separation.Solution.TM非固定滤孔介质的旁通现象4过滤介质和滤芯硬件连接问题Filtration.Separation.S

21、olution.TM旁通4滤芯和滤壳密封问题 Filtration.Separation.Solution.TM固定滤孔介质4在过滤器使用寿命内孔径不变4没有卸载、介质迁移或旁通现象Filtration.Separation.Solution.TM固定滤孔和非固定滤孔的对比Filtration.Separation.Solution.TM深层和打褶设计的对比Filtration.Separation.Solution.TM同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近 513倍倍 D = 2 “ D = 2 ”1010A = 过滤面积过滤面积T = 过滤介质厚度过滤介质厚度 A = 0.6 ft2A2= 3-8ft2T1T2过滤面积Filtration.Separation.Solution.TM4增加过滤面积可以：0降低 DP0延长使用寿命过滤面积Filtration.Separation.Solution.TM5 个孔堵塞5 个孔开放DP = 1 psid 5 个孔堵塞15 个孔开放DP = 1/3 psid 10 孔孔 20 孔孔 举例: 过滤面积倍增的比较15个孔堵塞后才能 达到 D DP = 1 p