过滤目的从悬浮液中分离出固体颗粒

过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。过滤原理：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固、液分离。过滤术语：滤浆：过滤操作所处理的悬浮液过滤介质：所用的多孔物质（过滤介质是织物时，称为滤布)；滤液：通过介质孔道的液体；滤饼（滤渣）：被截留的物质。3.6过滤

(1)工业过滤方式:深层过滤、滤饼过滤

特点：固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤介质内部，过滤介质表面上无颗粒层形成。特点：固体颗粒呈饼层状沉积于过滤介质的上游一侧，形成滤饼层。适用：处理颗粒含量较高的悬浮液，是化工生产中的主要过滤方式。适用：悬浮液中颗粒尺寸甚小而且含量甚微的场合。悬浮液过滤介质滤液深层过滤清液过滤介质悬浮液滤饼滤饼过滤滤饼过滤中流体→滤饼层(固定床)+过滤介质过滤后期，滤饼为主要的“过滤介质”。(2)过滤介质

要求：具有多孔性，足够的机械强度。

①丝织物品：棉、麻、合纤、金属网(滤布、滤纸)；

②多孔性固体介质：多孔塑料；

③堆积介质：砂、木炭、石棉粉等。(3)过滤推动力克服流体流动阻力，提高过滤速度。

过滤推动力:重力、离心力、压力差。

化工生产上常用压差作推动力，压差有可调性。

(5)助滤剂

目的：减小过滤阻力；

使用方法：预涂法、预混法。

要求：助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质。注意：当滤饼是产品时不能使用助滤剂。(6)过滤过程特点

▲服从流体经过固定床的流动规律，

▲随过滤进行，床层厚度↑，过滤阻力↑。(4)滤饼的压缩性不可压缩滤饼：推动力↑时，ε不变；阻力随厚度↑；可压缩滤饼：推动力↑时，ε↓，阻力↑↑。(1)对所得固体颗粒进行质量衡算

滤饼中固体颗粒质量=滤浆质量×滤浆中固体颗粒质量分率x

设：获得单位体积滤液所形成滤饼体积v，

(2)对滤饼进行质量衡算

3.6.2 过滤过程的物料衡算

3.6.3过滤基本方程式

(1)过滤速度与过滤速率过滤速率：过滤速度：

计算前提：*过滤过程可视为流体通过固定床的流动；*滤液通过滤布和滤饼的流动多处于层流区。①滤饼层阻力

②过滤介质(滤布)阻力

Le：滤布阻力折成滤饼阻力的当量厚度。③过滤总阻力(2)过滤的基本方程式

(3)滤饼比阻r及常数k

①滤饼比阻说明：滤饼结构对过滤阻力的影响，大小与滤饼特性常数a、ε有关。滤饼厚度：当量滤饼厚度：r与压差Δp关系不可压缩滤饼：a、ε=常数，则r与Δp无关

r0：单位压差下的滤饼比阻，与Δp无关。

s

：压缩指数不可压缩滤饼s=0；可压缩滤饼s≠0(0.2-0.8)。

影响因素：滤液性质、滤浆浓度、滤饼性质。说明：k与Δp无关。②滤饼常数k可压缩滤饼：反映物料特性的常数。计算内容：设计型、操作型。过滤的操作方式：

恒压过滤：Δp一定，过滤阻力↑，u↓；

恒速过滤：u一定，则需Δp↑；

先恒速，后恒压组合操作。明确：过滤过程——非稳态过程。3.6.4 过滤计算（1）恒压过滤

过滤基本方程式：(2)恒速过滤特点：速度恒定，V均匀，要求Δp↑。(3)先恒速后恒压过滤——分段计算（注意边界条件）(4)过滤常数的测定测定数据：

实验条件：同种悬浮液，恒定压差、恒定温度①实验测定K，qe，τeΔp与过滤常数K的关系：不可压缩滤饼：根据定义：

可压缩滤饼：

不同压差下，测K，做图求s，r0。②实验测定s，r0log(K)log(p)ab

3.6.5滤饼的洗涤

目的：回收滤饼中滤液，或除去滤饼中可溶性杂质；

方法：恒压洗涤，压差为过滤的最终压差；特点：洗涤速率恒定（滤饼厚度不变，阻力恒定）

计算的内容：使用一定量洗涤液时所需要的洗涤时间。

洗涤液用量：取决于对滤渣的质量要求或滤液的回收要求；洗涤速率：与洗涤液的性质及洗涤方法有关，后者又与所用的过滤设备结构有关。3.6.6 过滤机及其生产能力

以压力差为推动力：板框式压滤机（间歇操作）；叶滤机（间歇操作）；回转真空过滤机（连续操作）。

以离心力为推动力：离心过滤机。

(1)板框式压滤机①结构和工作原理

滤框、滤板—洗涤板，非洗涤板。料液通道2钮1钮3钮洗涤液通道洗涤板框非洗涤板排列方式：板、框交替，个数可调。操作周期：组装→过滤→洗涤→卸渣→整理。操作方式：间歇操作滤液滤浆过滤过程：洗液废洗液洗涤过程：优点：操作灵活，过滤面积大，可承受较大压力；缺点：劳动强度大，操作不连续，生产效率低。②板框过滤机的生产能力生产能力：一个周期内，单位时间可获得滤液量。洗涤时间τw的计算：

洗涤条件：洗涤压差=过滤最终压差；洗涤时，滤饼厚度不变；洗涤液粘度与滤液相近。洗涤L过滤L滤液穿过滤饼厚度L/2L

流通截面2A(A框面积)A推动力过滤终了Δp洗涤Δp速率洗涤方法：横穿洗涤法

速率间关系：最终过滤速率：③最佳过滤周期最佳：安排操作周期，使生产能力最大。时，过滤机生产能力最大②叶滤机的生产能力(2)叶滤机

①结构和工作原理主要部件：机壳，滤叶

操作方式：间歇操作

操作周期：过滤→洗涤→卸渣

洗涤方式：置换法

42-金属网;2531滤叶的构造1-空框;3-滤布;4-顶盖;5-滤饼③最佳操作周期(3)回转真空过滤机①结构和工作原理

主要部件：水平转筒、分配头；

操作方式：恒压、连续操作；

操作周期(旋转一周)：过滤→洗涤→吸干→吹松→卸渣。1-转筒；2-分配头；3-洗涤水喷嘴4-刮刀；5-悬浮液槽；6-抖搅器卸渣区洗涤脱水区过滤区123456回转真空过滤机操作简图12345回转真空过滤机的分配头转动盘固定盘1、2－与滤液储槽相同的槽；3－与洗液相通的槽；4、5－通压缩空气的孔

设：转筒过滤面积A，一生产周期得滤液量V，转筒浸没分率φ，转数n（rps）②生产能力Vh生产周期：过滤时间：过滤基本方程式：卸渣区洗涤脱水区过滤区123456

n：0.1-3rpm，过高，滤饼薄，不易卸料；φ：过滤面积为转筒总面积的30%-40%为宜。(4)其它过滤设备①预涂层转鼓真空过滤机

普通回转真空过滤机的改进型式优点：滤饼层很薄，过滤速度较高，滤饼可卸得很干净；适用：一些粒度小、易受压变形，且渗透性很差的固体颗粒形成的悬浮液。②真空式带式过滤机特点：滤饼薄，过滤速度大，可用于颗粒小、可压缩性滤饼的过滤；卸饼快且干净；辅助时间较短。适用：有色冶金、化工、制药、磷酸工业和环境保护。1－预涂层加料槽2－配料罐3－悬浮液4－密封罩5－滤饼6－真空室③可变容积过滤机可变容积过滤机的结构类似于板框压滤机，但其滤板用钢材加强的硬橡皮制成，因厚度小，使过滤空间增大。（a）（b）（a）过滤1－料液2－滤饼3－滤液4－滤布5－橡皮膜（b）过滤1－被压缩滤饼2－钢板3－压缩空气④管式压滤机管式压滤机由一根或多根钻孔管组成，这些管由支撑板支撑排列在受压的筒体容器内，有卧式和立式两种类型。优点：更换过滤介质容易，过滤周期可根据需要调节，滤饼损失量小，滤液在壳内容易排净，得到的滤饼含湿量小且维修方便。缺点：更换介质等需人工操作，密度大的颗粒可能沉积在封头与管板组成的加料室内。适用：小型工厂和中试场合，过滤较细颗粒物料。卧式立式⑤带式压榨过滤机脱水过程：重力过滤区、楔形挤压区、挤压压榨区挤压区段是该机的主要脱水区1－加料；2－重力区；3－上带调偏；4－下带张紧；5－上带张紧；6－楔行区；7－下带调偏听偏；8－卸料；9－压力区3.6.7离心过滤

(1)工作原理过滤推动力：离心力；离心机分类：常速、高速、超速离心机。(2)

离心过滤计算作用在薄圆筒形液体上的离心力为：由此产生的径向压力差为：R1h离心机过滤R3颗粒在旋转流体中的运动则积分基本方程式有:(3)离心过滤机型式及操作若滤饼厚度相对转鼓半径可忽略不计,则过滤面积可视为常数,令忽略介质阻力,离心过滤的基本方程式为:①三足式离心机优点：构造简单、运转周期灵活；缺点：卸料时劳动条件差、检修不方便；适用：小批量物料处理，各种盐类结晶的过滤和脱水。1－底盘；2－支柱；3－缓冲弹簧；4－摆