过滤基础知识

关于过滤基础知识第1页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤定义利用多孔介质，从流体中去除不需要的杂质。流体：气态或液态滤后清洁流体含杂质流体过滤介质第2页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤定义（固/液分离）

将固体液体混合物直接通过“过滤介质”（如筛、纸、编织滤布、膜等）将固液两分离，液相或流动的滤液通过过滤介质，而固体颗粒被截留。它不是被截留在过滤介质表面就是在过滤介质里面。斯瓦洛夫斯基第3页，共41页，2023年，2月20日，星期六日常生活中的过滤第4页，共41页，2023年，2月20日，星期六常见杂质颗粒大小0.3µm酵母菌假单胞菌雾浊头发(75-100µm)硅藻土(~10µm)0.01-0.1µm1-5µm可见颗粒≈40µm第5页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤分离范围颗粒尺寸10-410-310-210-11.010102103

(微米)平均分子量10020020,000500,000

不溶有机物滤布筛网和滤网微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围红细胞乳胶油乳剂油漆颜料细菌沙粒人发蛋白/酶碳粒病毒辐射原子可溶盐类VOC抯,PCD,Susp.Oil金属离子膜类型普通污染物的相对尺寸第6页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤基本原理直接拦截惯性拦截扩散拦截吸附拦截第7页，共41页，2023年，2月20日，星期六直接拦截第8页，共41页，2023年，2月20日，星期六惯性拦截第9页，共41页，2023年，2月20日，星期六扩散拦截第10页，共41页，2023年，2月20日，星期六吸附拦截静电吸附范德华力表面作用第11页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤精度定义过滤领域应用到两种过滤精度公称精度：过滤厂家“随意”定义绝对精度：严格意义讲，绝对过滤精度是只出口没有宣称的颗粒杂质释放，即过滤效率为100%，实际上，每个过滤厂家根据自己实际情况定义绝对精度对于过滤精度没有统一的定义第12页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤精度（孔径）公称精度：生产企业对外宣称的滤芯精度。绝对精度：对一定粒径的颗粒，理论上滤芯可以达到全部去除，这个粒径就是滤芯的绝对精度。（在过滤行业中，一般约定99%的去除效率）没有统一的孔径分布没有行业标准

第13页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤效率第14页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤效率值表征BetaRatioOklahomaState大学于70年代提出BetaRatio可以定义为过滤器去除大于粒径大于X的颗粒的能力()=进口粒径大于X的颗粒个数

出口粒径大于X的颗粒个数

第15页，共41页，2023年，2月20日，星期六颗粒去除效率与Beta值对比上游进口杂质数量（个/ml）下游出口杂质数量（个/ml）去除效率(%)Beta值100005000502100991005099.52001099.91000599.952000第16页，共41页，2023年，2月20日，星期六孔径等级孔径

典型应用

0.2/0.22µm 除菌过滤 0.45µm 减少生物负荷

0.65µm 截留真菌 0.8µm 精滤1.2µm 抛光过滤≥3.0µm 去除颗粒

第17页，共41页，2023年，2月20日，星期六杂质特征杂质特征对滤芯性能影响明显杂质特征:尺寸大小?外形-规则/不规则?形态-刚性/可变形?稳定性-剪切敏感?GelParticles.难去除第18页，共41页，2023年，2月20日，星期六可变形杂质过滤介质Back压差逐渐上升第19页，共41页，2023年，2月20日，星期六滤芯材质和结构第20页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤介质材质高分子材料

Media:Nylon,Cellulose,PolyvinylideneDifluoride(PVDF),Polytetrafluoroethylene(PTFE),Polyethylene(PE),Polypropylene(PP),Polysulfone(PSf),PolyetherSulfone(PES),Metal,Ceramic金属材料

不锈钢304316无机材料陶瓷第21页，共41页，2023年，2月20日，星期六滤芯结构表面过滤vs.深层过滤刚性vs.非刚性非均一孔径vs.均一孔径第22页，共41页，2023年，2月20日，星期六深层滤芯Vs表面滤芯深层滤芯高容污能力用于浑浊或高含污溶液常做为上游预过滤器很少定义绝对过滤精度表面滤芯低容污能力用于澄清或预过滤后的溶液常做为下游终端过滤器常定义为绝对过滤精度第23页，共41页，2023年，2月20日，星期六示意图表面过滤深层过滤第24页，共41页，2023年，2月20日，星期六刚性vs.非刚性刚性Rigid当压差变化时，过滤介质孔径保持稳定通过孔径截留杂质非刚性Non-Rigid当压力变化时，孔径会发生变化被拦截的杂质有可能卸载过滤介质塌陷变形，导致旁漏第25页，共41页，2023年，2月20日，星期六非刚性—易发生杂质卸载Filtermedia第26页，共41页，2023年，2月20日，星期六非均一孔径vs.均一孔径非均一孔径上游孔径更加开放下游孔径更加致密杂质被拦截在过滤介质中澄清过滤均一孔径上下游孔径一致杂质被拦截在过滤介质表面或靠近上游层作为最终过滤第27页，共41页，2023年，2月20日，星期六孔径类型示意图均一孔径非均一孔径第28页，共41页，2023年，2月20日，星期六打褶增加过滤面积可以：降低压差延长使用寿命

同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近5－13倍

D=2“

D=2”10"10"A=过滤面积T=过滤介质厚度

A=0.6ft2A2=3-8ft2T1T2第29页，共41页，2023年，2月20日，星期六增加滤芯数量5个孔堵塞5个孔开放DP=1psid

5个孔堵塞15个孔开放DP=1/3psid

10孔

20孔15个孔堵塞后才能达到

DP=1psid，使用寿命因此增加了三倍

10孔

20孔第30页，共41页，2023年，2月20日，星期六压力与压差 压力 过滤器上游的压力压差(压力降DP) 过滤器使用时上游

下游之间的压力差别 净压力 新滤芯开始过滤是的压差滤芯存在最大允许压差滤筒存在最大允许压力第31页，共41页，2023年，2月20日，星期六滤芯压差7

5出口压力5bar进口压力7bar压差2bar第32页，共41页，2023年，2月20日，星期六通量与时间关系初始DP时间(t)恒定流速下的

DP过滤时颗粒被过滤器滤孔截留压差逐渐上升曲线拐点第33页，共41页，2023年，2月20日，星期六开孔率Openareainthefilter(porosity)AnincreaseinvoidvolumewilllowertheflowvelocitylowerthePincreasetheservicelifePoreFiber第34页，共41页，2023年，2月20日，星期六孔隙率VoidsFiber82.0%18.0%第35页，共41页，2023年，2月20日，星期六孔隙率孔隙率增加将：降低流体线速度降低DP

延长使用寿命孔隙纤维第36页，共41页，2023年，2月20日，星期六纤维直径与孔隙率纤维直径减小，孔隙率增加(假设孔径不变)第37页，共41页，2023年，2月20日，星期六过滤分类

表面过滤深层过滤流向过滤介质深度