过滤的基本概念及影响因素

过滤的基本概念和影响因素1、基本概念2、影响因素1、基本概念（1）过滤过程与过滤介质在过滤操过程作中，等待分离的悬浮液称为滤浆或料浆，被截留下来的固体集合称为滤渣或滤饼，透过固体隔层的液体称为滤液，所用多孔性物质称为过滤介质。1、基本概念（1）过滤过程与过滤介质过滤介质分类：①织物介质

滤布，包括天然或合成纤维、玻璃丝、金属丝制成的织物。特点是薄、阻力小、清洗与更新方便、价格比较便宜，是工业上应用最广的过滤介质。②多孔固体介质

如素烧陶瓷、烧结金属（或玻璃）、塑料细粉粘成的多孔塑料。特点是较厚，孔道细，阻力较大，能截留1～3μm的微小颗粒。1、基本概念（1）过滤过程与过滤介质过滤介质分类：③堆积介质

由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织的纤维（玻璃棉等）堆积而成。特点是层较厚，用于粗滤，如活性炭过滤自来水。④多孔膜

由高分子材料制成。特点是膜很薄（几十μm到200μm），孔很小，可以分离小到0.005μm的颗粒。如家用自来水用多孔膜过滤良好的过滤介质除能达到所需分离要求外，还应具有足够的机械强度、较小的流动阻力、耐腐蚀性及耐热性等。1、基本概念（2）过滤方式过滤方式有两种：滤饼过滤（又称表面过滤）和

深层过滤。①滤饼过滤

利用滤饼本身作为过滤隔层的一种过滤方式。由于滤浆中固体颗粒的大小不一，在过滤开始阶段，会有一部分细小颗粒从介质孔道中通过而使得滤液浑浊，但会有部分颗粒在介质孔道中发生“架桥”现象，如右图。随着颗粒的逐步堆积，形成了滤饼，同时滤液也慢慢变得澄清。因此，起主要过滤作用的是滤饼。1、基本概念（2）过滤方式过滤方式有两种：滤饼过滤（又称表面过滤）和

深层过滤。②深层过滤

深层过滤时，固体颗粒不形成滤饼而是被截留在较厚的过滤介质空隙内。常用于处理量大而悬浮液中颗粒小、固体含量低（体积百分数小于0.001）且颗粒直径较小（小于5μm）的情况。1、基本概念（3）助滤剂随着过滤的进行，饼层厚度和流动阻力都逐渐增加。不同特性的颗粒，流动阻力也不相同。如果悬浮液中的颗粒具有一定的刚性，当滤饼两侧压强差增大时，所形成的滤饼空隙率不会发生明显改变，这种滤饼称为不可压缩滤饼；而非刚性颗粒形成的滤饼在压强差作用下压缩变形，称为可压缩滤饼。1、基本概念（3）助滤剂为了减少可压缩滤饼的阻力，可使用助滤剂改变滤饼结构，增加滤饼的刚性，提高过滤速率。对助滤剂的基本要求为：①具有较好的刚性，能与滤渣形成多孔床层，使滤饼具有良好的渗透性和较低的流动阻力；②具有良好的化学稳定性，不与悬浮液反应，也不溶解于液相中。助滤剂一般不宜用于滤饼需要回收的过滤过程。常见的助滤剂有硅藻土、珍珠岩、炭粉等。1、基本概念（4）过滤的推动力过滤过程的推动力可以是重力、离心力或压力差。在实际过滤操作过程中，以压力差和离心力为推动力的过滤操作比较常见。①重力过滤：依靠重力为推动力的过滤称为重力过滤。重力过滤的速度慢，仅适用于小规模、大颗粒、含量少的悬浮液过滤。1、基本概念（4）过滤的推动力过滤过程的推动力可以是重力、离心力或压力差。在实际过滤操作过程中，以压力差和离心力为推动力的过滤操作比较常见。②离心过滤：依靠离心力为推动力的过滤称为离心过滤。离心过滤速度快，但受到过滤介质强度及其孔径的制约，设备投资和动力消耗比较大，多用于固相粒度大、浓度高、液体含量较少的悬浮液。1、基本概念（4）过滤的推动力过滤过程的推动力可以是重力、离心力或压力差。在实际过滤操作过程中，以压力差和离心力为推动力的过滤操作比较常见。③压差过滤：如果过滤的推动力是在滤饼上游和滤液出口之间造成压力差而进行的过滤称为压差过滤，可分为加压过滤和真空吸滤。如果压差是通过在介质上游加压形成的，则称为加压过滤；如果压差是在过滤介质的下游抽真空形成的，则称为减压过滤（或真空抽滤）。1、基本概念（4）过滤的推动力过滤过程的推动力可以是重力、离心力或压力差。在实际过滤操作过程中，以压力差和离心力为推动力的过滤操作比较常见。③压差过滤：如果过滤的推动力是在滤饼上游和滤液出口之间造成压力差而进行的过滤称为压差过滤，可分为加压过滤和真空吸滤。如果压差是通过在介质上游加压形成的，则称为加压过滤；如果压差是在过滤介质的下游抽真空形成的，则称为减压过滤（或真空抽滤）。1、基本概念（5）过滤操作周期过滤操作分连续和间歇两种操作方式，但都存在一个操作周期问题。过滤过程的操作周期主要包括过滤、洗涤、卸渣、清理等步骤。对于板框过滤机等需装拆的过滤设备，还包括组装过程。显然核心步骤为“过滤”这一步，其余均属辅助步骤，但又必不可少。比如，过滤后，滤饼空隙中残留一定量滤液，为了回收这部分滤液，或者避免滤饼被滤液所玷污，都必须将这部分滤液从滤饼中分离出来，因此，就需要用水或其它溶剂对滤饼进行洗涤。过滤操作中，应尽量缩短过滤辅助时间，以提高生产效率。2、影响过滤速度的因素过滤速率是指单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积，m3滤液/(m2·s)它表明了过滤设备的生产强度，即设备性能的优劣。影响过滤速率的因素众多，有悬浮液黏度、过滤推动力、滤饼、

过滤介质等因素。①悬浮液黏度的影响黏度越小，过滤速率越快。因此对热料浆不应在冷却后再过滤，必要时还可将料浆先适当预热；料浆浓度越大，其黏度也越大，为了降低滤浆的黏度，某些情况下也可以将料浆加以稀释再进行过滤。2、影响过滤速度的因素②过滤推动力的影响重力过滤：设备简单，但推动力小，过滤速率慢。加压过滤：推动力大，过滤速率快，还可以控制压差大小。但压差越大，对设备的密封性和强度要求越高，也还受到滤布强度、滤饼的压缩性等因素的限制，因此，加压操作的压力以不超过0.5MPa为宜。真空过滤：也能够获得较大的过滤速率，但操作的真空度受到液体沸点等因素的限制，不能过高，一般在85kPa以下。离心过滤：过滤速率快，但设备复杂，投资费用和动力消耗都较大，多用于颗粒粒度相对较大、液体含量较少的悬浮液的分离。2、影响过滤速度的因素③滤饼的影响滤饼是过滤阻力的重要贡献者，构成滤饼的颗粒的形状、大小、滤饼紧密度和厚度等都对过滤阻力有较大影响。显然，颗粒越细，滤饼越紧密、越厚，其阻力越大。当滤饼厚度增大到一定程度，过滤速率会变得很慢，操作再进行下去是不