西北大学化工原理课件 第四节 过滤原理及设备 一、过滤原理 1.过滤基本概念 过滤是利用重力或外力造成的压差，使含固体颗粒的非均 相物系通过多孔性介质，实现固液分离的操作。 ①过滤介质：将过滤操作所使用的多孔性物质称为过滤 介质，其作用是截留悬浮液中的固体颗粒。工业常用的有： I织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维 及合成纤维织成的的织物，及由玻璃丝或金属丝织的网。这类 介质能截留颗粒的最小直径为5~65m，工业应用最为广泛
西北大学化工原理课件 将过滤操作所使用的多孔性物质称为过滤 介质，其作用是截留悬浮液中的固体颗粒。工业常用的有： 第四节 过滤原理及设备 一、过滤原理 1.过滤基本概念 ① 过滤介质： 过滤是利用重力或外力造成的压差，使含固体颗粒的非均 相物系通过多孔性介质，实现固液分离的操作。 Ⅰ织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维 及合成纤维织成的的织物，及由玻璃丝或金属丝织的网。这类 介质能截留颗粒的最小直径为 ，工业应用最为广泛。 5 ~ 65μm
西北大学化工原理课件 Ⅱ多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔 的陶瓷、多孔塑料、多孔金属烧结制成的管或板，能拦截最小 直径为1~3um的微细颗粒。 Ⅲ堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木碳、石棉、硅藻土） 或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中，处理含固体量 很少的悬浮液，如自来水厂饮水的净化。 V多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料 膜。广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子 膜。可用于截留1μm以下的微小颗粒
西北大学化工原理课件 Ⅳ多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料 膜。广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子 膜。可用于截留1μm以下的微小颗粒。 Ⅲ堆积介质：由各种固体颗粒(砂、木碳、石棉、硅藻土) 或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中，处理含固体量 很少的悬浮液，如自来水厂饮水的净化。 Ⅱ多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔 的陶瓷、多孔塑料、多孔金属烧结制成的管或板，能拦截最小 直径为 的微细颗粒。 1~ 3μm
西北大学化工原理课件 ②滤浆、滤饼和滤液 滤浆 I滤浆：将过滤操作中 滤饼 需要处理的悬浮液称为滤浆 过滤介质 或料浆； Ⅱ滤饼：留在过滤介质 上的固体颗粒，称为滤饼或 滤渣，有可压缩滤饼（在操 作压差下会发生形变)与不 滤液 可压缩滤饼之分； Ⅲ滤液：通过滤饼和过滤介质后的清液，称为滤液
西北大学化工原理课件 ② 滤浆、滤饼和滤液 Ⅱ滤饼：留在过滤介质 上的固体颗粒，称为滤饼或 滤渣，有可压缩滤饼（在操 作压差下会发生形变）与不 可压缩滤饼之分； Ⅰ滤浆：将过滤操作中 需要处理的悬浮液称为滤浆 或料浆； 过滤介质 滤 饼 滤 浆 滤 液 Ⅲ滤液：通过滤饼和过滤介质后的清液，称为滤液
西北大学化工原理课件 2.两种过滤方式原理 ①表面过滤 (滤饼或饼层过滤 随过滤进行，滤渣在滤介的一侧形成滤饼。初时，<滤介 微孔的颗粒可能穿过滤介进入滤液使之混浊；但颗粒经过微孔 时的“架桥现象”使流道更狭窄，使小于孔道直径的颗粒也能被 拦截，滤液逐渐清澈，当滤饼形成后，滤液便澄清了。此时将 初始浊液重新过滤即可得澄清溶液。 可见，有效过滤靠的是滤饼而不是滤介。 过滤籴 “架桥”现象
西北大学化工原理课件 2. 两种过滤方式原理 ① 表面过滤（滤饼或饼层过滤） 随过滤进行，滤渣在滤介的一侧形成滤饼。初时，＜滤介 微孔的颗粒可能穿过滤介进入滤液使之混浊；但颗粒经过微孔 时的“架桥现象”使流道更狭窄，使小于孔道直径的颗粒也能被 拦截，滤液逐渐清澈，当滤饼形成后，滤液便澄清了。此时将 初始浊液重新过滤即可得澄清溶液。 可见，有效过滤靠的是滤饼而不是滤介。 “架桥”现象
西北大学化工原理课件 ②深层过滤 (深床过滤)》 当悬浮液中所含颗粒很小且含量较低（颗粒浓度<0.1%） 时，可用较厚的颗粒床层做成过滤介质过滤。 颗粒随液体进入床层内细长 悬浮液 弯曲的孔道时，靠静电及分子力 的作用而附着在孔道壁上。床层 上没有滤饼形成，用于从稀悬浮 过滤介质 液得到澄清液，故又称为澄清过 滤。适用于生产能力大而悬浮液 中颗粒小、含量低的场合，如饮 用自来水的过滤。 图4-8深层过滤
西北大学化工原理课件 当悬浮液中所含颗粒很小且含量较低（颗粒浓度＜0.1%） 时，可用较厚的颗粒床层做成过滤介质过滤。 ② 深层过滤（深床过滤） 颗粒随液体进入床层内细长 弯曲的孔道时，靠静电及分子力 的作用而附着在孔道壁上。床层 上没有滤饼形成，用于从稀悬浮 液得到澄清液，故又称为澄清过 滤。适用于生产能力大而悬浮液 中颗粒小、含量低的场合，如饮 用自来水的过滤
西北大学化工原理课件 3.滤饼的可压缩性 ①滤饼的压缩性 滤饼受压个，ε↓，流动阻力↑ 将空隙结构不因操作压差增大而变形的滤饼称为不可压 缩滤饼或刚性滤饼；在操作压差作用下会发生变形的滤饼则 称为可压缩滤饼。 ②助滤剂 当悬浮液中颗粒很细或滤饼处于可压缩状态时，过滤介 质的孔隙很容易被堵死，使过滤操作阻力很大、过滤困难； 为减少过滤过程的流动阻力，可采用助滤剂来增加滤饼刚性 和空隙率，使滤液易于通过。 常用的助滤剂有：硅藻土、石棉、活性炭、纤维粉等
西北大学化工原理课件 滤饼受压↑，ε↓，流动阻力↑ 将空隙结构不因操作压差增大而变形的滤饼称为不可压 缩滤饼或刚性滤饼；在操作压差作用下会发生变形的滤饼则 称为可压缩滤饼。 3. 滤饼的可压缩性 ② 助滤剂 当悬浮液中颗粒很细或滤饼处于可压缩状态时，过滤介 质的孔隙很容易被堵死，使过滤操作阻力很大、过滤困难； 为减少过滤过程的流动阻力，可采用助滤剂来增加滤饼刚性 和空隙率，使滤液易于通过。 常用的助滤剂有：硅藻土、石棉、活性炭、纤维粉等。 ① 滤饼的压缩性
西北大学化工原理课件 4.滤饼的洗涤 一些过滤过程需要回收滤饼中残余的滤液或除去滤饼中 的可溶性盐，则在过滤结束时用清水或其他液体通过滤饼流 动，称为洗涤。 b ab段—洗出液基本上是 滤液，置换洗涤。 bc段一洗涤液中溶质浓 d 度急剧下降。 cd段一滤饼中的溶质被 洗涤时间， 洗涤液沥取带出的阶段。 图4-9 洗涤曲线
西北大学化工原理课件 4. 滤饼的洗涤 ab段——洗出液基本上是 滤液，置换洗涤。 bc段——洗涤液中溶质浓 度急剧下降。 cd段——滤饼中的溶质被 洗涤液沥取带出的阶段。 一些过滤过程需要回收滤饼中残余的滤液或除去滤饼中 的可溶性盐，则在过滤结束时用清水或其他液体通过滤饼流 动，称为洗涤
西北大学化工原理课件 5.过滤过程的特点 过滤过程实为一非定态过程，但可按拟定态处理。 过滤速率： dv dg V u Adt dr 9= A q一单位过滤面积所通过的滤液量，m3/m2
西北大学化工原理课件 5. 过滤过程的特点 过滤过程实为一非定态过程，但可按拟定态处理。 过滤速率： A V q ddq AddV u = = = τ τ q—单位过滤面积所通过的滤液量； 3 2 m / m
西北大学化工原理课件 二、过滤设备 过滤设备按产生压差的不同方式可分为两大类： ①压滤和吸滤： 如叶滤机、板框过滤机、回转真空过滤机等； ②离心过滤： 如各种间歇卸渣和连续卸渣的离心机
西北大学化工原理课件 二、过滤设备 ① 压滤和吸滤： 如叶滤机、板框过滤机、回转真空过滤机等； ② 离心过滤： 如各种间歇卸渣和连续卸渣的离心机。 过滤设备按产生压差的不同方式可分为两大类：
西北大学化工原理课件 大 1.叶滤机一 主要构件为滤叶 滤饼 滤叶 滤液 滤液 a,滤叶 b.叶滤机示意图 图4-10叶滤机
西北大学化工原理课件 1. 叶滤机———主要构件为滤叶