第5章 过滤与分离 ❖ 非均相物系的分离 ❖ 连续相(分散介质) ❖ 分散相(分散物质) ❖ 非均相物系分离的目的： ❖ （1）回收分散物质 ❖ （2）净制分散介质，如葡萄酒生产中的过滤
第5章 过滤与分离 ❖ 非均相物系的分离 ❖ 连续相(分散介质) ❖ 分散相(分散物质) ❖ 非均相物系分离的目的： ❖ （1）回收分散物质 ❖ （2）净制分散介质，如葡萄酒生产中的过滤
§1 重力沉降 一、静止流体中颗粒的自由沉降 1、加速沉降阶段 将一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流 体中，颗粒在重力的作用下沿重力方向作沉 降运动时受到以下力的作用 Fg mg d P g 3 P 6 = = Fb dP g 3 6 = 2 2 2 2 1 2 4 1 FD AP u d P u = =
§1 重力沉降 一、静止流体中颗粒的自由沉降 1、加速沉降阶段 将一个表面光滑的球形颗粒置于静止的流 体中，颗粒在重力的作用下沿重力方向作沉 降运动时受到以下力的作用 Fg mg d P g 3 P 6 = = Fb dP g 3 6 = 2 2 2 2 1 2 4 1 FD AP u d P u = =
❖ 2、等速沉降阶段 ❖ 随 ， 到某一数值 时，右边等于零， 此时 ，颗粒将以恒定不变的速度维持 下降。 ❖ 此 称为颗粒的沉降速度。对小颗粒，沉降 ❖ 的加速段很短，加速度所经历的距离也很小。 对小颗粒沉降的加速度可以忽略，而近似认为 颗粒始终以等速下降。 Fd = 0 d du t ut u t u
❖ 2、等速沉降阶段 ❖ 随 ， 到某一数值 时，右边等于零， 此时 ，颗粒将以恒定不变的速度维持 下降。 ❖ 此 称为颗粒的沉降速度。对小颗粒，沉降 ❖ 的加速段很短，加速度所经历的距离也很小。 对小颗粒沉降的加速度可以忽略，而近似认为 颗粒始终以等速下降。 Fd = 0 d du t ut u t u
3、颗粒的沉降速度 对球形颗粒，当 = 0 时，得 d du 3 4 ( ) d P P g ut − = (Re ) ( ) P P d u = = 式中：
3、颗粒的沉降速度 对球形颗粒，当 = 0 时，得 d du 3 4 ( ) d P P g ut − = (Re ) ( ) P P d u = = 式中：
根据牛顿第二定律得： d du F F F F ma d g d g d u d g b D P P P P P P 3 3 2 2 3 2 6 1 6 6 4 = − − = = − − = 2 4 3 ( ) u d g d du P P P P − − = d du F F F F m a d g d g d u d g b D P P P P P P 3 3 2 2 3 2 6 1 6 6 4 = − − = = − − =
根据牛顿第二定律得： d du F F F F ma d g d g d u d g b D P P P P P P 3 3 2 2 3 2 6 1 6 6 4 = − − = = − − = 2 4 3 ( ) u d g d du P P P P − − = d du F F F F m a d g d g d u d g b D P P P P P P 3 3 2 2 3 2 6 1 6 6 4 = − − = = − − =
§2 过滤 ❖一、过滤原理 ❖ （一） ❖ 过滤是利用某种多孔介质对悬浮液进行分离的操作。 工作时，在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质 的孔道流出，固体颗粒被截留，从而实现分离。一 般将待过滤的悬浮液称为滤浆；所采用的多孔介质 称为过滤介质；通过介质孔道的液体称为滤液；被 截留的固体物称为滤饼或滤渣。 滤液 滤浆 滤饼 过滤介质
§2 过滤 ❖一、过滤原理 ❖ （一） ❖ 过滤是利用某种多孔介质对悬浮液进行分离的操作。 工作时，在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质 的孔道流出，固体颗粒被截留，从而实现分离。一 般将待过滤的悬浮液称为滤浆；所采用的多孔介质 称为过滤介质；通过介质孔道的液体称为滤液；被 截留的固体物称为滤饼或滤渣。 滤液 滤浆 滤饼 过滤介质
❖ 过滤操作的推动力是过滤介质上下游两侧的 压力差，产生压力差的方法有以下几种： ❖ ① ❖ ②在滤浆表面加压 ❖ ③ ❖ ④利用惯性离心力
❖ 过滤操作的推动力是过滤介质上下游两侧的 压力差，产生压力差的方法有以下几种： ❖ ① ❖ ②在滤浆表面加压 ❖ ③ ❖ ④利用惯性离心力
❖ 过滤操作根据作用原理可分为两类： ❖ ①筛析过滤 ❖ 过滤介质的孔目数小于固体颗的直径，依 靠筛析作用将固体颗粒从悬浮液中除去。 筛析过滤在过滤初期细小颗粒 流出，滤液比较混浊。随着饼 层的形成和加厚，滤液逐渐变 清。由于筛孔逐渐受堵，过滤 速度呈降低趋势。过滤过程当 滤饼层形成，筛析作用便由饼 层产生，过滤介质失去筛析作 用，只起支撑饼层的作用，称 饼层过滤
❖ 过滤操作根据作用原理可分为两类： ❖ ①筛析过滤 ❖ 过滤介质的孔目数小于固体颗的直径，依 靠筛析作用将固体颗粒从悬浮液中除去。 筛析过滤在过滤初期细小颗粒 流出，滤液比较混浊。随着饼 层的形成和加厚，滤液逐渐变 清。由于筛孔逐渐受堵，过滤 速度呈降低趋势。过滤过程当 滤饼层形成，筛析作用便由饼 层产生，过滤介质失去筛析作 用，只起支撑饼层的作用，称 饼层过滤
❖ ②吸附过滤（深床过滤）： ❖ 过滤介质的网孔目数大于固体颗 粒的直径，固体颗粒进入过滤介 质孔道后被介质表面所吸附。 ❖ 实际生产中，筛析和吸附同时作 用，吸附过滤介质截留较大颗粒； 筛析过滤介质饼层可以吸附较小 颗粒
❖ ②吸附过滤（深床过滤）： ❖ 过滤介质的网孔目数大于固体颗 粒的直径，固体颗粒进入过滤介 质孔道后被介质表面所吸附。 ❖ 实际生产中，筛析和吸附同时作 用，吸附过滤介质截留较大颗粒； 筛析过滤介质饼层可以吸附较小 颗粒
二、过滤介质和助滤剂 ❖1.过滤介质 ❖ 过滤介质的主要作用是支撑滤饼，须具有多孔结构、 足够的机械强度和尽可能小的流动阻力、耐腐蚀性。 ❖ ❖ ①织物介质，如工业滤布、 ❖ ②粒状介质，如珍珠岩粉、纤维素、硅藻土等； ❖ ③固体纸板，如脱色木质纸板、合成纤维板等； ❖ ④过滤膜，由纤维素和其它聚合物构成。 ❖ 粒状介质是作为助滤剂预涂于织物介质表面使用，用 于粗滤；固体纸板介质多用于半精滤及精滤；过滤膜 介质用于精滤及超精滤
二、过滤介质和助滤剂 ❖1.过滤介质 ❖ 过滤介质的主要作用是支撑滤饼，须具有多孔结构、 足够的机械强度和尽可能小的流动阻力、耐腐蚀性。 ❖ ❖ ①织物介质，如工业滤布、 ❖ ②粒状介质，如珍珠岩粉、纤维素、硅藻土等； ❖ ③固体纸板，如脱色木质纸板、合成纤维板等； ❖ ④过滤膜，由纤维素和其它聚合物构成。 ❖ 粒状介质是作为助滤剂预涂于织物介质表面使用，用 于粗滤；固体纸板介质多用于半精滤及精滤；过滤膜 介质用于精滤及超精滤