Процесс фильтрование

Теоретическая часть

Процесс фильтрование

Есть понятия «фильтрование» и «фильтрация». В первом случае это разделение суспензий и других неоднородных систем в промышленных и в лабораторных условиях. А фильтрация это ─ процессы движения жидкостей и газов через пористые грунты в природных условиях.

Фильтрование - процесс очищения суспензий (суспензия или взвесь называется смесь веществ, в которой твёрдое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном состоянии) и аэрозолей (аэрозоль - гетерогенная система, которая состоит из мелких твёрдых или жидких частиц, взвешенных в газовой среде (обычно в воздухе) от твердых фракций. Метод основан на пропускании жидкости или газа через фильтровальную перегородку, на которой задерживаются твердые вещества.

Разделение суспензии можно приводить для получения твердой или жидкой фазы, когда другая фаза является отходом, а так же для одновременного получения твердой или жидкой фазы.

Разделение суспензии, состоящей из жидкости, в которой взвешены твердые частицы, производится при помощи фильтра. В простейшем случае он является сосудом, разделенным на две части пористой фильтровальной перегородкой. Суспензию помещают в одну часть таким образом, что бы она соприкасалась с фильтровальной перегородкой. В разделенных частях раздается разность давлений, под действием которой жидкость проходит через поры фильтровальной перегородки, а твердые частицы задерживаются в этой перегородке, образуя, таким образом, слой влажного осадка, который по необходимости промывается водой и др. жидкостями или просушивается. Так суспензия разделяется на чистый фильтрат и влажный осадок. [ по жуж]

Твёрдые фракции высококонцентрированных (вязких) и наоборот мало концентрированных суспензий проникают в поры фильтровальных перегородок, забивая их. Для того чтобы поры фильтров закупоривались медленнее, применяют вспомогательные вещества (диатомит, перлит, асбест, целлюлозу и др.), которые можно добавить в суспензию или нанести на фильтровальную перегородку. Вспомогательный материал образует защитную пленку над порами, в результате фильтр забивается меньше. Обычно фильтровальная перегородка имеет плоскую или цилиндрическую форму.

Фильтруемая жидкость при движении через слой осадка и фильтровальные перегородки встречает гидравлическое сопротивление, для преодоления которого необходимо создание перепада давления (вакуума под фильтровальной перегородкой или избыточного давления над ней). При постоянном перепаде давления скорость фильтрования падает по мере увеличения толщины слоя осадка и, следовательно, возрастания гидравлического сопротивления.

Разность давлений по обеим сторона стенок создается при помощи компрессоров, вакуум-насосов и жидкостных насосов, например центробежных и поршневых, а так же используя гидростатическое давление самой разделяемой суспензии.

При применении вакуум-насосов и компрессоров фильтр присоединяют в вакуум-ресиверу или ресиверу сжатого воздуха и проводят фильтрование при постоянной разности давлений. Для вакуум-насосов это разность давлений в производственных условиях обычно находится в пределах 5−9 н × см^-2, а для компрессоров в пределах 5−30 н × см^-2. Скорость фильтрования непрерывно уменьшается вследствие возрастания толщины осадка и увеличения его сопротивления.

При использовании поршневых и центробежных насосов разность давлений обычно не превышает 50 н × см^-2, но иногда может достичь больших величин.

При постоянном перепаде давления скорость фильтрования падает по мере увеличения толщины слоя осадка и, следовательно, возрастания гидравлического сопротивления. В случае подачи суспензии на фильтровальные перегородки поршневым насосом, фильтрование происходит при непрерывном росте перепада давления (что обусловлено увеличением толщины осадка) с постоянной скоростью (определяемой производительностью насоса). Если же суспензия подаётся центробежным насосом, изменяются непрерывно как перепад давления, так и скорость фильтрации. С повышением температуры скорость фильтрования возрастает благодаря понижению вязкости суспензии.

Не зависимо от того, каким образом создают разность давлений, движущая сила процесса фильтрования возрастает прямо пропорционально этой разности. Однако в большинство случаев скорость фильтрования возрастает медленнее, чем увеличивается разность давлений, так как при увеличении последней поры перегородки и осадка сжимаются и сопротивление возрастет. В некоторых случаях, когда осадок отличается большой сжимаемостью, движущая сила и сопротивление возрастает почти пропорционально, вследствие чего повышением разности давлений не удается достигнуть заметного увеличения скорости фильтрования.

Сопротивление при фильтровании является суммой сопротивлений фильтровальной перегородки и слоя осадки.

Необходимая отличительная способность всякой фильтровальной перегородки – наличие в ней сквозных пор, способных пропускать жидкость, но задерживать твердые частицы суспензии. При этом поры могут задерживать такие твердые частицы, размер которых меньше размера поперечного сечения пор в их самих узких частях. В настоящее время применяют разнообразные по свойствам фильтровальные перегородки, в частности зернистые слои песка, диатомита угля; волокнистые слои из асбестовых и хлопчатобумажных волокон; хлопчатобумажные и шерстяные такни, а так же ткани из синтетических волокон; сетки из волосяных или металлических нитей; пористые перегородки из кварца, шамота, спекшегося стеклянного или металлического порошка, а так же из твердой резины (эбонита).

Средний размер и форма пор фильтровальных перегородок определяются размерами и формой элементов из которых они изготовлены.

При это средний размер пор тем больше, чем крупнее указанные элементы, а фор пор единообразнее, чем правильнее форма этих элементов.

Так, в зернистых слоя размер пор увеличивается с возрастанием размера составляющих частиц.

Фильтрование является гидродинамическим процессом, скорость которого пропорциональна разности давлений, создаваемой по обеим сторонам фильтровальной перегородки (движущая сила процесса) и обратно пропорциональна сопротивлению, испытываемому жидкостью при ее движении через поры перегородки и слой образовавшегося осадка.

Фильтратом называется жидкость, полученная в процессе фильтрования.

Дата добавления: 2015-10-21