ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Скорость фильтрации. Промывка осадка Уравнения фильтрации из "Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 6" В тех случаях, когда при разделении суспензий недопустимы потери жидкости с осадком или взвешенные твердые частицы весьма плохо оседают, или же необходимо выделить твердую фазу в виде осадка с некоторым минимальным содержанием влаги, метод отстаивания и декантации неприменим. В этих случаях суспензии разделяют при помощи фильтрации. [c.202] Процесс фильтрации основан на задержании твердых взвешенных частиц пористыми перегородками, спосо бными пропускать только жидкость и задерживать частицы твердой фазы. В результате непосредственного контакта суспензии с поверхностью пористой перегородки и разного давления до и после перегородки, жидкая фаза проходит через поры перегородки и собирается в виде освобожденного от твердых частиц фильтрата, а твердые частицы задерживаются на поверхности перегородки, образуя слой осадка, который затем удаляется. [c.202] Фильтрация находит в настоящее время широкое применение в технике как универсальный метод разделения суспензий, начиная от самых грубых и кончая тонкими мутями, и используется даже для разделения некоторых коллоидных растворов в последнем случае необходим соответствующий фильтрующий материал. [c.202] При фильтрации жидкая фаза должна преодолеть гидравлическое сопротивление, оказываемое фильтрующей перегородкой току жидкости. Однако величина пор фильтрующей перегородки и ее сопротивление имеют значение только в начальный момент процесса, так как в дальнейшем на поверхности фильтрующей перегородки постепенно отлагается осадок. Этот увеличивающийся по мере протекания процесса слой осадка обычно используют как фильтрующую среду и стремятся уменьшить его гидравлическое сопротивление, что достигается путем периодического или непрерывного удаления большей части осадка с фильтрующей перегородки, иногда с последующей промывкой поверхности перегородки растворителями. [c.202] Характер и толщина слоя осадка, отлагающегося на поверхности фильтрующей перегородки, являются в большинстве случаев одним из важнейших факторов, определяющих эффективность фильтрации — производительность фильтра и расход энергии на проталкивание жидкости через фильтр. Большинство фильтрующих перегородок в начале процесса фильтрации обладает низкой задерживающей способностью, и при фильтрации тонких суспензий первые порции фильтрата почти всегда содержат некоторое количество суспендированных частиц, прошедших через поры перегородки вместе с жидкостью. [c.202] Такое явление будет наблюдаться до тех пор, пока на поверхности перегородки не возникнет слой осадка, имеющий поры значительно меньших размеров, чем поры перегородки. Этот слой и будет задерживать почти полностью все твердые частицы. [c.203] Полнота разделения в значительной мере зависит от давления, при котором протекает процесс фильтрации. Фильтрат получается более чистым, если фильтрацию начинают при малом давлении, а затем увеличивают его по мере нарастания осадка. [c.203] Существенное значение имеет также равномерность давления при непрерывном и равномерном давлении может быть достигнута полнота разделения, если же давление неравномерно и передается толчками (например, при подаче суспензии на фильтрпрессы при помощи поршневых насосов), то возникающие при этом гидравлические удары могут быть причиной прохождения в фильтрат наиболее тонко раздробленных частиц. [c.203] Полнота разделения находится в обратной зависимости от производительности фильтра чем выше производителыность данного фильтра, тем ниже полнота разделения, и наоборот. [c.203] Скорость фильтрации. В количественном отношении производительность фильтра характеризуется скоростью фильтрации, т. е. количеством фильтрата, проходящего через поверхности фильтрующей перегородки в единицу времени. [c.203] Скорость фильтрации зависит от следующих основных факторов давления, действующего на суспензию, толщины слоя осадка на фильтре, структуры или характера осадка, состава суспензии и температуры жидкости. [c.203] В несжимаемых осадках взаимное расположение частиц, а следовательно, и размеры пор, через которые протекает жидкость, не изменяются с изменением давления. Опытные данные показывают, что при изменении давления в процессе фильтрации от 0,7 до 4 кг/слг содержание фильтрата (воды) в несжимаемом осадке не зависит от давления и соответствует объему пор кроме того, в несжимаемых осадках содержание фильтрата остается постоянным не только с изменением давления, но и и с изменением толщины осадка. [c.203] Изменение процентного содержания взвешенных частиц в фильтруемой суспензии также не оказывает заметного влияния на содержание фильтрата в осадке. Скорость фильтрования суспензий, образующих несжимаемые осадки, растет с увеличением давления на жидкость, а при одном и том же давлении зависит лишь от толщины слоя осадка. [c.204] Если фильтрация проводится при переменном постепенно увеличивающемся давлении, то объем сжимаемого осадка по мере увеличения давления, вследствие сужения капиллярных каналов, сокращается, что, в свою очередь, вызывает непропорциональное росту давления изменение скорости фильтрации. При образовании сжимаемых осадков увеличение скорости фильтрации отстает от роста давления, и может наступить такой момент, когда дальнейшее повышение давления является невыгодным. [c.204] Скорость фильтрации зависит также от вязкости жидкости, причем с возрастанием вязкости скорость фильтрации уменьшается. Следовательно, для повышения производительности фильтра желательно фильтровать жидкости в подогретом состоянии. Однако необходимо учитывать, что вязкость жидкостей уменьшается с повышением температуры сначала быстро, а затем медленней, и при дальнейшем нагревании после достижения некоторой температуры вязкость практически не изменяется кроме того, повышение температуры не всегда возможно, так как этим может быть вызвано растворение фильтруемого осадка. Повышение температуры нередко приводит также к усилению химического воздействия фильтруемой жидкости на материал фильтра. [c.204] Поэтому в каждом отдельном случае необходимо устанавливать оптимальную температуру для данной фильтруемой жидкости. [c.204] Промывка осадка. В большинстве случаев для того, чтобы получить твердый осадок более чистым или возможно полнее выделить фильтрат, осадок на фильтре промывают водой или другой жидкостью. [c.204] При промывке фильтрат разбавляется, что приводит к увеличению расхода пара на его выпаривание, если фильтрат должен быть получен концентрированным. Разбавление фильтрата можно значительно уменьшить систематическим промыванием. В этом случае промывку проводят несколько раз растворами убывающих концентраций и лишь окончательно — чистой водой. Растворы для промывки являются фильтратами от предшествующих операций промывки. Наиболее концентрированный раствор периодически отделяют и присоединяют к основному фильтрату. [c.204] Производительность фильтров зависит от многочисленных факторов, часть которых трудно поддается точному учету. [c.204] Отдельными исследователями были предложены различные уравнения фильтрации. Однако использовать эти уравнения для расчета и проектирования промышленных фильтров без предварительного определения некоторых фильтрационных констант в большинстве случаев не удается. [c.204] Вернуться к основной статье