【文章內容簡介】 而實現(xiàn)固液分離的單元操作。,第三節(jié) 過 濾 一、基本概念 1 過濾(gu242。lǜ)(filtration),第四十頁，共九十五頁。,濾漿(slurry)： 原懸浮液。,濾餅(filter cake)： 截留(ji233。 li)的固體物質。,過濾介質(ji232。zh236。)(filtering medium)： 多孔物質。,濾液(lǜy232。)(filterate)： 通過多孔通道的液體。,第四十一頁，共九十五頁。,濾餅過濾過程(gu242。ch233。ng)：(食用油脫色后出去活性炭和漂白土、牛奶去雜）,剛開始：有細小(x236。xiǎo)顆粒通過孔道，濾液混濁。 開始后：迅速發(fā)生“架橋現(xiàn)象”，顆粒被攔截，濾液澄清。 所以，在濾餅過濾時真正起過濾作用的是濾餅本身，而非過濾介質。,2 過濾(gu242。lǜ)方式 過濾的操作基本方式有兩種： 濾餅過濾和深層過濾 2.1 濾餅過濾(cake filtration)：餅層過濾,第四十二頁，共九十五頁。,注意：所選過濾介質的孔道(kǒngd224。o)尺寸一定要使“架橋現(xiàn)象”能夠過發(fā)生。,餅層過濾適于處理(chǔlǐ)固體含量較高的懸浮液。,第四十三頁，共九十五頁。,特點：顆粒(粒子)沉積于介質(ji232。zh236。)內部。,過濾(gu242。lǜ)對象：懸浮液中的固體顆粒小而少。,過濾(gu242。lǜ)介質：堆積較厚的粒狀床層。,過濾原理：顆粒尺寸? 介質通道尺寸，顆粒通過細長而彎曲的孔道，靠靜電和分子的作用力附著在介質孔道壁上,無濾餅堆積。,應用：適于處理生產能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場合，如水處理和酒的過濾。,2.2 深層過濾(deep bed filtration)： 又稱深床過濾（啤酒、果汁、色拉油過濾）,第四十四頁，共九十五頁。,織物介質(又稱濾布) 由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及(yǐj237。)玻璃絲、金屬絲等織成的網；,過濾介質(ji232。zh236。)的分類：,堆積(duījī)介質(又稱粒狀介質） 由各種固體顆粒（細砂、硅藻土等）堆積而成， 多用于深床過濾；,多孔固體介質 這類介質具有很多細微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。多用于含少量細微顆粒的懸浮液，如白酒等的精濾。,3 過濾介質,第四十五頁，共九十五頁。,過濾介質應具有(j249。yǒu)如下性質：,過濾介質(ji232。zh236。)的作用(濾餅過濾)： 促使濾餅的形成，并支承濾餅。,（1）多孔性，液體流過的阻力??； （2）有足夠(zg242。u)的強度； （3）耐腐蝕性和耐熱性； （4）孔道大小適當，能發(fā)生架橋現(xiàn)象。,第四十六頁，共九十五頁。,不可壓縮濾餅：若顆粒由不易變形的堅硬固體組成，則當壓強差增大時，濾餅的結構(ji233。g242。u)不發(fā)生明顯變化，單位厚度濾餅的流動阻力可視作恒定，這類濾餅稱為不可壓縮濾餅。,隨著過濾的進行，濾餅的厚度增大(zēnɡ d224。)，濾液的流動阻力亦逐漸增大(zēnɡ d224。)，導致濾餅兩側的壓強差增大(zēnɡ d224。)。濾餅的壓縮性對壓強差有較大影響。,可壓縮濾餅：若濾餅為膠體(jiāo tǐ)物質時，當壓強差增大時，濾餅則被壓緊，使單位厚度濾餅的流動阻力增大，此類濾餅稱為可壓縮濾餅。,4 濾餅的壓縮性和助濾劑,第四十七頁，共九十五頁。,助濾劑：對于可壓縮濾餅，為了使過濾順利進行，可以將質地堅硬而能形成疏松濾餅的另一種固體顆粒混入懸浮液或預涂于過濾介質上，以形成疏松餅層，使得濾液(lǜy232。)暢流，該種顆粒狀物質就稱為助濾劑。,常用(ch225。nɡ y242。nɡ)的助濾劑：硅藻土、珍珠巖、石棉、炭粉等。,助濾劑的基本(jīběn)要求：,能形成多孔餅層的剛性顆粒，使濾餅有良好的滲透性及較低的流體阻力。,具有化學穩(wěn)定性。,在操作壓強范圍內具有不可壓縮性。,第四十八頁，共九十五頁。,對于顆粒層中不規(guī)則的通道，可以簡化成由一組當量(dāngli224。ng)直徑為de的細管，而細管的當量直徑可由床層的空隙率和顆粒的比表面積來計算。,二、過濾的基本理論 1 濾液通過(tōnggu242。)餅層的流動,第四十九頁，共九十五頁。,顆粒床層的特性可用空隙率、當量直徑(zh237。j236。ng)等物理量來描述。,空隙率：單位(dānw232。i)體積床層中的空隙體積稱為空隙率。,式中 ε——床層的空隙率，m3/m3。,式中 α——顆粒的比表面，m2/m3。,比表面積：單位(dānw232。i)體積顆粒所具有的表面積稱為比表面積。,2 顆粒床層的特性,第五十頁，共九十五頁。,式中 V —— 濾液量，m3； t —— 過濾時間(sh237。jiān)，s； A —— 過濾面積，m2。,任一瞬間的過濾(gu242。lǜ)速度為：,過濾(gu242。lǜ)速度:單位時間內通過單位過濾面積的濾液體積， m3/m2?s。,3 過濾速率,第五十一頁，共九十五頁。,R—濾餅(lǜ bǐnɡ)阻力，1/m, 其計算式為：,由濾餅阻力和過濾介質阻力兩部分組成，單位厚度濾餅所具有的阻力稱為比阻，r表示(biǎosh236。)，反映顆粒形狀、尺寸及床層孔隙率對濾液流動的影響。若濾餅厚度為L，濾餅阻力為,式中 r—濾餅(lǜ bǐnɡ)的比阻，1/m2,對于不可壓縮濾餅，其計算式為：,R=rL,4 過濾阻力,R=rLe,過濾介質阻力：,Le—當量濾餅厚度，即與 過濾介質阻力相當?shù)臑V餅層厚度,第五十二頁，共九十五頁。,上式表明，可用濾液(lǜy232。)通過串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強降來表示過濾推動力，用兩層的阻力之和來表示總阻力。實際操作時，分為恒壓過濾和恒速過濾。,式中：Δp — 濾餅(lǜ bǐnɡ)與濾布兩側的總壓強差，稱為過濾壓強差。,4 過濾(gu242。lǜ)推動力,為克服過濾過程中的阻力，必須施加一定的外力，如：重力、離心力和壓強差等，即過濾推動力。制藥化工中常以壓強差為推動力。通常，濾餅與濾布的面積相同。所以兩層中的過濾速度應相等，則：,第五十三頁，共九十五頁。,定義：過濾操作在恒定壓強(yāqi225。ng)下進行時稱為恒壓過濾。,濾餅不斷變厚； 阻力逐漸增加； 推動力Δp 恒定(h233。ngd236。ng)； 過濾速率逐漸變小。,特點(t232。diǎn)：,三、恒壓過濾,第五十四頁，共九十五頁。,對于一定的懸浮液，設每獲得1m3濾液所形成濾餅(lǜ bǐnɡ)的體積為νm3，則濾餅厚度L：,v —濾餅體積(tǐjī)與相應的濾液體積(tǐjī)之比，m3/ m3,即：,恒壓過濾(gu242。lǜ)方程式的推導,若生成厚度為Le的濾餅層所獲得的濾液體積為Ve，則：,Ve—過濾介質的虛擬濾液體積或當量濾液體積，m3,第五十五頁，共九十五頁。,恒壓過濾(gu242。lǜ)方程式的推導,對于不可(b249。kě)壓縮濾餅，可以導出下列關系式：,—虛擬過濾(gu242。lǜ)時間，即獲得體積為Ve的濾液所需時間，s,K—過濾常數(shù)，由物料特性及過濾壓強差決定， m