Сущность процесса фильтрования. Виды и способы фильтрования.

Лекция №3-4. Фильтрование

План:

1. Сущность процесса фильтрования. Виды и способы фильтрования.

2. Уравнение процесса фильтрования.

3. Уравнения процесса фильтрования при постоянной разности давлений и при постоянной скорости.

4. Определение констант фильтрования.

5. Фильтровальные перегородки. Аппаратурное оформление процесса фильтрования и пути интенсификации работы фильтров.

Сущность процесса фильтрования. Виды и способы фильтрования.

Фильтрование – это процесс разделения неоднородных систем при помощи пористых перегородок, которые пропускают жидкую или газовую фазу и задерживают твердую.

Аппараты, в которых протекает процесс фильтрования, называют фильтрами, а их основным элементом является фильтровальная перегородка.

Движущей силой процесса фильтрования является разность давлений до и после фильтровальной перегородки (см. рис.1).

Давление перед фильтровальной перегородкой в точке 1, можно определить как:

, Па (1)

Давление после фильтровальной перегородкой в точке 2, можно определить как:

, Па (2)

Тогда движущая сила будет равна:

, Па (3)

Различают следующие виды фильтрования:

1 – фильтрование с образованием осадка (показан на рис.2);

2 – фильтрование с закупориванием пор;

3 – фильтрование промежуточных видов.

В зависимости от того каким образом создается разность давлений до и после фильтровальной перегородки выделяют следующие способы фильтрования:

1 – фильтрование с постоянной разностью давлений. В данном случае пространство над суспензией или под фильтровальной перегородкой соединяется соответственно с источником сжатого газа или вакуума, при помощи чего поддерживают постоянную разность давлений. При этом с течением времени скорость фильтрования уменьшается в следствии увеличения толщины слоя осадка на фильтровальной перегородке, т.е. из-за увеличения его сопротивления.

2 – фильтрование с постоянной скоростью фильтрования. В этом случае суспензия на фильтровальную перегородку подается при помощи поршневого насоса, при этом перепад давления с течением времени возрастает из-за увеличения сопротивления накопившегося осадка за счет роста его толщины. Следует отметить, что производительность поршневого насоса остается постоянной и не зависит создаваемого им давления.

3 – фильтрование с переменными скоростью фильтрования и разностью давлений. В данном случае суспензию на фильтровальную перегородку передают при помощи центробежных насосов, производительность и давление, которых зависит как от характеристик самого насоса, так и сети. (см. рис.3)

Наибольшее распространение в промышленности нашел способ фильтрования при постоянной разности давлений и вид фильтрования с образованием осадка.

При проведении фильтрования иногда используют вспомогательные фильтровальные вещества: азбест, активированный уголь, древесную муку.

Осадки бывают сжимаемыми и несжимаемыми. У несжимаемых осадков поразность не изменяется при повышении давления

Для более полного удаления фильтрата из осадка осуществляют процесс промывки. Промывку осуществляют двумя способами:

1 – вытеснением. Вытеснение фильтрата осуществляется водой. Для промывки растворяющихся в воде осадков применяют растворы солей или кислот.

2 – разбавлением. Применяется если осадки содержат растворимые примеси и невозможно использовать способ вытеснения. Осадок размешивают с промывной жидкостью в отдельном аппарате (промывателе), образовавшуюся суспензию сново отфильтровывают.