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在過(guò)濾技術(shù)中,表征顆粒性質(zhì)的三要素為形狀、尺寸及密度。三者共同決定著顆粒能否被某種過(guò)濾介質(zhì)所持留,還決定著顆粒的沉降速度(它與確定使用的分離方法及濾液的清潔度有關(guān))。
顆粒的形狀
由于濾漿中的顆粒的形狀不規(guī)則,所以常將實(shí)際顆粒的形狀與真正球體相比較。包括球形在內(nèi)的任何形狀,都可用各自的三個(gè)形狀系數(shù)來(lái)表征,即 :Ka (面積系數(shù))、 Kv (體積系數(shù))、 Ks (比表面積系數(shù), Ks=Ka/Kv )。顆粒為真正的球體時(shí), Ks= π除以π /6=6 。而形狀不規(guī)則的實(shí)際顆粒,因材質(zhì)的不同會(huì)有各自的三個(gè)形狀系數(shù)值。只要材質(zhì)確定下來(lái),這些值也隨之確定。
顆粒的尺寸
由于濾漿中的顆粒形狀不規(guī)則,所以采用等價(jià)球的直徑表示其尺寸。實(shí)際顆粒的等價(jià)直徑,可以是與之有等價(jià)體積的球徑、有等價(jià)沉降速度的球徑。采用等價(jià)球徑表示實(shí)際顆粒有 2 個(gè)優(yōu)點(diǎn): 1 、各等價(jià)徑均為線(xiàn)性關(guān)系,容易數(shù)學(xué)處理; 2 、斯托克斯公式原本只能計(jì)算球形顆粒的沉降速度,但引入等價(jià)徑后,也適用于非球形實(shí)際顆粒了。為算出實(shí)際顆粒的等價(jià)球直徑,首先要測(cè)出實(shí)際顆粒在液體中的沉降速度,然后將此速度值帶入該公式算出等價(jià)球徑。
此外,動(dòng)態(tài)光散射法是測(cè)定粒徑的新方法。它采用了大、小粒子的 “布朗運(yùn)動(dòng)”速度不同的原理。
顆粒的密度
在重力或離心力的作用下,顆粒的沉降速度正比于顆粒與液體的密度差??梢?jiàn)密度也是表征顆粒性質(zhì)的參數(shù)之一。
應(yīng)指出,由于顆粒表面吸附有液體和空氣等氣體,因此測(cè)出的顆粒密度值小于實(shí)際值??梢酝茢?,在液面附件和在液中深處的顆粒密度值是不同的。
液體的性質(zhì)
液體的性質(zhì)包括:密度、黏度、表面張力、揮發(fā)性。
密度:重力過(guò)濾和離心沉降等固液分離操作,都利用了固液兩相的密度差。影響液體密度的因素為溫度、固體溶解度。
黏度:液體的黏度高時(shí),固液分離較難,反之亦然。升溫能降低黏度,提高過(guò)濾速度,降低濾餅含水率。對(duì)于高粘度液體(如高分子量有機(jī)化合物)的過(guò)濾,升溫很有利。升溫對(duì)水類(lèi)懸浮液的過(guò)濾同樣有利,例如將 20 ℃的升至 50 ℃時(shí),其黏度降低 45% 。此外,向高粘度液體中摻入可與之混合的低粘度液體,也是降低濾漿黏度的方法(如石油脫蠟)。
表面張力:液體濕潤(rùn)固體(顆?;?yàn)V布等過(guò)濾介質(zhì))表面的易難,取決于其表面張力。顯然,難濕潤(rùn)的過(guò)濾介質(zhì)不利于過(guò)濾。例如,疏水性的聚四氟乙烯介質(zhì)不利于過(guò)濾,需施加很高的過(guò)濾壓。反之,乙醇極易潤(rùn)濕聚四氟乙烯,因此用該介質(zhì)過(guò)濾乙醇時(shí),只需要較低的過(guò)濾壓。
揮發(fā)性:過(guò)濾易揮發(fā)液體時(shí),不易采用真空過(guò)濾機(jī)。因?yàn)閾]發(fā)出的蒸汽會(huì)進(jìn)入真空泵,并在那里被壓縮而重新液化。這既影響真空度,又造成溶劑的損失。液體的沸點(diǎn)是液體揮發(fā)性的判據(jù)。在過(guò)濾易揮發(fā)性濾漿時(shí),應(yīng)采用密閉加壓過(guò)濾機(jī)。
固液分離的階段和方法
預(yù)處理
1 :化學(xué)方法(凝結(jié)、絮凝);
2 :物理方法(結(jié)晶、老化、凍融、助濾劑);
固體濃縮
1 :澄清(重力沉淀);
2 :增稠(重力沉淀、十字流推遲濾餅形成);
固體分離
澄清(顆粒層、濾芯預(yù)敷層轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī))
離心機(jī)(沉降式、組合式、過(guò)濾式)
加壓、真空、重力過(guò)濾機(jī) →介質(zhì)加預(yù)敷層→連續(xù)式、間歇式
后處理
1 :洗滌、干燥;
2 :排除、再漿化;
3 :脫水增大過(guò)濾壓機(jī)械壓榨
技術(shù)支持:
如何選擇過(guò)濾設(shè)備 —工況調(diào)查表
選擇過(guò)濾精度時(shí)微米和目數(shù)的關(guān)系;
過(guò)濾行業(yè)中的常用術(shù)語(yǔ) ;
顆粒尺寸和對(duì)應(yīng)的過(guò)濾分離方式 ;
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