摘要：本文簡要分析了目前工業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用的幾種液固分離技術(shù)如重力沉降、循環(huán)過濾、多級過濾、真空過濾及錯(cuò)流過濾等在節(jié)能減排上的不足，敘述了亞剛性高分子精密微孔過濾技術(shù)的突出性能與特點(diǎn)，介紹了該技術(shù)在化工等生產(chǎn)上的成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：亞剛性精密微孔過濾   濾餅過濾   澄清過濾

PROBLEMS OF CURRENT SOLID-LIQUID SEPARATION TECHNOLOGY ＆ A NEW TYPE OF LIQUID-SOLID FILTRATION TECHNOLOGY

Song Xianhong,  Song Zhili

 

Abstract: This paper analyzed the lack of energy saving and emission reduction with several liquid-solid separation technologies which are widely used in the current industrial production, such as gravity sedimentation, cyclic filtration, multi-stage filtration, vacuum filtration and cross-flow filtration, and detailed on the outstanding performance and features of the sub-rigid polymer precise microfiltration technology. It also introduced the successful application of the technology in the chemical production. Key words: sub-rigid precise microporous filtration, cake filtration, clarification filtration

在各類工業(yè)生產(chǎn)，尤其在化工、冶金、制藥與食品等規(guī)模較大的工業(yè)生產(chǎn)，液固分離是一類非常重要又廣泛使用的單元操作，這些操作技術(shù)的性能優(yōu)劣直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量、收率、成本、勞動生產(chǎn)率，也關(guān)系到節(jié)能、減排、勞動保護(hù)及企業(yè)所處地域的自然環(huán)境。

1  當(dāng)前我國工業(yè)生產(chǎn)上的固液分離技術(shù)的概況

自工業(yè)革命后二百多年來，世界工業(yè)生產(chǎn)上出現(xiàn)品種繁多，性能各異的固液分離技術(shù)與裝置，國外有的，我國基本上都有。對于容易過濾的物料，即固體顆粒大于 10 μ m ，顆粒是剛性，不易變形，無粘性，現(xiàn)有的大多數(shù)分離技術(shù)與裝置基本都可使用；但對于難過濾物料，即固體顆粒小于 10 μ m ，顆粒非剛性，易變形，粘性比較大，現(xiàn)有的大多數(shù)分離技術(shù)與裝置均難以有效解決，基本上都收率較低，能耗與物耗高，勞動強(qiáng)度大，勞動保護(hù)差，環(huán)境污染嚴(yán)重。

隨著不可再生的資源與能源日漸枯竭，隨著新材料工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)加工技術(shù)不斷提高，小于 10 μ m 的微米與亞微米級的難濾物料愈來愈多，即使大于 10 μ m 的易濾物料中，往往也含有一定比例的小于 10 μ m 的微粒。工業(yè)生產(chǎn)上已有的分離技術(shù)與裝置難以解決大量出現(xiàn)的難濾物料的高效分離與回收問題，以致在許多工業(yè)部門，落后的液固分離裝置已成為高能耗與高物耗的主要因素之一，成為許多江河湖泊受污染的主要來源。

目前，工業(yè)生產(chǎn)上液固分離技術(shù)與裝置中，真正既節(jié)能又減排的很少，即使有，其應(yīng)用范圍也很窄，能廣泛應(yīng)用的更少。大多既不節(jié)能亦不減排。有一些先進(jìn)的液固分離技術(shù)，減排性能很突出，但能耗與成本很高，成為減排不節(jié)能，成本又很高的技術(shù)。

工業(yè)生產(chǎn)上的已有的液固分離技術(shù)與裝備種類繁多，性能各異，從節(jié)能與減排的要求對這些技術(shù)進(jìn)行評判，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在已被較廣泛應(yīng)用的以下幾種技術(shù)應(yīng)引起重視，不能再盲目選用。

1.1  重力沉降分離

這是最古老，最原始，也是最簡易的分離技術(shù)。盡管重力沉降技術(shù)中已進(jìn)行相當(dāng)多改進(jìn)，如絮凝，斜板（或斜管），濃密機(jī)等等，其核心原理仍是重力沉降，雖簡單易行，但小于 1 μ m 的微粒幾乎無法分離，即使 1 ～ 5 μ m 的微粒也很難高效分離。分離效率低是這一古老原始技術(shù)的致命弱點(diǎn)，如用于處理量不多的液體，選用沉降桶也許是可供選用的方案，因?yàn)槌杀镜?；但如用于處理?guī)模很大的液體，建筑大型的占地面積大的沉淀池，其建筑的投資成本并不低，再由于分離效率差，該回收沒有回收，不該排放都排放，肯定會大量增加環(huán)保成本。因此今后新建的工業(yè)企業(yè)，重力沉降一般不宜大量選用。

1.2  循環(huán)過濾

目前絕大部份的液固過濾裝置都是選用經(jīng)緯編制的濾布與濾網(wǎng)。如用于過濾大于 10 μ m 的微粒，分離效率很高，但用于小于 10 μ m 的微粒，分離效果很差，穿漏很嚴(yán)重，只能依靠循環(huán)過濾，反復(fù)循環(huán)，有的甚至長達(dá) 2 小時(shí)以上，才能使濾液澄清，才達(dá)到工藝要求。過濾起動后，如進(jìn)行 1 至 2 分鐘循環(huán)，對許多物料是可允許的，這可防止過濾機(jī)的濾液出口的管道內(nèi)可能存在的殘留的微粒對濾液的污染，但長達(dá) 2 小時(shí)的循環(huán)，這會顯著浪費(fèi)能耗。如一大型企業(yè)，每小時(shí)平均濾液量為 900m3 ，過濾壓差為 0.2MPa ，每天不得已要累計(jì)循環(huán) 6 小時(shí)，則每年要浪費(fèi)電量達(dá) 12 萬度。如果全國有一萬家這類企業(yè)，每天都作無效循環(huán) 6 小時(shí)的過濾，全國就多耗 12 億度電。

1.3  多級過濾

“多級過濾”一直用于對產(chǎn)品的質(zhì)量極為嚴(yán)格的藥品、飲料、微電子等產(chǎn)品的生產(chǎn)。逐級增加精度的“多級過濾”就是增加多道嚴(yán)密防線，可高效防止個(gè)別微粒漏網(wǎng)而影響最終產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)在國內(nèi)許多企業(yè)把這一方法推廣到含固量很多的料漿的液固濾餅過濾。先把物料中粗的與次粗的逐級過濾出去，剩下很少量極細(xì)的微粒，最后用一級精度很高的濾材進(jìn)行分離。許多人都以為這方法既保證濾液質(zhì)量與澄明度，又可以用最少的過濾面積處理含固量很多的大體積的料漿，幾乎這樣的處理很巧妙。但如用濾餅過濾的理論進(jìn)行分析，這樣的處理方法往往適得其反，不僅不會減少過濾面積，反增大過濾面積，增大能耗?，F(xiàn)用一事例說明該方法不可取。某一粉體，其“平均體積粒徑”為 1.5 μ m ，如只用一次過濾，其平均濾速為 0.4m/h ，如改為二級過濾，第一級將料液中固體過濾了 99% ，剩下 1% 另由過濾精度更高的第二級進(jìn)行過濾，但第二級所過濾的剩余粉體其“平均體積粒徑”已減至 0.3 μ m ，變得非常細(xì)，雖然要過濾固體重量只有 1% ，但其平均濾速降到只有 0.026m/h ，而要過濾的液體量卻與第一級的幾乎一樣。要完成第二級的過濾任務(wù)，所需的過濾面積比不分級的一次過濾要大 15.4 倍，能耗與物耗大幅增大。這樣的多級過濾完全得不償失。

1.4  真空過濾

真空過濾是工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用很普遍的過濾方法，尤其連續(xù)式過濾，采用加壓過濾很少，絕大多數(shù)連續(xù)式過濾為真空過濾，因?yàn)檎婵者B續(xù)過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)最簡單。對大于 10 μ m 的易濾物料，如果不考慮敞口的真空過濾對環(huán)境的污染與環(huán)境對被過濾的固體產(chǎn)品的污染，絕大多數(shù)人喜歡真空連續(xù)過濾。但很少有人考慮，真空過濾的能耗比加壓過濾大得多。加壓過濾只需一項(xiàng)能耗，即液固分離，濾餅洗滌與壓干，而真空過濾除了液固分離，濾餅洗滌與壓干這一項(xiàng)外還需另外二項(xiàng)。一項(xiàng)是將盛濾液的真空容器從大氣狀態(tài)抽空至真空過濾所需的真空度時(shí)所耗的能耗，另一項(xiàng)是將與濾液等體積的真空容器內(nèi)的空氣抽吸并壓縮至稍大于大氣壓并排到大氣中所需的能耗。抽真空時(shí)氣體壓縮比較大，如果真空過濾時(shí)的真空度為 0.007Mpa （相當(dāng)于 51 毫米汞柱），其壓縮比要達(dá) 15 ，這樣大的壓縮比所消耗的功率必然較大。一般第一項(xiàng)能耗只占真空過濾總能耗的 1/4 左右，另二項(xiàng)能耗約占 3/4 。如果全國的真空過濾的每年能耗為 10 億度電，其中只有 2.5 億度為有效能耗，另外 7.5 億度電為無效能耗。真空過濾比加壓過濾的能耗大得多的事實(shí)應(yīng)該引起有關(guān)人員重視。

1.5  錯(cuò)流過濾

錯(cuò)流過濾目前在國內(nèi)外的應(yīng)用已愈來愈多。該方法原來大量用于無固體顆粒的超濾，納濾與反滲透等均相分離?，F(xiàn)在許多人將其擴(kuò)大到固體顆粒非常細(xì)的非均相物料的增稠過濾。極細(xì)顆粒組成的濾餅層的比阻非常大，進(jìn)行濾餅過濾時(shí)，其過濾的平均濾速非常慢。如要提高濾速，唯一的辦法是過濾時(shí)應(yīng)無濾餅層，于是均相分離時(shí)防止?jié)獠顦O化的錯(cuò)流方法被借用到過濾極細(xì)微粒的非均相過濾。錯(cuò)流方法是在濾材表面產(chǎn)生高速料漿流動，能及時(shí)將已形成的濾餅層沖刷掉，減少了濾餅層厚度，也就減少了過濾阻力，增加了濾速，因而減少了能耗，但料漿的高速流動又明顯增加能耗。由于料漿中固體顆粒有一定濃度，兩濾材之間的空隙不可能非常小，這就導(dǎo)致料漿高速流動的能耗相當(dāng)高。特舉一例：一臺過濾面積為 50m2 的陶瓷膜管式過濾器，每小時(shí)過濾濾液量為 50m3 ，過濾壓差為 0.1MPa ，其過濾本身能耗只有 1.7kw 。由于采用錯(cuò)流過濾，其保持錯(cuò)流的循環(huán)能耗卻非常大。該 50m2 的陶瓷膜管式過濾器可有二種結(jié)構(gòu)方案。一種方案為：膜管內(nèi)徑為 4mm ，膜管長為 1m ，總管數(shù)為 3979 根，料漿在管內(nèi)高速流動的能耗為 37kw ，每年電耗達(dá) 29 萬 kw 。另一方案：膜管內(nèi)徑為 2mm ，膜管長為 0.5m ，總管數(shù)為 7958 根，料漿高速循環(huán)的電耗達(dá) 40kw ，每年電耗達(dá) 32 萬 kw 。這兩方案的錯(cuò)流過濾的循環(huán)電耗超出過濾本身電耗 20 倍以上。陶瓷膜是一種過濾效率極高的最新型過濾技術(shù)，其減排效果極為優(yōu)越，但用錯(cuò)流方法其能耗實(shí)在太大，是典型的減排不節(jié)能的技術(shù)。

2  高效長效的亞剛性高分子精密微孔過濾技術(shù)的特點(diǎn)

為了解決小于 10 μ m 的微米與亞微米級超細(xì)微粒的液固過濾， 精密微孔過濾器 綜合性能相當(dāng)突出，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，經(jīng)濟(jì)效益與社會效益相當(dāng)明顯。國外至今還沒有我們這類硬件與軟件這么完整，應(yīng)用已很普遍的技術(shù)，因此該技術(shù)完全是自主創(chuàng)新的新型液固過濾技術(shù)。

2.1  突出性能

這是三高，一低，二方便（高過濾精度，高過濾效率，高壽命；低成本，卸除干濾餅方便，濾材再生方便）的技術(shù)。

2.1.1  高過濾精度與高過濾效率

對于一般溶液類液體，可 100% 濾住的最小顆粒徑為 0.3 μ m ；對于不同粒度的混合粉體，如其“個(gè)數(shù) d10 ”為 45 ～ 200 納米，（即按顆粒個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，有 10% 顆粒的粒徑不超過 45 ～ 200 納米），“體積 d10 ”為 0.6 ～ 1 μ m （即按重量或體積計(jì)，有 10% 的顆粒小于 0.6 ～ 1 μ m ），這些超細(xì)混合粉體也可 100% 濾住。對絕大多物料，一次過濾就可使濾液清徹透明，不需循環(huán)過濾。

2.1.2  過濾機(jī)與濾材的壽命長

只要溫度不超過 100 ℃，在其他任何條件下，濾材的壽命都超過 2 ～ 6 年（一般濾布的壽命不超過三個(gè)月），有的已超過十年；過濾機(jī)的壽命更長，鋼制過濾機(jī)都可用十五年，不銹鋼的都超過三十年。

2.1.3  低成本

由于壽命長，性價(jià)比相當(dāng)高，占地面積小，動力消耗省（過濾壓差不超過 0.2 ～ 0.25MPa ），操作又較簡單，無繁重體力勞動，能耗、物耗、人工費(fèi)及維護(hù)費(fèi)低，因而總成本相當(dāng)?shù)汀?/span>

2.1.4  操作簡便

濾材為亞剛性，抗拉強(qiáng)度不低，對于管式濾材，可用 0.6MPa 的壓縮氣體進(jìn)行沖擊式反吹，可將較干的濾餅從亞剛性過濾管外表面快速吹脫，又可將堵在微孔管的毛細(xì)孔內(nèi)的堵塞微粒強(qiáng)制反吹出來，達(dá)到高效，快速與簡便地卸除干濾餅與再生目的。對于其他大多數(shù)過濾裝置，遇到難濾的超細(xì)微粒，都無法解決高效快速卸除干濾餅與高效再生這兩大難題。

2.2  其他特點(diǎn)

2.2.1  既可用于含固量多的需得到較干濾餅的高效精密濾餅過濾，也可用于含固量很少的，但處理量很大的液體精密澄清過濾。

2.2.2  除了 98% 以上的濃硫酸與 40% 的濃硝酸等強(qiáng)氧化劑，可耐各種不超過 100 ℃的有機(jī)酸、無機(jī)酸、各種堿與鹽等液體，溫度不超過 90 ℃的絕大多數(shù)有機(jī)溶劑。

2.2.3  所有精密微孔過濾機(jī)均是密閉過濾，氣味不外逸，外來塵埃不污染過濾物料；

2.2.4  對于含固量多的精密濾餅過濾，均可在機(jī)內(nèi)進(jìn)行密閉高效洗滌，洗滌液消耗很省，又可在機(jī)內(nèi)進(jìn)行濾餅壓干，使含水率相當(dāng)?shù)?。所有濾餅過濾機(jī)均配有氣動的大直徑排干濾餅的底蓋。用氣缸打開底蓋后，采用 0.6MPa 壓縮空氣可將大體積干濾餅快速自動卸下。這些過濾機(jī)均可機(jī)械化與自動化操作，不需繁重體力勞動。

3  亞剛性高分子精密微孔過濾技術(shù)在化工等生產(chǎn)上的應(yīng)用

國外至今除了少量生產(chǎn)本技術(shù)中個(gè)別濾材（如微孔 PE ），其應(yīng)用也僅少量用于儀表上的氣體過濾或用于復(fù)印機(jī)等油墨過濾、筆尖過濾等局部領(lǐng)域外，沒有我們這么大規(guī)模用于很難濾的工業(yè)生產(chǎn)上的液固過濾領(lǐng)域。 精密微孔過濾機(jī) 已在化工、制藥、食品、冶金、礦山及環(huán)保等領(lǐng)域獲得推廣。凡是嚴(yán)格按照本技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行售前試驗(yàn)，計(jì)算，選型，制造，安裝與操作的企業(yè)都能獲得明顯經(jīng)濟(jì)效益，社會效益與環(huán)境效益。許多成功應(yīng)用的企業(yè)甚至把本技術(shù)裝置作為秘密武器保護(hù)起來，防止同行推廣。

本技術(shù)的過濾精度與過濾效率比目前廣泛使用的傳統(tǒng)的過濾技術(shù)，具有明顯減排降耗效果。所用的能耗只用于過濾分離本身能耗，沒有循環(huán)過濾，多級過濾，真空過濾與錯(cuò)流過濾等過濾方法所必需的外加多余能耗。能耗相當(dāng)?shù)停哂忻黠@節(jié)能效果。因此本技術(shù)完全適應(yīng)國內(nèi)節(jié)能減排要求，可明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，收率，減低成本，減低能耗與物耗，改善環(huán)境。

從 1973 年開始，當(dāng)本技術(shù)還處于研發(fā)階段，就開始在化工，冶金，制藥與環(huán)保領(lǐng)域進(jìn)行試用，均取得明顯效果。從 1978 年開始，，根據(jù)市場需要，逐漸擴(kuò)大試用規(guī)模，根據(jù)試用后暴露的問題進(jìn)一步對濾材與微孔過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)。直至三十年后的今天，這種向深度與廣度的不斷研發(fā)與生產(chǎn)上不斷推廣均在同步進(jìn)行之中，目的使這一我們自主創(chuàng)新的新的過濾技術(shù)具有更旺盛的生命力，使其能在我國工業(yè)生產(chǎn)上能廣泛應(yīng)用，為提高工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，收率，勞動生產(chǎn)率，減少成本，減少能耗與物耗，改善環(huán)境，改善勞動生產(chǎn)安全等等方面發(fā)揮更大貢獻(xiàn)。

現(xiàn)在本技術(shù)已在全國（包括中國臺灣地區(qū)）許多化工，制藥，冶金，食品，機(jī)械，電子，紡織，礦山等工業(yè)部門及廢水處理等領(lǐng)域進(jìn)行大量應(yīng)用，主要用在傳統(tǒng)過濾裝置難以高效過濾，達(dá)不到生產(chǎn)上的高要求，一些最新的膜過濾技術(shù)雖可高效過濾，但操作成本太高，或投資費(fèi)太大，企業(yè)難以承受。遇到這些情況，本技術(shù)是最佳選擇，既高效，操作成本與投資費(fèi)又較低；既符合我國當(dāng)前國情，又符合當(dāng)前國策。

典型的應(yīng)用有以下幾類：

3.1  粉末活性炭與脫色液的精密過濾

這是推廣應(yīng)用最多，亮度最亮的應(yīng)用領(lǐng)域。長期以來，國內(nèi)外都認(rèn)為粉末活性炭過濾是難解決的難題。普遍遇到的是漏炭嚴(yán)重，返工多，損失大。國外采用三級串聯(lián)過濾，成本高，操作麻煩，國內(nèi)幾乎都采用循環(huán)過濾，能耗高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，濾液中極易有穿漏的炭微粒，以致不得不返工，不然出口產(chǎn)品會經(jīng)常退貨。本技術(shù)可保證粉末活性炭微粒全部截留，一次過濾就達(dá)到要求。已開發(fā)出幾種機(jī)構(gòu)，專門用來過濾粉末活性炭，每批過濾可將過濾機(jī)內(nèi)料液全部濾完，沒有剩料遺留到下一批，因此不會發(fā)生上下批物料的混批弊病。在過濾機(jī)內(nèi)還可對炭濾餅進(jìn)行洗滌，提高產(chǎn)品收率，最后排出的是干濾餅。不管料液是有機(jī)溶劑或是鹽酸等強(qiáng)腐蝕酸，本技術(shù)均可適用。全國至少已有兩千多臺在精細(xì)化工與制藥等企業(yè)成功應(yīng)用。

3.2   粉末催化劑

無論催化劑制造或是催化劑的應(yīng)用（粉末催化劑與反應(yīng)液的分離）都已應(yīng)用本技術(shù)。在石油、化肥及精細(xì)化工催化劑的制造工藝中，用于過濾超細(xì)單體，如過濾氫氧化鐵與氫氧化鋁等單體，過濾硫酸鋁溶液；在精細(xì)化工生產(chǎn)上，過濾鈀炭，銅鎳，氧化錳，氧化銅，氧化鋅等，例如從苯胺與甲醇溶液中過濾銅鎳催化劑，從甲苯溶液中過濾氧化銅等。鈀炭與銅鎳等催化劑，如一次使用后仍有強(qiáng)的活性，不能接觸空氣（不然容易燃燒）。本技術(shù)有特殊過濾機(jī)，不僅可密閉過濾、洗滌與壓干，最后可在密閉條件下將鈀炭等易燃催化劑排到下一批反應(yīng)釜中或壓到專門的密閉的儲缸內(nèi)。

3.3   超細(xì)粉體的精密過濾

超細(xì)粉體的特點(diǎn)是顆粒粒度很細(xì)，需要精度與效率高的可形成干濾餅的過濾技術(shù)。傳統(tǒng)以濾布或?yàn)V網(wǎng)為濾材的過濾機(jī)，由于精度與效率低，損失大，難以滿足要求；各種無機(jī)或有機(jī)膜過濾裝置，又不能形成濾餅，難以有效使用；本技術(shù)由于過濾精度與過濾效率很高，對大部分超細(xì)粉體可形成濾餅（除了 90% 以上為納米級的粉體難以形成濾餅） , 因此近二十年來，已有不少無機(jī)或有機(jī)超細(xì)粉體用本技術(shù)中的幾種過濾機(jī)進(jìn)行過濾。最近五年，又專門開發(fā)了幾種新型結(jié)構(gòu)用于超細(xì)粉體的過濾，洗滌與壓干，使其應(yīng)用范圍更大。已成功應(yīng)用的有氫氧化鉭，氫氧化鈮，氫氧化亞鎳，氫氧化鈷，碳酸鈷，碳酸鎳，草酸鎳，鈦酸鉀晶須，氫氧化鈦，氫氧化鋯，超細(xì)玻璃粉，超細(xì)銀粉，超細(xì)銅粉等。

3.4   化工等生產(chǎn)上的原料液的精密過濾

原料液不干凈，含懸浮雜質(zhì)多，立即影響其參與反應(yīng)的化工產(chǎn)品的質(zhì)量，收率與能耗。長期以來，國內(nèi)許多企業(yè)不重視原料液的過濾，除非是出口產(chǎn)品或有特殊要求的產(chǎn)品，一般生產(chǎn)上對外購的液體原料或固體溶解的原料液，有的不過濾，有的只作簡單的低精度與低效率的過濾。隨著國內(nèi)外對產(chǎn)品質(zhì)量的呼聲愈來愈高，高精度，高效率的原料液過濾已成為不可避免的重要措施。 精密微孔過濾機(jī) 由于具有高精度，高效率，高壽命與低成本等特色，已在原料液的過濾上大顯身手。如作為原料的水，作為原料的各種無機(jī)酸（如硫酸、鹽酸與磷酸等）與各種有機(jī)酸（如乙酸、檸檬酸與草酸等），純堿溶液，苛性堿溶液，各種鹽溶液（如制硫酸鋇的原料鹽氯化鋇與硫酸鈉等），各種醇，酮，酯等有機(jī)溶劑，氨溶液及各種有機(jī)胺溶液等原料液的精密過濾。目前本技術(shù)在國內(nèi)原料液的精密過濾方面，應(yīng)用規(guī)模最廣的是氯堿生產(chǎn)上鹽水過濾，尤其是二次鹽水的過濾。過濾量都達(dá) 50-100 米 3/ 時(shí)，有的超過 150 米 3/ 時(shí)。   當(dāng)原液的 SS 為 10NTU ，一次過濾就可將濁度降至 1NTU 以下，大部分保持 0.5NTU 左右。將工業(yè)純堿溶解后通過本技術(shù)可使之成為高澄清度的原料液。當(dāng)純堿濃度高達(dá) 40% 時(shí)，粘度較高，過濾相當(dāng)困難。工業(yè)級純堿中固體雜質(zhì)微粒非常細(xì)，“個(gè)數(shù) d50 ”小于 0.17 微米，一般溶解后的濁度為 20NTU 左右，但經(jīng)本技術(shù)過濾，都可使其濁度低于 0.5NTU 。

3.5  中間液的精密過濾

如果化工反應(yīng)工藝步驟多，不少中間的反應(yīng)液會產(chǎn)生細(xì)懸浮物，如不及時(shí)過濾，就會使整個(gè)反應(yīng)鏈的效率下降，又影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量與收率，能耗上升，有的還可能發(fā)生安全事故。本技術(shù)已用于不少生產(chǎn)上的中間液過濾，典型應(yīng)用有化肥生產(chǎn)上的銅氨液，脫炭液與脫硫液的精密循環(huán)過濾，由于本技術(shù)的過濾精度與過濾效率高，過濾操作起動后，很短時(shí)間內(nèi)，可使整個(gè)循環(huán)液的固體雜質(zhì)的去除率超過 95% ，使系統(tǒng)的生產(chǎn)能力獲得明顯改善。

精密微孔過濾機(jī) 用于中間體液過濾的最大應(yīng)用規(guī)模是人造絲生產(chǎn)與玻璃紙生產(chǎn)上的硫酸凝固酸浴的精密過濾，過濾酸浴中的單體硫與不溶性硫化物。酸浴的酸度很高，粘度較大，固體微粒又很細(xì)，過濾難度非常高。原來國內(nèi)外基本都是石英砂層過濾，每天會產(chǎn)生大量含硫磺的酸性廢水排到江湖中去。國內(nèi)一些企業(yè)曾試用其他一些過濾方法都一一以失敗告終，一九八零年改用本技術(shù)，經(jīng)過一年的小試，中試與大生產(chǎn)試驗(yàn)，終于成功，僅五年時(shí)間，就在全國幾十家大中型廠全部推廣，每一個(gè)廠的循環(huán)過濾量都在 100-300 米 3/ 時(shí)左右。改用本技術(shù)，不僅終端產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，還消除了大量酸性含硫廢水對環(huán)境污染。另一個(gè)處理量大又難度大的中間體液過濾是晴綸生產(chǎn)上的硫氰酸鈉凝固液的過濾。我國晴綸生產(chǎn)工藝技術(shù)是從外國引進(jìn)。國外的專利技術(shù)是采用不銹鋼墊片管過濾，墊片管的孔隙為 80 微米，為了提高過濾精度，必須用硅藻土在過濾管外進(jìn)行預(yù)涂（循環(huán)相當(dāng)時(shí)間使管外表面形成幾毫米厚的硅藻土層作為過濾濾材），這是一種耗時(shí)耗材又耗能，又易造成環(huán)境污染（含硫氰酸鈉的硅藻土是一種毒性很大的固體廢物，無法處理，只能埋在土中）。一九七八年，本技術(shù)完全成功取代了外國技術(shù)。不僅濾液澄清透明，完全取消了硅藻土，整個(gè)操作，既簡單又高效率，完全消除有毒固體廢物對環(huán)境的嚴(yán)重污染。這項(xiàng)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益非常顯著。

3.6  成品液的精密過濾

精密微孔過濾機(jī) 已大量用于出廠前的成品液的精密過濾。早在一九七八年，上海一家大型液體葡萄糖出口企業(yè)用本技術(shù)對葡萄糖液進(jìn)行精密過濾，使過濾后的糖液如水晶般透明，從此該廠的出口糖液一直成為外貿(mào)免檢產(chǎn)品。后來該技術(shù)陸續(xù)推廣到其他外貿(mào)產(chǎn)品，如果糖，甜菊糖，山梨醇，雙氰胺，檸檬酸， J 酸等，現(xiàn)在已推廣到許多液體產(chǎn)品的終端過濾，如聚合氯化鋁，硫酸鎳，乳酸，氟硅酸等；已用于許多植物油的精過濾，如玉米油，菜籽油，葵花籽油；又用于磷酸與磷酸鹽的成品液過濾。在這些磷酸等液體過濾中，往往要過濾 BaSO4 ， Fe(OH)3 ， Al(OH)3 ， As2S3 等極細(xì)微粒，過濾難度非常高，由于本技術(shù)具有突出性能，這些難度均一一予以解決。

3.6  生物發(fā)酵液與酶處理液的精密過濾

精密微孔過濾機(jī) 曾于九十年代初成功用于毒性很大的柔紅霉素發(fā)酵液的密閉過濾與密閉洗滌，最后可排出較干的發(fā)酵液濾渣，該項(xiàng)目已連續(xù)應(yīng)用多年，后又成功用于鹽霉素發(fā)酵液增稠過濾，也連續(xù)應(yīng)用三年多，其他發(fā)酵液，如葡萄糖酸鈣發(fā)酵液等，都連續(xù)應(yīng)用多年。這些發(fā)酵液過濾的主要特色是濾液非常清，用氣體反吹法卸濾餅非常方便。

發(fā)酵液的過濾性能不穩(wěn)定，每天都會變化，過濾難度非常大，目前還未開發(fā)出過濾面積超過 100 米 2 ，每次能方便卸出 2 米 3 以上干濾渣，價(jià)格又不能太高，操作又非常方便的發(fā)酵液精密過濾機(jī)，因此，二十多年來，在發(fā)酵液的精密過濾方面還無重大進(jìn)展，但在發(fā)酵濾液再除蛋白質(zhì)的復(fù)濾上已用得相當(dāng)成功，如阿維菌素發(fā)酵濾液的去蛋白質(zhì)的復(fù)濾上，已用了十多年，至今還在繼續(xù)。

在酶反應(yīng)液的精密過濾上已有不少成功應(yīng)用，如已成功用于生產(chǎn)丙烯酰胺的酶反應(yīng)液，生產(chǎn)低聚糖的酶反應(yīng)液，生產(chǎn)苯丙胺酸的酶反應(yīng)液等。

3.8   天然藥藥汁的精密過濾

天然藥汁（從動物，植物浸出的汁液）中含有蛋白質(zhì)，淀粉，果膠，葉綠素等大分子物質(zhì)，可用超濾等膜技術(shù)去除，也可用天然的絮凝劑徹底絮凝，然后作精密微孔過濾。本技術(shù)既可用于藥汁的超濾前的精密預(yù)過濾，保護(hù)超濾膜不易被堵塞，延長使用壽命，也可用于藥汁絮凝后的精密過濾。已成功應(yīng)用的有銀杏提取液，大蒜提取液，紫杉醇提取液，海蛇提取液，黃芪提取液，復(fù)方腦心舒口服液等。

3.9  食用油的精密過濾

已成功用于植物油的毛油過濾，精制油過濾與油脂脫臘過濾，如菜籽油，茶油，玉米油，葵花籽油等。尤其脫臘過濾，難度相當(dāng)高，臘的晶粒非常細(xì)小，又很粘，臘濾餅的阻力非常大。為了臘能回收，一般過濾中不宜加助濾劑，過濾速度非常慢，需要大面積的過濾機(jī)方能應(yīng)付生產(chǎn)。本技術(shù)一般采用直立管式過濾，單位體積的過濾機(jī)內(nèi)可以安裝相當(dāng)大的過濾面積，在較小的占地面積條件下能有相當(dāng)大的處理量。雖然臘濾餅很粘，用其他過濾方法，卸濾餅很困難，但本技術(shù)采用簡易的氣體反吹法卸濾餅，可以在很短時(shí)間內(nèi)，很方便地從機(jī)內(nèi)向外卸除臘濾餅，因此，本技術(shù)是油脂脫臘的較理想技術(shù)。

3.10  煤氣脫硫后的單體硫的精密過濾與循環(huán)脫硫液的除塵精密過濾

焦化廠或煤氣廠的氣體脫硫后的脫硫液中產(chǎn)生的單體硫應(yīng)及時(shí)去除。傳統(tǒng)的方法是采用濾布為過濾介質(zhì)的真空轉(zhuǎn)鼓過濾或其他過濾裝置，過濾精度與過濾效率低，細(xì)的硫磺濾不住，影響循環(huán)液的脫硫效果。上世紀(jì)九十年代，國內(nèi)企業(yè)一度廣泛選用國外進(jìn)口的微孔膜過濾，雖然過濾精度與過濾效率很高，但膜的機(jī)械性能很差，堵塞后難再生，易損壞，以致投資費(fèi)與操作成本高，最后大部分都無法使用。本技術(shù)不僅過濾精度與過濾效率高，又容易再生，機(jī)械強(qiáng)度好，不易損壞，投資費(fèi)不高，操作成本相當(dāng)?shù)?。本技術(shù)又一最大特色是不怕脫硫液中含有煤焦油，不會由于煤焦油存在使之堵塞很快無法繼續(xù)過濾。已在國內(nèi)一些年產(chǎn) 60 萬至 100 萬噸的焦化廠與一些城市煤氣廠應(yīng)用。

在氣體脫硫工藝中，本技術(shù)還成功應(yīng)用于循環(huán)脫硫液去除煙塵的精密過濾。煙塵的微粒細(xì)，造成濾材極易被堵塞或?yàn)V不住。國外普遍采用助濾劑預(yù)涂過濾。不僅操作麻煩，成本高，能耗又很大。本技術(shù)由于精度高，效率高，又不怕被堵塞，易再生，是過濾液體中極細(xì)煙塵的理想裝置，也是確保脫硫效率確保硫磺質(zhì)量的重要措施。

3.11  作其他化工均相凈化裝置的精密預(yù)過濾

如果液體中含有一定數(shù)量的懸浮物，就會對各種化工均相凈化裝置（如傳統(tǒng)的精餾，蒸發(fā)，結(jié)晶，萃取，吸收，吸附及較新的離子交換，電滲析，超濾，納濾，反滲透等）的凈化效率、凈化速度、裝置壽命及產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面作用。而國內(nèi)以前往往不重視預(yù)過濾，即使有 , 也只是簡單過濾，以致造成相當(dāng)大損失。本技術(shù)在國內(nèi)許多工業(yè)部門大量用作精密預(yù)過濾，都取得非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益，不僅用于上述均相凈化裝置，甚至還用于熱交換之前作預(yù)過濾，防止換熱面上結(jié)垢，保持導(dǎo)熱系數(shù)不下降。

3.12  作效率不高的非均相分離裝置后的高效復(fù)濾裝置

許多企業(yè)已使用一些精度不高的傳統(tǒng)非均相分離裝置，如自然沉降槽，濃密機(jī)，板框，真空轉(zhuǎn)鼓等。要改造這些設(shè)備，投資費(fèi)很大，有時(shí)生產(chǎn)任務(wù)又不允許。為了節(jié)能減排需要，可在上述裝置后增加高效精密復(fù)濾裝置以高效回收穿漏的細(xì)微粒。早在三十年前，本技術(shù)已用于一大型化工廠回收穿漏的對硝基苯酚鈉。后又成功用于回收穿漏的五氧化二礬，硫酸錳，五氧化二錳，現(xiàn)在又用于回收季戊四醇等，這方面應(yīng)用實(shí)例很多。

3.13  水處理方面的精密過濾

生產(chǎn)用水的精密過濾：來自河、湖及井等水源，往往濁度較高，有的還含有許多有害的可溶性雜質(zhì)。需先經(jīng)一定的化學(xué)處理（如絮凝等）與其他物理處理（如吸附等），最后采用本技術(shù)就可制取高澄清度的生產(chǎn)用水。本技術(shù)還用于蒸汽冷凝水的循環(huán)過濾與冷卻水的循環(huán)過濾。由于各地或各廠的條件不同，原水水質(zhì)情況比較復(fù)雜。采用單一裝置很難能達(dá)到目的，一般需要幾種裝置組合。不管如何配置，高精度與高效率的精密微孔過濾都是不可缺少的，甚至是關(guān)鍵一步操作。本技術(shù)成功用于生產(chǎn)用水的精密過濾已有許多實(shí)例。

3.13.1  重金屬廢水的精密過濾

從一九七八年開始，已大量用于電鍍廠，線路板與金屬加工廠等企業(yè)的重金屬廢水的精密過濾，如含銅、鎳、鉻、鋅、鉛、鎘等廢水的處理，既有含重金屬微粒，重金屬氧化物的中性廢水，也有含重金屬離子的酸性廢水；后者需先作化學(xué)處理，使之形成重金屬氫氧化物，通過本技術(shù)一次過濾，就可使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。二十一世紀(jì)開始后，廢水處理強(qiáng)調(diào)回用，盡量做到零排放。將本技術(shù)與反滲透等相結(jié)合，可將重金屬與廢水全部回用，已有非常成功的實(shí)例。

3.13.2  非金屬元素廢水

已用于含氟、硫等非金屬元素廢水的處理。先通過化學(xué)處理，使之形成不溶性化合物，通過本技術(shù)，精密過濾不溶性微粒，廢水就可排放或回用。

3.13.3  其他化工廢水

已成功用于乳膠漆廢水與顏料廢水。這些廢水先通過化學(xué)絮凝或電化學(xué)絮凝，然后采用本技術(shù)精密過濾，過濾后的廢水都可作為中性水回用。

3.13.4  堆煤場廢水

大型堆煤場會產(chǎn)生大量廢水，尤其發(fā)電廠的堆煤場，在雨水或其他水等的沖刷下，每天都會產(chǎn)生黑色廢水。其中基本是極細(xì)的煤粉。處理這些廢水，國內(nèi)基本采用絮凝沉降等傳統(tǒng)方法，占地面積大，處理成本高，處理后的水中仍會有不少細(xì)懸浮物。國外往往采用助濾劑預(yù)涂的過濾法，不僅成本高，而且操作麻煩，能耗也相當(dāng)大。本技術(shù)由于高精度，高效率，高壽命，低成本，卸渣與再生很方便，不需要絮凝與助濾劑助濾。只開啟離心泵，單一過濾，就可將廢水濁度從 300-500NTU 降至 5NTU 以下，一臺每小時(shí)平均濾速為 90 米 3/ 時(shí)的大型過濾機(jī)在中國臺灣一大型發(fā)電廠連續(xù)應(yīng)用近五年，濾材至今未更換。該過濾機(jī)操作全部自控。

3.13.5  煤礦礦井廢水的精密過濾

煤礦礦井水中除了細(xì)煤粉外，還有大量泥土與腐植酸等，傳統(tǒng)方法是采用砂濾與沉降等技術(shù)，分離效率很低。處理后的水由于水質(zhì)不穩(wěn)定往往難以回用。本技術(shù)曾成功用于國內(nèi)幾個(gè)大型煤礦礦井水的精密過濾。進(jìn)水濁度為 60NTU ，過濾后就低于 1NTU ，水均可回用。曾連續(xù)應(yīng)用五年多。

4  剛性高分子精密微孔過濾技術(shù)成功應(yīng)用的條件

剛性高分子精密微孔過濾技術(shù)是我們自己完全自主創(chuàng)新的，國內(nèi)廣大企業(yè)科技人員不僅不熟悉，甚至對該技術(shù)名稱都陌生。該技術(shù)的性能特點(diǎn)同傳統(tǒng)的過濾技術(shù)及最新的膜技術(shù)都有很大差別。不了解這些差別，照傳統(tǒng)技術(shù)套用本技術(shù)是當(dāng)前推廣中發(fā)現(xiàn)的普遍現(xiàn)象，以致使用中往往產(chǎn)生不少不應(yīng)發(fā)生的弊病；國內(nèi)不少人不相信本技術(shù)具有特殊的其他過濾技術(shù)難以達(dá)到的功能；另外已成功應(yīng)用的企業(yè)普遍對外保密。這些都阻礙了本技術(shù)的推廣。幾十年無數(shù)事例證明，本技術(shù)如能用得好，肯定能發(fā)揮出其固有的 “三高一低二方便”的特色。從開始初步推廣到如今大規(guī)模推廣，正反經(jīng)驗(yàn)表明，要達(dá)到成功應(yīng)用，必須正確按本技術(shù)的軟件要求進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算，設(shè)計(jì)，操作與維護(hù)，必須按本技術(shù)硬件要求進(jìn)行濾材與過濾機(jī)的制造，進(jìn)行輔助裝置的選型與采購，進(jìn)行過濾工程的安裝等。

具體要求是：

4.1  對被過濾物料進(jìn)行系統(tǒng)的過濾性能參數(shù)的測定：如屬于液體濾餅過濾，必須測定濾餅的平均比阻隨過濾壓差變化的規(guī)律；屬于液體澄清過濾必須測定其平均濾速隨壓差與時(shí)間變化的規(guī)律。還要進(jìn)行濾材的最佳毛細(xì)孔徑的測定與計(jì)算；

4.2   根據(jù)用戶的要求，由以上測得的參數(shù)與變化規(guī)律，計(jì)算所需過濾面積與平均濾餅層的厚度，然后進(jìn)行過濾機(jī)機(jī)構(gòu)型號與規(guī)格的選型。如現(xiàn)有的型號與規(guī)格不符合要求，必須進(jìn)行另外專門設(shè)計(jì)；

4.3  在用戶對微孔過濾機(jī)的型號與規(guī)格認(rèn)可的基礎(chǔ)上進(jìn)行輔助裝置的型號與規(guī)格的選型，尤其對一些物料有特殊性能的過濾，必須選擇特殊要求的輔助裝置；

4.4  由微孔過濾機(jī)制造企業(yè)的技術(shù)人員，或由用戶的技術(shù)人員，或者兩者合作對生產(chǎn)現(xiàn)場的過濾工程進(jìn)行工程設(shè)計(jì)；

4.5  按設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行微孔過濾機(jī)與微孔濾材的制造，最后嚴(yán)格驗(yàn)收；還要對輔助裝置進(jìn)行采購與驗(yàn)收；

4.6  按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行過濾工程的安裝與驗(yàn)收；

4.7  按設(shè)計(jì)計(jì)算要求，依照本技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)，制訂正確的過濾機(jī)的操作規(guī)程與維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程。

凡是嚴(yán)格按以上要求執(zhí)行每一步的工作，沒有一個(gè)企業(yè)應(yīng)用不成功。三十多年來，也有相當(dāng)多的企業(yè)應(yīng)用不成功；有的一開始就失??；有的前期成功，后期失??；有的雖然還堅(jiān)持使用，但沒有達(dá)到預(yù)期的理想要求，都是偏離上述七點(diǎn)要求造成的。作者認(rèn)為特別要注意幾點(diǎn)：

(1)  選型前未作任何系統(tǒng)試驗(yàn)，或只作一點(diǎn)簡單試驗(yàn)，或雖作了不少試驗(yàn)，但找不出其變化規(guī)律，得不到正確的設(shè)計(jì)參數(shù)。沒有以上這些試驗(yàn)為基礎(chǔ)，就輕率進(jìn)行結(jié)構(gòu)型號與規(guī)格的選擇。有的甚至很不科學(xué)地將其他物料的應(yīng)用數(shù)據(jù)毫無科學(xué)根據(jù)地借用到自己的選型中。這樣的前期工作就為以后失敗或不成功打下基礎(chǔ)。

(2)  濾材與過濾機(jī)的制造企業(yè)是偽劣產(chǎn)品制造廠。

(3)  沒有嚴(yán)格選擇輔助裝置的型號與規(guī)格。

(4)  沒有進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場的過濾工程設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場的安裝極不合理。

(5)  沒有按本技術(shù)的規(guī)律制訂正確的操作規(guī)程與維護(hù)規(guī)程。

只要具備這五條某一條或幾條，最后的結(jié)局必然是不成功或是失敗的。

5  后語

精密微孔過濾機(jī) 已具備比較完整的硬件與軟件，由于具有高精度，高效率，高壽命，低成本，又密閉安全，簡便，實(shí)用，愈來愈顯示出具有巨大的生命力，已在工業(yè)生產(chǎn)上取得明顯經(jīng)濟(jì)效益，社會效益與環(huán)境效益。為了使這一新技術(shù)能在工業(yè)生產(chǎn)更快更順利地發(fā)揮作用 。 從過濾物料性能測試，計(jì)算，設(shè)計(jì)開始，除了所需微孔過濾機(jī)單機(jī)的制造，還可提供全部過濾工程系統(tǒng)所有輔助裝置與全自控的所有裝置的造型、制造與采購，提供生產(chǎn)現(xiàn)場安裝支架與所有管線?？傊?，可對客戶提供交鑰匙工程。我們可以在自己企業(yè)預(yù)先仿照生產(chǎn)現(xiàn)場條件進(jìn)行安裝與初步調(diào)試。初步運(yùn)行滿足要求后，將整個(gè)系統(tǒng)所有裝置用大型運(yùn)輸車輛運(yùn)到現(xiàn)場，在最短時(shí)間將工程安裝完畢，盡快投入正常使用。

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技術(shù)支持：

如何選擇過濾設(shè)備 —工況調(diào)查表

常見流體的粘度；

常見顆粒物的大小及設(shè)備選型參考；

常見流體化學(xué)適應(yīng)性表；

選擇過濾精度時(shí)微米和目數(shù)的關(guān)系；

常見管道尺寸對照表；

如何挑選合適的過濾袋 - 過濾芯 ；

過濾機(jī)理和形式 ；

過濾行業(yè)中的常用術(shù)語 ；

過濾行業(yè)常見的單位換算 ；

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過濾行業(yè)中的一些名詞定義 ；

常見顆粒物粒徑大小 ；

常用壓濾機(jī)濾布分類 ；

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幾種過濾方法能耗分析 ；

幾種金屬顆粒和化合物粒徑分布 ；

顆粒尺寸和對應(yīng)的過濾分離方式 ;