Фильтрование

Фильтрование – процесс разделения суспензий и запылённых газов с использованием пористых перегородок, которые задерживают твердую фазу и пропускают жидкую (рис. 2.14). Движущая сила фильтрования – разность давлений в исходной суспензии и за фильтрующей перегородкой.

Рис. 2.14. Схема процесса фильтрования

В промышленности фильтрование проводят при следующих разностях давлений (до и после фильтра):

1. Под вакуумом ();

2. Под давлением сжатого воздуха (не > );

3. При подаче поршневым или центробежным насосом

(до );

4. Под гидравлическим давлением слоя суспензии

(до ).

При фильтровании вязких жидкостей с небольшим содержанием мелких твёрдых частиц, последние проникают в поры перегородки и задерживаются в них. При этом почти не образуется слой осадка. Такой процесс называется фильтрованием с закупориванием пор. Такого фильтрования стараются избегать. т.к. трудно извлечь из пор твёрдые частицы. Для предотвращения закупорки пор такую суспензию предварительно сгущают в отстойниках. Осадки на фильтровальной перегородке делятся на: 1) сжимаемые, частицы которых деформируются с повышением давления и пористость их уменьшается. К ним относятся осадки гидратов окиси металлов алюминия, железа, меди; 2) несжимаемые, пористость которых не меняется с увеличением давления. К ним относят осадки, состоящие из частиц песка, кристаллов карбоната кальция. В производстве под фильтрованием понимают не только операцию разделения суспензий на фильтрат и осадок, но и последующие операции – промывка, продувка, просушка осадка на фильтре. Скорость фильтрования прямо пропорциональна разности давлений и обратно пропорциональна вязкости жидкости и общему гидравлическому сопротивлению слоя осадка и фильтровальной перегородки.

Так как в процессе фильтрования увеличивается гидравлическое сопротивление слоя осадка с течением времени, то переменную скорость фильтрования выражают в дифференциальной форме:

.

(2, 5)

где V - объем фильтрата; F - поверхность фильтрования; - продолжительность фильтрования; R_oс - сопротивление слоя осадка; R - сопротивление фильтровальной перегородки.