Фильтрованием называют процесс разделения суспензий при помощи пористой
перегородки, пропускающей жидкость (фильтрат) и задерживающей взвешенные в ней
твердые частицы. Различают следующие виды фильтрования: –
фильтрование
с образованием слоя осадка на фильтровальной перегородке; –
сгущение –
отделение твердой фазы от жидкой не в виде осадка, а в виде
высококонцентрированной (сгущенной) суспензии; –
осветление –
фильтрование жидкостей с незначительным содержанием твердой фазы. Можно условно считать, что фильтрование с образованием осадка
характеризуется содержанием в фильтруемой суспензии более 1% объема твердой
фазы, осветление менее 0,1%. Суспензии, содержащие 0,1÷1% твердой фазы, перед
фильтрованием желательно подвергать предварительному сгущению в отстойниках. Фильтрование с образованием осадка наиболее распространено. В большинстве
случаев твердые частицы в первые моменты с начала фильтрования проходят через
поры фильтровальной перегородки, но вскоре накапливаются на ней, и через фильтр
начинает протекать только осветленная жидкость – фильтрат. Таким
образом, в этом процессе образующийся слой осадка играет роль основной
фильтрующей среды. Фильтрование с образованием осадка наиболее часто проводится при
постоянном давлении, так как этот режим процесса прост и удобен в практическом
отношении. Однако при проведении процесса под постоянным давлением скорость
фильтрования с увеличением слоя осадка будет уменьшаться. Для поддержания постоянной скорости фильтрования приходится увеличивать
перепад давления на фильтре по мере протекания процесса. В некоторых случаях
фильтрование проводят при постоянной скорости, например в фильтр прессах. В процессе фильтрования очень вязких жидкостей с небольшим содержанием
мелких твердых частиц последние проникают в поры фильтровальной перегородки и
задерживаются в них. При этом на поверхности фильтровальной перегородки почти
не образуется слоя осадка. В таком процессе, называемом фильтрованием с
закупориванием пор, по мере задержки все большего количества твердых частиц в
порах фильтровальной перегородки ее сопротивление быстро возрастает и скорость
фильтрования уменьшается. Поэтому фильтрования с закупориванием пор стремятся
избежать, однако на практике фильтрование иногда протекает с частичной
закупоркой пор; возможно также сочетание процессов фильтрования с образованием
осадка и с частичным закупориванием пор. Осветление жидкостей часто производится путем добавки вспомогательных
веществ в суспензию или создания намывного слоя этих веществ на фильтре. В
качестве вспомогательных веществ, применяют кизельгур и диатомит, а также
бумажную массу, уголь, асбест, отбеливающую землю и др. Эти вещества,
накапливаясь на фильтре, задерживают очень мелкие частицы осадка (диаметром 1
мкм и менее), а некоторые из них, например отбеливающая земля и активированный
уголь, адсорбируют на поверхности мельчайшие твердые частицы. Вспомогательные вещества добавляют в количестве 0,1÷0,5% (иногда до 2%)
от веса суспензии и после промывки часто вновь используют. Иногда вместо
добавления в суспензию вспомогательные вещества намывают в виде слоя небольшой
толщины на поверхность фильтра, что значительно облегчает отделение
тонкодисперсных взвешенных частиц. Фильтрование часто сопровождается осаждением частиц под действием сил
тяжести. Осаждение способствует фильтрованию, если движение суспензии
вследствие разности давлений и движение осаждающихся частиц совпадают по
направлению, т.е. если фильтровальная перегородка горизонтальна и находится под
слоем суспензии. В противном случае осаждение частиц препятствует фильтрованию. Получаемые при фильтровании осадки делятся на сжимаемые, частицы которых
деформируются и размер пор уменьшается с повышением давления, и несжимаемые. Одной из основных характеристик, используемых для классификации фильтров,
является периодичность или непрерывность их действия, в связи с чем они
подразделяются на фильтры периодического и непрерывного действия. Для
осуществления процессов фильтрования с образованием осадка применяют как
периодически, так и непрерывно действующие фильтры. Для проведения процессов
фильтрования с закупориванием пор используют фильтры периодического действия.
На фильтрах периодического действия осуществляют любой режим фильтрования, на
фильтрах непрерывного действия практически лишь режим фильтрования при постоянной
разности давлений. Для производств малой мощности при большом ассортименте
выпускаемых продуктов могут быть рекомендованы фильтры периодического действия.
Для производств большой мощности и производств с непрерывным технологическим
процессом необходимы фильтры непрерывного действия. По способу создания разности давлений фильтровальное оборудование может
быть подразделено на фильтры, работающие под вакуумом, и фильтры, работающие
под давлением. В ряде случаев фильтр, в основе действия которого лежит определенный
принцип, может работать и под вакуумом, и под давлением при соответствующем
изменении его конструкции.
По конструктивным соображениям целесообразно
использовать, где это возможно, фильтры, работающие под вакуумом, поскольку
фильтры, работающие под давлением, должны быть механически более прочными.
Однако в тех случаях, когда осадок обладает существенным гидравлическим
сопротивлением, но не слишком большой сжимаемостью, целесообразно применять
фильтры, работающие под давлением
|