熟悉板框压滤机的构造和操作方法; 2
通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理; 3
测定过滤常数 K、qe、θ ; 4
了解过滤压力对过滤速率的影响
一、 实验原理 过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作
在外力的作用下,悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截流下来,从而实现固液分离,因此,过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动,所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加,故在恒压过滤操作中,其过滤速率不断降低
影响过滤速度的主要因素除压强差△p,滤饼厚度 L 外,还有滤饼和悬浮液的性质,悬浮液温度,过滤介质的阻力等,故难以用流体力学的方法处理
比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知:过滤速度即为流体通过固定床的表现速度 u
同时,流体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺数范围,因此,可利用流体通过固定床压降的简化模型,寻求滤液量与时间的关系,运用层流时泊唆叶公式不难推导出过滤速度计算式: (1) 式中, Δ p——过滤的压强差,Pa; K’——康采尼系数,层流时,K=5
0; ε ——床层的空隙率,m3/m3; μ ——过滤粘度,Pa
s; a ——颗粒的比表面积,m2/m3; u ——过滤速度,m/s; L ——床层厚度,m
由此可以导出过滤基本方程式: (2) 式中,V——滤液体积,m3 τ ——过滤时间,s; A——过滤面积,m2; S——滤饼压缩性指数,无因次
一般情况下,S=0~1,对于不可压缩滤饼,S=0; R ——滤饼比阻,1/m2,r=5
0a2(1-ε )2/ε3 r’——单位压差下的比阻,1/m2 ν ——滤饼体积与相应的滤液体积之比,无因次; Ve——虚拟滤液体积,m3 在恒压过滤时,对(2)式积分可得: )()(2eeKqq 式中,q ——单位过滤面积的滤液体积,m3/m2; qe—