Теоретические основы процесса

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ. ФИЛЬТРОВАНИЕ,

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ

ФИЛЬТРОВАНИЯ. НОМЕНКЛАТУРА, НАПРАВЛЕНИЯ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

План:

1.Общая характеристика процесса.

2.Теоретические основы процесса:

Факторы, влияющие на скорость фильтрования. Механизм фильтрования.

3.Методы фильтрования.

4.Характеристика фильтровальных перегородок:

Требования. Классификация.

5. Аппараты для фильтрования:

Классификация.

Устройство и принцип работы.

1. Общая характеристика процесса
Фильтрование - процесс разделения гетерогенных систем с твердой

дисперсной фазой при помощи пористой перегородки, которая пропускает жидкость (фильтрат) и задерживает взвешенные твердые частицы (осадок).

Процесс этот осуществляется не только за счет задерживания частиц, крупнее диаметра капилляров перегородки, но и за счет адсорбции частиц пористой перегородкой, и за счет слоя образовавшегося осадка (шламовый тип фильтрования).

Теоретические основы процесса

Движение жидкости через пористую фильтрующую перегородку имеет, в основном, ламинарный характер. Если допустить, что капилляры перегородки имеюткруглое сечение и одинаковую длину, то зависимость объема фильтрата от различных факторов подчиняется закону Пуазейля:

Q=F·z·π·r·ΔP·τ/8·η·l·α,

где

F- поверхность фильтра, м²;

z- число капилляров на 1 м²;

r- средний радиус капилляров, м;

ΔP - разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки (или иггепад давлений на концах капилляров), н/м²;

τ- длительность фильтрования, сек;

η - абсолютная вязкость жидкой фазы в н/с-м²;

1-средняя длина капилляров, м²;

α - поправочный коэффициент на кривизну капилляров;

Q- объем фильтрата, м³.

Иначе, объем профильтрованной жидкости прямо пропорционален поверхности фильтра (F), пористости (r,z), перепаду давлений (ΔР), длительности фильтрования (τ) и обратно пропорционален вязкости жидкости, толщине фильтрующей перегородки и кривизны капилляров. Из уравнения Пуазейля выводится уравнение скорости фильтрования (V), которая определяется количеством жидкости, прошедшей через единицу поверхности за единицу времени.

V = Q/F·τ

После преобразования уравнения Пуазейля оно приобретает вид:

V = ΔР/R_осадка + R_{nepeгородки}

где R - сопротивление движению жидкости. Из этого уравнения следует ряд практических рекомендаций для рационального проведения процесса фильтрования. А именно, для увеличения разности давлений над и под перегородкой создают либо повышенное давление над фильтрующей перегородкой, либо разрежение под ней.