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非均相混合物的分離方法


技術提供:遼陽鑫陽光液體分離設備有限公司

非均相混合物的分離方法
非均相混合物通常采用機械的方法分離,即利用非均相混合物中分散相和連續相的物理性質(如密度、顆粒形狀、尺寸等)的差異,使兩相之間發生相對運動而使其分離。根據兩相運動方式的不同,機械分離可有兩種操作方式,過濾和沉降。
1.過濾
過濾是流體相對于固體顆粒床層運動而實現固液分離的過程。過濾操作的外力可以是重力、壓差或慣性離心力。因此,過濾操作又分為重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾。
2.沉降
沉降是在外力作用下使顆粒相對于流體(靜止或運動)運動而實現分離的過程。沉降操作的外力可以是重力(稱為重力沉降),也可以是慣性離心力(稱為離心沉降)。
此外對于含塵氣體的分離還有過濾凈制、濕法凈制、電凈制等方法。
過濾是分離懸浮液最常用和最有效的單元操作。過濾與沉降分離相比,過濾操作可使懸浮液分離得更迅速、更徹底。
一、過濾的基本概念
1. 過濾及過濾推動力
過濾是以某種多孔物質作為介質來處理懸浮液的單元操作。在外力的作用下,懸浮液中的液體通過介質的孔道而固體顆粒被截留下來,從而實現非均相物系的固、液分離。
過濾推動力是過濾介質兩側的壓力差。壓力差產生的方式有濾液自身重力、離心力和外加壓力,過濾設備中常采用后兩種方式產生的壓力差作為過濾操作的推動力。
用沉降法(重力、離心力)處理懸浮液,往往需要較長時間,而且沉渣中液體含量較多,而過濾操作可使懸浮液得到迅速的分離,濾渣中的液體含量也較低。當被處理的懸浮液含固體顆粒較少時,應先在增稠器中進行沉降,然后將沉渣送至過濾機。在某些場合過濾是沉降的后續操作。
2.過濾方式
工業上的過濾操作主要分為餅層過濾和深層過濾。
(1)餅層過濾 ,過濾時非均相混合物即濾漿置于過濾介質的一側,固體沉積物在介質表面堆積、架橋而形成濾餅層。濾餅層是有效過濾層,隨著操作的進行其厚度逐漸增加。由于濾餅層截留的固體顆粒粒徑小于介質孔徑,因此餅層形成前得到的渾濁初濾液,待濾餅形成后應返回濾漿槽重新過濾,餅層形成后收集的濾液為符合要求的濾液。餅層過濾適用于處理固體含量較高的混懸液。
(2)深層過濾 ,過濾介質是較厚的粒狀介質的床層,過濾時懸浮液中的顆粒沉積在床層內部的孔道壁面上,而不形成濾餅。深層過濾適用于生產量大而懸浮顆粒粒徑小、固含量低或是粘軟的絮狀物。如自來水廠的飲水凈化、合成纖維紡絲液中除去固體物質、中藥生產中藥液的澄清過濾等。
另外,膜過濾作為一種精密分離技術,近年來發展很快,已應用于許多行業。膜過濾是利用膜孔隙的選擇透過性進行兩相分離的技術。以膜兩側的流體壓差為推動力,使溶劑、無機離子、小分子等透過膜,而截留微粒及大分子。
工業生產中懸浮液固相含量一般較高(體積分數大于1%),因此本節重點討論濾餅過濾。
3.過濾介質
過濾過程所用的多孔性介質稱為過濾介質。性能優良的過濾介質除能夠達到所需分離要求外,還應具有足夠的機械強度,盡可能小的流過阻力,較高的耐腐蝕性和一定的耐熱性,最好表面光滑,濾餅剝離容易。
工業常用過濾介質主要有織物介質、多孔性固體介質和微孔濾膜等。
(1)織物介質 是由天然或合成纖維、金屬絲等編織而成的篩網、濾布,適于濾餅過濾,一般可截留的粒徑5μm以上的固體微粒。
(2)多孔性固體介質 是素瓷、金屬或玻璃的燒結物,朔料細粉粘結而成的多孔性塑料管等, 適用于含粘軟性絮狀懸浮顆粒或腐蝕性混懸液的過濾,一般可截留粒徑1~3μm的微細粒子。
(3)粒狀介質 是由各種固體顆粒(砂石、木炭、石棉)或非編織纖維(玻璃棉等)堆積而成。適用于深層過濾,如制劑用水的預處理。
(4)微孔濾膜,是由高分子材料制成的薄膜狀多孔介質。適用于精濾,可截留粒徑0.01μm以上的微粒,尤其適用于濾除0.02~10μm的混懸微粒。
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