过滤

过滤实验

过滤常数测定实验

（一）实验目的

1、了解板框过滤机的构造、流程和操作方法； 2、测定某一压强下，过滤方程式中过滤常数K，qe,?e 3．测定洗涤速率与过滤终了速率的关系； 4．计算滤浆浓度。

（二）实验原理

将滤渣的阻力和过滤介质的阻力均包括在内，恒压过滤方程式为：

(V?Ve)2?KA2(???e)

式中：V——s时间内的滤液体积，m3；

（4-17）

Ve——过滤介质的当量滤液体积，m3；

K ——过滤常数，m2/s； A ——过滤面积，m2；

θ ——得到滤液量V所需过滤时间s；

θe——相当于得到滤液量Ve所需要的过滤时间，s； 式4-17又可写为：

(q?qe)2?K(???e) （4-18）

式中：q?V过滤时间为θ时，单位过滤面积的滤液量，m3/ m2； Aqe?Ve单位过滤面积上的当量滤液量，m3/ m2； A将式4-18微分，可得：

d?22?q?qe （4-19） dqKK上式为一直线方程，以

2d?对q在普通坐标纸上标绘可得到一直线，其斜率为，截

Kdq距为

2??d?d?qe。但是难以测定，故实用上可用代替。即： Kdqdq?q??22?q?qe （4-20） ?qKK1、过滤常数K、qe、θe

由上可知，我们只需在某一恒压下过滤，测得一系列的??、?q值，然后在普通坐标

纸上以??/?q为纵坐标，以q为横坐标，作图即可得到一直线，其直线斜率为2/K，截距为

2qe。故可求出K、qe，再拟q=0、θ=0代入式（2）即可求出?e。 K?dV?2、最终过滤速率??的计算：

d???终由(4-1)式

dVKA2KA （4-21） ??d?2(V?Ve)2(q?qe)(dVKA )终?d?2(qF??e)qF——最终滤液量

3、洗涤速率（

dV）洗的计算： d?（

VdV）洗=W （4-22） d??W式中：VW——洗液量[m3]； ?W——洗涤时间[S]。 4、滤浆浓度的计算：

取样器内径为24mm，滤渣厚为20mm。

求出取样体积，并称其湿重。烘干后再称量，即可算出滤浆的浓度。

干滤渣总重量滤浆浓度??100%

滤液总重量?湿滤渣总重量（三）实验装置及流程

整个实验装置由配浆槽、贮浆罐、洗水罐、板框过滤机及量桶和部分组成。 1、配浆槽：

作用：（1）配制悬浮液（MgCO3）；

（2）收集实验完毕后留在贮浆罐内的剩余悬浮液。 2、贮浆罐：

容积73升，装有宽300mm，高40mm平浆式搅拌器，以保证悬浮液浓度的均匀，防止沉淀。

3、洗水罐：

容积10升，贮存自来水，做滤渣的水洗之用。 4、板框过滤机：

为本实验设备的核心部分，有固定头，可动头（都是一钮板），此外，有一钮板一块，三钮板二块，二钮滤框四块（见图4-15）。

板、框的四个角端均开有φ19mm的孔，板框装合后即构成滤浆和滤液或洗水的流通孔道，框的两侧复以滤布，围成了容纳滤浆及滤渣的空间，滤板面上有凹凸纹路，凸者起支撑滤布作用，凹者形成滤液或洗水的通道，一钮为非洗涤板，三钮为洗涤板，右外侧匀有标志。洗涤板的特点是左下角的孔有小通道，与板面两侧相通，洗水可由此进入。

过滤时，悬浮液在指定的压强下经滤浆通道（右下方）由滤框角端的暗孔进入框内，滤液分别穿过两侧滤布，再沿邻板面流至滤液出口（上方两孔道）排出，滤渣则被截留在框内。

图4-15 板框结构图

洗涤时，将洗水由洗水罐压入通道（左下方），经洗涤板角端暗孔进入板面与滤布之间，此时应关闭固定头左上方的滤液出口阀，洗水便在一定压强差推动下，穿过一层滤布及整个滤框厚度的滤渣，然后再经另一层滤布，最后由非洗涤板的右上方出口排出。

5、计量筒。 6、空压机 流程示意图如下：

图4-16 板框过滤流程

1.配浆槽 2.贮浆罐 3.减速器 4.洗水罐 5.板框过滤机 6.计量筒 7.安全阀

（四）实验方法

1、配制3~5%MgCO3，悬浮液，由配浆槽注入贮浆罐，之后关闭进浆阀，启动搅拌器，使悬浮液保持均匀。

2、按板、框钮数以1—2—3—2—1?的顺序排列，把滤布用水湿透，将其复以板框的两侧。

3、启动压缩机，关闭过滤机固定头左下方的洗水阀，打开其上方的两个滤液出口阀，然后在恒压下打开其右下方滤浆入口旋塞，开始过滤，测取有关数据，待滤渣充满全部滤框时（此时流量很小，但仍呈线状流出），关闭旋塞，停止过滤。

4、测定洗涤速率；将水充满洗水罐，关闭进水阀，打开接洗水罐的压缩空气进口阀，使压缩空气进入洗水罐，维持洗涤压强与过滤压强一致，关闭过滤机固定头左上方的出口阀，打开其左下方的洗水进入阀，洗水穿过滤渣层后流入计量筒，测取有关数据。

实验结束后，停止搅拌器，立即用压缩空气将贮浆罐内剩余悬浮液压回配浆槽内，停止压缩机，洗涤设备。

（五）有关记录表格及数据处理要求

1、数据记录：

过 序号 1 2 3 滤液量 ∑V(l) 过渡时间 ∑θ(s) ΔV(t) ?? (S) ??/ΔV V 滤 … … 序号 1 洗 涤 2 洗水量 ∑V(l) 过渡时间 ∑θ(S) ΔV( l ) Δθ(S) ……2、数据处理要求： （1）绘出??/?q~q图； （2）计算出K、qe、?e之值； （3）写出过滤方程式；

（4）求出最终过滤速率与洗涤速率的比值； （5）讨论。

正交试验法在过滤研究实验中的应用

（一）实验目的

1、掌握恒压过滤常数K、qe、?e的测定方法，加深对K、qe、?e的概念和影响因素的理解。

2、学习滤饼的压缩性指数s和物料常数k的测定方法。 3、学习

d??q一类关系的实验确定方法。 dq4、学习用正交试验法来安排实验，达到最大限度地减小实验工作量的目的。 5、学习对正交试验法的实验结果进行科学的分析，分析出每个因素重要性的大小，指出试验指标随各因素变化的趋势，了解适宜操作条件的确定方法。

（二）实验内容

1、设定试验指标、因素和水平。分4个小组合作共同完成一个正交表。故统一规定试验指标为恒压过滤常数K，设定的因素及其水平如表所示，并假定各因素之间无交互作用。

2、为便于处理实验结果，统一选择正交表L8(4×24)，表头设计见表5-3（A）所示。 3、按表5-3（A）的表头设计，填入与各因素水平对应的数据，使它变成直观的“实验方案”表格。

4、分小组进行实验，测定每个实验条件下的过滤常数K、qe、?e 。

5、对试验指标K进行极差分析和方差分析；指出各个因素重要性的大小；讨论K随其影响因素的变化趋势；以提高过滤速度为目标，确定适宜的操作条件。

（三）实验原理

1、恒压过滤常数K、qe、?e的测定方法

过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程，过滤介质通常采用带有许多细孔的物质如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。含有固体颗粒的悬浮液在一定压力的作用下液体通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质表面上，从而使液固两相分离。

在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度增加，液体流过固体颗粒之间的孔道加长，而使流体阻力增加，故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。随着过滤进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。

恒压过滤方程

(q?qe)2?K(???e) （5-1）

式中： q—单位过滤面积获得的滤液体积，m3/m2；

qe—单位过滤面积上的虚拟滤液体积，m3/m2； θ—实际过滤时间，s；

?e—虚拟过滤时间，s；

K—过滤常数，m2/s。 将式（5-1）进行微分可得：

d?22?q?qe dqKK （5-2）

这是一个线性方程式，于普通坐标上标绘d?距为

2qe，从而求出Kdq?q的关系，可得直线。其斜率为

2，截KK、qe。至于?e可由下式求出：

qe2?K?e （5-3）

d???当各数据点的时间间隔不大时，dq可用增量之比来代替。

?q在本实验装置中，若在计量瓶中收集的滤液量达到100ml时作为恒压过滤时间的零点。那么，在此之前从真空吸滤器出口到计量瓶之间的管线中已有的滤液再加上计量瓶中100ml滤液，这两部分滤液可视为常量（用V′表示），这些滤液对应的滤饼视为过滤介质以外的另一层过滤介质。在整理数据时，应考虑进去，则方程式（5-2）变为：

??22?q?(qe?q?) ?qKKq??V??各套V?为200ml? A （5-4）

过滤常数的定义式：

K?2k?1?s （5-5）

两边取对数

lgK??1?s?1g?p?lg?2k? （5-6）

因K?1=常数，故K与Δp的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率?r?v为1-s，由此可得滤饼的压缩性指数s，然后代入式求物料特性常数K。

2、正交试验法原理，参阅参考资料2第3章。

（四）实验装置

1、本实验共有两套装置，设备流程如图5-1所示，滤液桶内放有已配制具有一定浓度的硅藻土滤液。用电动搅拌器进行搅拌使滤液浓度均匀（但不要使滤浆出现打旋现象），用真空泵使系统产生真空。滤液在计量瓶内计量。

2、滤浆升温靠电热器，用调压变压器及时调节电热器的加热电压来控温。每个滤浆内有电热器两个。

3、滤浆浓度的两个水平分别指存放在两个滤浆桶内浓度不同的两种滤浆，低浓度者为水平1，高浓度者为水平2。

4、过滤介质的水平1、2分别指真空吸滤器G2、G3。真空吸滤器的过滤面积为0.00385m2。

图5-1 正交试验法在过滤研究实验中的应用的流程图

1—搅拌装置；2—温度显示仪；3—真空吸滤器；4—电热棒；5—调节阀；6—滤液计量瓶； 7—放液阀；8—放液阀；9—真空表；10—进气阀；11—缓冲罐；12—真空泵；13—滤浆槽

（五）实验方法

1、每次实验分4个小组进行，第1~4小组为第一大组，每个小组完成正交表中两个试

验号的试验，每个大组负责完成一个正交表的全部试验。

2、同一滤浆桶内，先做低温，后做高温。两个滤浆桶内同一水平的温度应相等。 3、每组先把低温下的实验数据输入计算机整理，打印实验结果，然后再决定是否升温。 4、每一大组用同一台计算机汇总并整理全部实验数据，每个小组打印一份结果。 5、每个实验的操作步骤：

（1）开动电动搅拌器将滤浆槽内硅藻土料浆搅拌均匀（但不要使滤浆出现打旋现象）。将真空吸滤器按图示安装好，放入滤浆槽中，注意滤浆要浸没吸滤器。

（2）打开进气阀10和8，使真空表读数恒定于指定值，然后打开调节阀5，进行抽滤，待计量瓶中收集的滤液量达到100ml时，按表计时，作为恒压过滤零点。记录滤液每增加100ml所用的时间。当计量瓶读数为800ml时停表并立即关闭调节阀5。

（4）打开进气阀10和8，待真空表读数降到比较小时，停真空泵。打开调节阀5，利用系统内大气压把吸滤器上滤饼卸到槽内。放出计量瓶内滤液，并倒回滤浆槽内。卸下吸滤器清洗待用。

6、结束实验后，切断真空泵、电动搅拌器电源，清洗真空吸滤器并使设备复原。

（六）注意事项

1、每次实验前都必须认真核对将做的实验是否符合正交表中因素和水平的规定。 2、每个人实验的好坏，都会对整个大组的实验结果产生重大影响。因此，每个人都应严格按照要求的数值控制好操作条件，切不可粗心大意！

3、放置真空吸滤器时，一定要把它浸没在滤浆中，并且要垂直放置，防止气体吸入，破坏物料连续进入系统。避免在器内形成滤饼厚度不均匀的现象。

4、开关玻璃旋塞时，不要用力过猛，不许向外拔，以免损坏。

5、加热滤浆时变压器电压不能超过220V。当滤浆温度快升到温度的水平2所规定温度时，加热电压应迅速降到40~50V。然后再酌情调节电压进行升温或保温。

（七）报告内容

1、列出全部过滤操作的原始数据，见表5-2。

2、用最小二乘法或作图法求解正交表中一个试验的K、qe、?e。 3、把计算机输出的恒压过滤常数K、qe、?e填入表5-3（A）中。

4、按表5-3（B）的格式对试验指标K进行极差分析和方差分析，并写出表中某列值的计算举例。

5、画出表示K随各因素水平变化趋势的线图，并做理论分析。 6、由本次正交试验可得出的结论。 7、回答下列思考题

（1）为什么每次实验结束后，都得把滤饼和滤液倒回滤浆槽内？ （2）本实验装置真空表的读数是否真正反映实际过滤推动力？为什么？

表5-1 正交试验的因素和水平

水 因 平 1 2 3 4 素 压强差ΔP/MPa 0.03 0.04 0.05 0.06 过滤温度t/℃ 室温： ℃ 室温 10℃ 滤浆浓度C 过滤介质M 低浓度 高浓度 G2 G3

表5-2 过滤操作的原始数据表

累刻 度 ml 100 滤 计时 液 间s 量 ml 0 试验号 200 100 300 200 400 300 500 400 600 500 700 600 800 700 1 2 3 4 5 6 7

0 0 0 0 0 0 0 表5-3（A） 正交试验的试验方案和实验结果表 j=1 ΔP/MPa i=1 2 3 4 5 6 7 试验1 2 3 4 5 6 7 2 t/℃ 3C 4M 5E 6K/m2/s 7 qe/ m3/m2 8 θe/s 8 8 表5-3（B） K的极差分析和方差分析表 i=9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

I/k Ⅱ/k Ⅲ/k Ⅳ/k 极差 Sj fj Vj Fj 显著性 j=1 2 3 4 5 6 7 8 ∑K ∑qe ∑θe K qe ?e

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dazx.html