恒压过滤常数的测定

恒压过滤常数测定实验 一、实验目的

1.1熟悉板框压滤机的构造和操作方法。 1.2通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。

1.3学会测定过滤常数K、qe、τe及压缩性指数s的方法。 1.4了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理

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。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层的厚度不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断降低。

影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，在低雷诺数范围内，过滤速率计算式为：

1?3?pu?'2Ka(1??)2?L

(1)

由此可以导出过滤基本方程式：

dVA2?p1?s?d??r'v(V?Ve)

(2)

恒压过滤时，令k=1/μr’v，K=2k△p1-s，q=V/A，qe=Ve/A，对(2)式积分得： (q+qe)2=K(τ+τe)

(3)

K、q、qe三者总称为过滤常数，由实验测定。 对（3）式微分得： 2(q+qe)dq=Kdτ

(4)

d?22?q?qedqKK

用△τ/△q代替dτ/dq，用q代替q 。在恒压条件下，用秒表和电子称分别测定一系列时间间隔△τi，和对应的滤液质量△M（除水的密度换算成体积△Vi），可计算出一系列△τi、△qi、qi，在直角坐标系中绘制△τ/△q～

q的函数关系，得一直线，斜率为2/K，截距为2q/K，可求得K和q，再根

e

e

据τe=qe2/K，可得τe。

改变过滤压差△p，可测得不同的K值，由K的定义式两边取对数得：

lgK=(1-S)lg(△p)+lg(2k) (5)

在实验压差范围内，若k为常数，则lgK～lg(△p)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-S)，可得滤饼压缩性指数S，进而确定物料特性常数k。 三、实验步骤 3.1实验准备

（1） 配料：在配料罐内配制含CaCO310％～30％（wt. %）的水悬浮液，碳酸钙事先由天平称重，水位高度按标尺示意，筒身直径35mm。配置时，应将配料罐底部阀门关闭。

（2） 搅拌：开启空压机，将压缩空气通入配料罐（空压机的出口小球阀保持半开，进入配料罐的两个阀门保持适当开度），使CaCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌时，应将配料罐的顶盖合上。

（3） 设定压力：分别打开进压力灌的三路阀门，空压机过来的压缩空气经各定值调节阀分别设定为0.1MPa、0.2MPa和0.25MPa（出厂已设定，实验时不需要再调压。若欲作0.25MPa以上压力过滤，需调节压力罐安全阀）。设定定值调节阀时，压力灌泄压阀可略开。

（4） 装板框：正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿，滤布要绷紧，不能起皱。滤布紧贴滤板，密封垫贴紧滤布。（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。 （5） 灌清水：向清水罐通入自来水，液面达视镜2/3高度左右。灌清水时，应将安全阀处的泄压阀打开。

（6） 灌料：在压力罐泄压阀打开的情况下，打开配料罐和压力罐间的进料阀门，使料浆自动由配料桶流入压力罐至其视镜1/2~2/3处，关闭进料阀门。 3.2过滤过程

（1） 鼓泡：通压缩空气至压力罐，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。

（2）过滤：将中间双面板下通孔切换阀开到通孔通路状态。打开进板框前料液进口的两个阀门，打开出板框后清液出口球阀。此时，压力表指示过滤压力，清液出口流出滤液。

（3）每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次△V取800ml左右。记录相应的过滤时间△τ。每个压力下，测量8～10个读数即可停止实验。若欲得到干而厚的滤饼，则应每个压力下做到没有清液流出为止。量筒交换接滤液时不要流失滤液，等量筒内滤液静止后读出△V值。（注意：△V约800ml时替换量筒，这时量筒内滤液量并非正好800ml。要事先熟悉量筒刻度，不要打碎量筒），此外，要熟练双秒表轮流读数的方法。 （4）一个压力下的实验完成后，先打开泄压阀使压力罐泄压。卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内搅拌配料，进入下一个压力实验。注意若清水罐水不足，可补充一定水源，补水时仍应打开该罐的泄压阀。

2.3清洗过程

（1）关闭板框过滤的进出阀门。将中间双面板下通孔切换阀开到通孔关闭状态（阀门手柄与滤板平行为过滤状态，垂直为清洗状态）。 （2）打开清洗液进入板框的进出阀门（板框前两个进口阀，板框后一个出口阀）。此时，压力表指示清洗压力，清液出口流出清洗液。清洗液速度比同压力下过滤速度小很多。

（3）清洗液流动约1min，可观察混浊变化判断结束。一般物料可不进行清洗过程。结束清洗过程，也是关闭清洗液进出板框的阀门，关闭定值调节阀后进气阀门。

3.4实验结束

（1）先关闭空压机出口球阀,关闭空压机电源。 （2）打开安全阀处泄压阀，使压力罐和清水罐泄压。 （3）卸下滤框、滤板、滤布进行清洗，清洗时滤布不要折。

（4）将压力罐内物料反压到配料罐内备下次使用，或将该二罐物料直接排空后用清水冲洗。 四、实验数据记录与分析 4.1实验数据记录 4.1.1过滤压力位0.01Pa 滤液的体积V/ ml 800 800 600 600 400 400 200 200 水的体积ml 200 200 100 所用时间 119.92 130.40 95.78 过滤时间r/s 30.56 52.12 57.16 70.25 49.75 55.93 30.09 31.40 4.1.2为0.02Pa 滤液的体积V/ml 800 800 600 600 400 400 200 200 水的体积ml 200 200 100 4.2实验数据分析 4.2.1由恒压过滤实验数据来求过滤常数K、qe、Te （1）过滤压力为0.01Pa

滤液的体积m3 0.0008 0.0008 0.0006 0.0006 0.0004 0.0004 0.0002 0.0002 T/△q与qˉ的关系图为

△q/(m3/㎡) 0.03150 0.03150 0.02362 0.02362 0.01575 0.01575 0.00787 0.00787 △T/△q 970.28 1654.81 2419.773333 2973.916667 3159.125 3551.555 3821.43 3987.8 q/(m3/㎡) 0.0315 0.063 0.08662 0.11024 0.12599 0.14174 0.14961 0.15748 qˉ/(m3/㎡) 0.01575 0.04725 0.07481 0.09843 0.1181 0.133865 0.145675 0.153545 所用的时间s 55.27 79.31 33.09 过滤的时间r/s 16.12 29.19 27.90 35.18 29.53 30.90 18.66 16.28 5000450040003500300025002000150010005000y = 423.05x + 913.61系列1线性 (系列1)0.015750.047250.074810.098430.11810.133870.145680.15355

由图表可得斜率S=423.05 截距I=913.61 K=2/S=4.728*10^(-3) qe=K*I/2=I/S=2.16 Te=I^2/(K*S^2)=986.51 （2）压力为0.02Pa时

滤液的体积m3 0.0008 0.0008 0.0006 0.0006 0.0004 0.0004 0.0002 0.0002 △T/△q与qˉ的关系图为

△q/(m3/㎡) 0.031496063 0.031496063 0.023622047 0.023622047 0.015748031 0.015748031 0.007874016 0.007874016 △T/△q 511.81 926.7825 1181.1 1489.286667 1875.155 1962.15 2369.82 2067.56 q/(m3/㎡) 0.031496063 0.062992126 0.05511811 0.047244094 0.039370079 0.031496063 0.023622047 0.015748031 qˉ 0.015748032 0.047244094 0.059055118 0.051181102 0.043307087 0.035433071 0.027559055 0.019685039

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/td3f.html