1、0过滤实验一、实验目的1、了解板框过滤机的构造和操作方法；学习定值调压阀、安全阀的使用；2、学习过滤方程式中恒压过滤常数的测定方法；3、测定洗涤速率与最终过滤速率的关系；4、了解操作条件压力对过滤速度的影响，并测定出比阻。二、实验装置实验装置由配浆槽、物料加压罐、洗水罐、板框过滤机、计量槽等部分组成。流程如图所示。1、物料加压罐罐 300450 的总容积为 28 升，液面不超过进气口位置，有效容积约 21 升。2、配浆槽尺寸为 350 直筒高 350 锥高 150，锥容积 5 升。为了配物料加压罐中 21 升，直筒内容积应为 16 升，直筒内液体高为 166mm。因此，直筒内液面到上沿高应为
2、350-166=184mm。为了配置约 5%7%的质量百分比轻质 MgCO3 溶液，先将水加到一定，按 21 升水约21Kg，加 MgCO3 约 1.5Kg。3、洗水罐100450 容积为 10 升。4、板框过滤机1#滤板（非过滤板）一块；3 #滤板（洗涤板）二块；2 #滤框四块；以及两端的两个压紧档板，作用同 1#滤板，因此也为 1#滤板。AF0.2物 料 加压 罐自来水 压 缩 机F1 DF0.26-3F5配 浆 槽 F14F3 F124DF0.157-31AF0.257-1 洗涤罐 计量槽F18F19F15地 沟安 全 阀 AF1 23 21板 框 过 滤 机阀 门 说 明 ：F2F13
3、F17F16A0.2F8F09球 阀 F定 值 调 压 阀止 逆 阀闸 阀1过滤面积 220981.415.0mA滤框厚度=12mm；四个滤框总容积 升5.2.4.V5、计量筒尺寸为 100500 ， 2 个 15 升三、实验操作准备一：板框过滤机的滤布安装。按板、框的号数以123212321 的顺序排列过滤机的板与框（顺序、方位不能错） 。把滤布用水湿透，再将湿滤布覆在滤框的两侧（滤布孔与框的孔一致） 。然后用压紧螺杆压紧板和框。过滤机固定头的 4 个阀均处于关闭状态。准备二：加水。在配浆槽内加水使水面到上沿 180mm 处，为配制一定浓度加水约 21 升。在洗涤罐内加水约 3/4，为洗涤做
4、准备。准备三：配原料滤桨。将固体粉末轻质碳酸镁约 1.5Kg 倒入配浆槽内，加盖。启动压缩机（安全阀调节在 0.25MPa 会自动放气） ，逐渐开启配浆槽内的气动搅拌阀F3，使其气动搅拌使液相混合均匀。后关闭 F3，将物料加压罐的放空阀 F4 打开，开F5 将配浆槽内配制好的滤浆放进物料加压罐。料放完后关闭 F4 和 F5。准备四：物料加压。开启 F12。先确定在什么压力下进行过滤，本实验装置可进行三个固定压力下的过滤，分别由三个定值调压阀并联控制，从下到上分别是0.1、0.15、0.2MPa。以实验 0.2 MPa 为例，全开定值调压阀前的 F6-1，定值调压阀工作，压力指示在 0.2 MP
5、a，约 1/3 开启定值调压阀后的 F7-1（这里一定要注意，若全开 F7-1，会使定值调压阀下游压力急降而导致定值调压阀无法正常工作） 。使压缩空气进入物料罐内下部的气动搅拌盘，使气体鼓泡搅动物料罐内的物料保持浓度均匀，同时将密封的物料罐内的料液加压。当物料加压罐内的压力维持在 0.2 MPa 时，可准备过滤。过滤：开上边的两个出滤液出口阀，全开下方的滤浆进入球阀，滤浆便被压缩空气的压力送入板框过滤机过滤。滤液流入称量筒，可测取一定体积的滤液量所需要的时间（本实验建议每升高 100mm 切换并读取时间数据） 。待滤渣充满全部滤框后（此时滤液流量很小，但仍呈线状流出） 。关闭滤浆进入阀，停止过
6、滤。洗涤：物料洗涤时，关闭物料罐进气阀，打开连接洗水罐的压缩空气进气阀，压缩空气进入洗涤罐，维持洗涤压强与过滤压强一致。关闭过滤机固定头右上方的滤液出口阀，启开其左下方的洗水进入阀，洗水经过滤渣层后流入称量筒，测取有关数据。卸料：洗涤完毕后，关闭进水阀，旋开压紧螺杆，卸出滤渣，清洗滤布，整理板和框。板框及滤布重新安装后，进行另一个压力操作。过滤：由于物料罐内有足够的同样浓度的料液，可调节过滤压力进行过滤操作，作出该压力下的过滤数据。完毕后卸料，再清洗安装，可作第三个压力下的过滤数据。结束一：全部过滤洗涤结束后，关闭洗涤进气阀，打开物料压力罐进气阀，盖住配浆槽盖，打开放料阀 F14，用压缩空气将
7、物料罐内的剩余悬浮液送回配浆槽内贮2存，关闭物料进气阀。结束二：清洗物料罐及其液位计。打开洗水罐进气阀，打开物料罐放空阀，使物料罐保持常压。打开物料罐液位计上部旋塞，打开高压清水阀 F16，让清水洗涤物料罐液位计，以免剩余悬浮液沉淀，堵塞液位计、管道和阀门等。结束三：关闭洗水罐进气阀，停压缩机。四、实验原理1、恒压过滤方程式为：（V+Ve） 2=KA2(+ 0) （1）式中：V滤液体积，m 3；Ve过滤介质的当量滤液体积，即虚拟的滤液体积，m 3；K过滤常数，m 2/s；A过滤面积，m 2；相当于得到滤液 V 所需的过滤时间，s； 0相当于得到滤液 V0所需的过滤时间，s；上式也可以写为：(q
8、+qe)2=K(+ 0) (2)式中：q=V/A，即单位过滤面积的滤液量，m；qe=Ve/A，即单位过滤面积的虚拟液量，m。2、 过滤常数 K、q e、 0测定法将式(2)对 Q 求导数，得（3）ed2这是一个直线方程式，以 d/dq 对 q 在普通坐标纸上标绘必得一直线，它的斜率为 2/K，截距为 2qe/K，但是 d/dq 难以测定，故实验时可用 /q 代替 d/dq即（4）eqKq2因此，我们只需在某一恒压下进行过滤，测取一系列的 q 和 、q 值，然后在笛卡儿坐标上以 /q 为纵坐标，以 q 为横坐标（由于 /q 的值是对 q来说的，因此图上 q 的值应取其此区间的平均值） 。即可得到
9、一直线，这条直线的斜率为 2/K，截距即为 2qe/K，由此可求出 K 及 qe，再以 q=0, =0 带入式（2）即可求得 e。3、 涤速率与最终过滤速率关系的测定洗涤速率的计算（5）wVdv洗)(式中：Vw洗液量，m 3w洗涤时间，s。最终过滤速率的计算：（6）)(2)()( eeqKAVdv终3在一定压强下，洗涤速率是恒定不变的。它可以在水量流出正常后开始计量，计量多少也可根据需要决定，因此它的测定比较容易。至于最终过滤速率的测定则比较困难。因为它是一个变数，过滤操作要进行到滤框全部被滤渣充满。此时的过滤速率 才是最终过滤速率。它可以从滤液量显著减少来估计。此是滤液出口处的液流由满管口变
10、成线状流下。也可以利用作图法来确定，一般情况下，最后的 /q 对 q 在图上标绘的点会偏高，可在图中直线的延长线上取点，作为过滤终了阶段来计算最终过滤速率。至于在本板框式过滤机中洗涤速率是否是最终过滤速率的四分之一，可根据实验设备和实验情况，自行分析。4、滤浆浓度的测定如果固体粉末的颗粒比较均匀的话，滤浆浓度和它的密度有一定的关系，因此可以量取 100 毫升的滤浆称出重量，然后从浓度-密度关系曲线中查出滤浆浓度。此外，也可以利用测量过滤中的干滤饼及同时得到的滤液量来计算。干滤饼要用烘干的办法来取得。如果滤浆没有泡沫时，也可以用测比重的方法来确定浓度。本实验是根据配料时加入水和干物料的重量来计算
11、其实际浓度的： %67.512.物 料水 物 料w则单位体积悬浮液中所含固体体积 ：水/)(/P轻质 MgCO2的密度 P=5、比阻 r 与压缩指数的求取因过滤常数 与过滤压力有关，表面上看只有在实验条件与工业生产条rpK件相同时才可直接使用实验测定的结果。实际上这一限制并非必要，如果能在几个不同的压差下重复过滤实验（注意，应保持在同一物料浓度、过滤温度条件下） ，从而求出比阻 r 与压差 p 之间的关系，则实验数据将具有更广泛的使用价值。 Kpr2实验条件下水的粘度 Pa.S实验条件下物料的体积含量；K不同压差下的过滤常数 m 2/s；p过滤压差 Pa根据不同压差下求出的过滤常数计算出对应的
12、比阻 r，对不同压差 p 与比阻 r回归，求出其间关系： sbprpar0即s压缩指数，对不可压缩滤饼 s=0，对可压缩滤饼 s 约为 0.20.8。4五、实验报告要求1、作出一定条件下 /q 与 q 的关系线，从图中得到其斜率和截距，计算出过滤常数K 和虚拟滤液流量 qe。2、分析不同条件（压力、温度、浓度）等可能带来的影响（本实验建议只作压力影响） ；在条件许可情况下应作正交实验。原始数据记录表格：（一定条件下过滤常数测定）液温： 压力： 滤浆浓度：No hmm S vl ql/m2 ql/m2 /ql.S/m2 备注0 01 1002 1003 1004 1005 1006 1007 100
