国内外液固过滤技术现状.doc

1、当前国内外液固过滤技术现状及可为有色冶金生产的节能减排作贡献的刚性高分子精密微孔过滤技术宋显洪 （13501990836）上海东瓯微孔过滤研究所 （200060）节能减排已成 为我国当前的基本国策。为了能在液固过滤领域贯彻这一要求，作者对当前国内外现有的传统液固过滤技术与最新的膜过滤的基本概况及对节能减排的差距作一简单叙述。特专门分析了工 业生产认为很正常的四种过滤 方法（循环过滤，多 级过滤，真空过滤及错流无滤层过滤）等的能耗状况，指出 这四种过滤方法会造成能耗大幅度增加。最后专门介绍能明显提高产品质量，收率，减低成本，能有效节能减耗的刚性高分子精密微孔过滤技术及其在有色金属生产的成功应用简

2、况。刚性高分子精密微孔过滤，精密 滤饼过滤，精密澄清过滤，循环过滤，多级过滤，错流过滤当前全国各行各业都在贯彻节能减排的基本国策。在各种化工生 产，大量能耗与 污物排放都与液体有关，其中，相当大的能耗与污物排放是由液固非均相分离引起的。欲提高 节能减排效果，只要对液固非均相分离系 统进行正确技术改造，一般均可收到立竿见影功效。为了更好进行正确技改，特对目前国内外液固非均相技 术作一 简单回顾与分析。、 当前国内外液固非均相分离技术的现状：液固非均相分离有两大类：一类以比重差为原理的沉降法；另一类以滤材的毛细孔进行分离的过滤法。沉降法又分重力沉降与离心沉降两类。离心沉降中， “超速叠片式离心机”

3、的分离效率很高，小于 0.5 微米的亚微米级微粒都能高效分离出来，处理能力很大，但机械复杂，动力消耗很大，另外这种机械只能得到浓缩液，无法得到较干的滤饼；另一种离心沉降机械是“卧式螺旋离心机”或“立式螺旋离心机”，可以分出较干的滤饼，但难分离 0.5 微米以下的微粒， 滤液的澄清度 较差，动力消耗也较大，转鼓的磨损较快。重力沉降是最原始的。二百年来，虽有不少改进，如投加絮凝剂与助滤剂，增放斜板或斜管，或利用气浮改善分离。动力消耗普遍很省（除了浓密机需少量动力用于慢速刮泥，气浮需空气动力与刮浮渣的少量动力），其共同缺陷是分离效率很低，细颗粒难高效去除，造成产品质量与收率下降，间接导致能耗与成本增

4、加。液固过滤法是工业生产上最主要的分离手段，主要有两大 类技术，一是 传统的过滤技术，一类是最新的膜过滤技术。在 这两类中间， 还有刚性微孔过滤 技术。1、 传统的过滤技术：所谓传统的过滤技术是指已有一至二百年使用历史的过滤技术。传统过滤技术中，凡属滤饼过滤的，基本是使用柔性 滤布的板框（或厢式）压滤机、管式过滤机，叶片式 过滤机，真空转鼓或叶片式迥转过滤机，水平真空带式过滤机等等。传统过滤技术能长期在工业生产上广泛使用，说明这些技术与装置都基本适应各工业生产对过滤 的基本要求。其中不少 过滤装置还有一些技术突破。如板框（或 厢式）过滤机，材质从原来金属的改用为改性聚丙烯，使防腐性能大为改善。

5、皮膜挤压滤饼 技术的诞生使滤饼干度明 显提高，压干滤饼的能耗又大幅节省（皮膜挤压主要适宜中等可压缩滤饼，不适宜不可压缩滤饼 ，如刚性的颗粒大小均匀的结晶体，也不适宜高度可压缩滤饼 ，如蛋白质等胶粘性物料）。上述 这些使用柔性滤布（或金属滤网）的各类过滤装置有一共同致命伤，过滤效率不高，小于 10 微米的微粒，极易穿滤。即使使用 400 目以上的滤布或滤网， 过滤起动阶段，会有大量细颗粒滤不住。这是国内所有滤饼过滤中最明显的弊病，直接后果是收率下降，排放物增加，因而能耗也增加。传统过滤技术中，凡属澄清过滤的，除了少数采用过滤效率较高的非编 制的无纺布，大多采用分散的深层的颗粒层或纤维层过滤，如石

6、英砂，炭或煤颗粒，塑料微球，纤维束，纤维球等等。无纺布与各种深层过滤，只要规格选择 合适，一般可以做到 过滤效率很高，过滤速度也可以相当快。但每次使用后，反冲洗再生会产生数量相当大的“ 洗清污浊液”，除非有专门的污浊物过滤器，否则会造成很严重的环境污染。除了上述的澄清 过滤技术 ，如 处理规模不大，还有许多企业使用整体型的烛式滤芯，如喷 融滤芯， 绕线滤芯，粘结滤芯等，过滤效率一般都相当高，但均属一次性使用，一遇堵塞，就废弃。这种短寿命的滤芯应属高能耗与高物耗的技术，与当前节能减排要求背道而驰。2、 最新的微孔膜技术：最新的微孔膜技术，国外已有六十多年 历史，我国引 进与自己开 发也已有四十多

7、年。作为非均相分离的有机与无机微孔膜，其最突出的性能是过滤 精度与过滤效率非常高，能大幅提高产品质量与收率，为节能减排起非常大的作用。用得很广的有机膜，大多制成折叠式滤芯，无法再生，一次性使用，使用成本非常高。如处理含固量多的料液，有机膜很难适应，只有无机膜可以运行，但只作错 流的固体增稠浓缩。其最大特点可用于过滤固体颗粒极细的料液。在传统过滤与最新的微孔膜之间还有一类刚性微孔过滤技术。许多学者把这一类也称之为膜过滤。刚性微孔滤材有 烧结，粘 结，及垫片等几种。目前应用最多的是刚性烧结微孔滤材。烧结类又分为金属类，无机类与高分子类。金属类出现至今已有 100 多年。无机类至今已有 130 多年

8、，高分子类至今只有四十年。所有刚性微孔 滤材，无论烧结的、粘结的或垫片的，其过滤精度，过滤效率介于传统过滤技术与微孔膜之 间。既可用于滤饼过滤，也可用于澄清过滤。所有刚性微孔滤 材中，只有 烧结类质量最稳定，粘结类与垫片类都没有大规模应用。三种烧结类刚性微孔滤 材各有特点。金属与无机 类的耐 热性能非常优异。高分子类对绝大多数化学物质的防腐性能非常突出。 这三种烧结滤材，如果微孔孔径很小，其材 质又是是亲水的，利用毛细孔强力吸水性能，对一些憎水的细颗粒 滤饼能起到毛细脱水作用，可大大节省脱水能耗。即使过滤亲 水的颗粒，只要固体 颗粒不太 细，滤饼层的毛细吸力小于滤材毛细孔的毛细吸力，也有毛细

9、脱水作用。目前国内外使用陶瓷真空盘式过滤机，其滤饼脱水作用就是利用毛细脱水原理。国内外曾于八十年代开发过带式毛细过滤机，其能耗相当低，但是由于毛细滤带的制造技术与应用技术开发不足，滤带 的寿命很低， 该技术至今还 无法推广。、 几种经典的过滤方法的能耗分析：为了在液固过滤领域能真正落实“节能减排”的国策，在上面初步浏览了国内外生产上现有的各种滤材的特点后，再进 一步解剖几种经典的过滤方法，了解这几种广泛采用的过滤方法是否符合“节 能减排” 精神。1、 循环过滤：过滤一起动，如 滤液不清，往往将 滤液再回到原料液 储缶内，进行循环过滤。为了防止滤液出口管道内可能存在的固体异物对滤液的污染，过滤起

10、动后， 进行 1 至 2 分钟时间的循环过滤，这一般是正常操作。但目前国内大部分企业所用的滤材基本都是滤布或滤网等孔径较大的滤材，过滤起 动后， 细颗粒大量穿漏，需长时间循环，有的不小于半小时，甚至超过 1 小时，待滤材表面滤饼层 增厚， 滤饼层毛细孔径变 小，利用厚滤饼层进行过滤，才将滤液逐渐变清。除非料液中的细颗粒太细，找不到 过滤精度更高的滤材将 这些细颗粒完全截滤，才不得不采取这种循环过滤的无奈之举，对大部分“ 体积平均粒径”1 微米以上的物料，根本不需要这种循环过滤方式。因为现有的 滤材对 1 微米以上的颗粒能一次截 滤。循 环过滤所耗的能源完全可以说是多余的能耗。循环过滤的能耗究竟

11、是多少，以下作一个大概计算。假如采用能耗最低的离心泵加压过滤，其能耗按以下公式计算：N= （KW）（1）102HQP上式中： 料液密度 （Kg/m3）H液体循环过滤时泵压 （m）Q循环过滤的 滤液流量 （m3/s）离心泵效率， 对大型离心泵 =0.8如果对一个企业某一个过滤岗位，去 计算其循环过滤的多余能耗，可能数值不大。如果把一个大型企业内所有过滤岗位，或把一个行 业内所有过滤岗 位的循环过滤都积累起来， 则就相当大。例如，如一个大型企业，其累计循环量为 1 m3/s（即每小时有 3600m3）。每天累计循环时间为 6 小时，过滤压差为 20m（0.2Mpa），按式（ 1）计算，其全年多耗电

12、 48 万多千瓦。如果全国有一千家这样企业，全国每年就多耗四 亿八千五百多万度 电。 这是一笔相当大的多余能耗。我国大型化工，冶金与矿山，这样大型企业何止一千家。为了节省这些多耗的能耗，应 尽量选用最佳滤材与最合适的操作工 艺，把循 环过滤取消或减少至 1 分钟之内，以节省大批量的能耗。2、 多级过滤：对某些滤液质量要求很高的部门，如 药品，食品，微电子等，为了确保产品质量万无一失，需要多道防线，因此，就设多级过滤。 现在问题是国内许多企业 把这种多级过滤扩大到含固量多的滤饼过滤。出发点是先用一级粗级过滤，将绝大部分粗固体先 滤掉，剩下极少量细小固体再复滤一下，既可确保滤液质量与过滤效率，又能

13、以较 小的 过滤面积处理更大量的固体。殊不知，这种不了解液固过滤基本性能的作法，不仅不能达到原先 设想的效果，往往适得其反，弄巧成拙。作者已遇到相当多的案例，本来一台过滤机过滤 一种物料，其过滤精度与处理量都能满足，只是由于原料液中含固量多，每天卸滤饼次数也多些。为了减少卸滤饼的次数，就想在该过滤机前增加一台预处理机，有的用沉降，有的用离心机，有的用板框压滤机或带式真空过滤机。这些预处理机可以做到将 95%甚至 99%固体先去掉，剩下含固量 5%甚至 1%的料液再用原来先 进的 过滤机，既确保 滤液质量，又大大减少卸滤饼的次数。但结果往往不是改善操作，反而使整个过滤操作恶化。原来一台滤 速 满

14、意的过滤机，其滤速会大幅下降，甚至无法过滤。 为什么造成这种局面，以 过滤理论分析，就容易明白。过滤的平均滤速可按下式计算：W=3600 （2）219.6 RmPRmctctt式中：W：平均滤速 （m3/m2h）Rm：滤材阻力 （1/m）P：过滤压差 （Kg/m2）：滤液粘度 （Ns/m2）t：过滤时间 （s）：滤饼层平均比阻 （1/m2）c：料液中固体滤饼的体积浓度 （）当 Rm，P，t 不变时，W 仅与“ c”有关。如果有预处理机，c 可大幅减少，如 不变，A则 W 当然会增加。 现在问题，当 c 减少时， 会不会增加？当 c 减少后，粗颗粒都被去除了，剩下都是最细的微粒，由细微粒组成的滤

15、饼，其比阻会大幅增加。这可从以下理论可知。根据过滤理论体系中的 KozenyCarman 方程，各种粉粒堆积层的比阻按下式计算：= （3）0231JS式中：J与颗粒层中固体颗粒的形状有关的系数S0颗粒层的比表面积 （m2/m3）颗粒层的孔隙率 （）作者早在三十多年前将式（3）用以下式（4）、式（ 5）与式（6）作了数学修改= 1 （4）Br式中：r颗粒层中固体颗粒的真密度 （g/cm3）B颗粒层中固体颗粒的堆 积密度 （g/cm3）S0= （5）Ad式中：d0颗粒层中颗粒的平均粒径 （m）A系数，同颗粒层中颗粒的球形度有关。假如颗粒为球形，A=6，对非球形颗粒S0= （6）06d式中：颗粒层中

16、颗粒的球形度将式（4）与（6）代入式（3），则 成为：= （7）2230JrBd令 K= 与颗粒有关的系数236则式（7）成为：= K （8）023rBd颗粒的平均粒径 d0 也与颗粒堆积密度 B 密切相关， d0 减少，B 必定增加。究竟互相关系如何：目前只知道 B 与颗粒粒径分布规律相关，也与颗粒球形度 有关。假如 颗粒是均匀的，互相关系比较简单，如果 颗粒不均匀，既与分散度有关，堆 积密度 还与过滤时过滤压差也有关。B 与 d0 之间 关系相当复杂，但 B 与 d0 至少可为一次方反比关系。现按式（8）进行计算，假如有预处 理机，料液固体 颗粒减少了 99%，剩下只有原来的1%，c 成二

17、次方减少，假如 颗粒平均粒径 d0 只有原来的 1/4（如原 d0为 1.5m，经过预处理后 d0为为 0.375m），又假 设 B 与 d0 一次方成反比，按式（ 8）计 算， 会增加 16384 倍，c 只有原来 1%，c也增加近 164 倍。按式（2）计算， 经预处理机去除 99%以后，平均滤速只有未去除前的 1/12.8，即只有原来滤速的 7.8%，如果 d0 只有原来的 1/5，即从 1.5m减至0.3m，会增至原来的 78125 倍，c 也增加 781 倍，平均 滤速就只有原来的 1/28，即只有原来滤速的 3.57%，几乎无法过滤。因此，对含固量多的物料，采用简单的多级过滤是得不

18、偿失，会导致能耗大幅增加。如何既可减少卸滤饼次数，又不会大幅减少 滤速。可以有 专门 措施，本文限于篇幅不再叙述。3、 真空过滤：目前真空过滤在工业生产应用非常普遍，尤其 连续式真空 过滤，如真空 转鼓式，真空迥转叶片式，水平带式真空过滤 等，均是国内外已 应用一百多年的 经典式过滤装置；间隙式真空管式，或真空叶片式过滤机 应用也很普遍。尽管真空 过滤绝 大部分使用滤布，细颗粒大量穿漏，但对大部分 10m以上微粒是一种 处理方便，生 产能力大的 实用装置。长期以来，人们只考虑这几类过滤机很耐用，除了考 虑到真空过滤不密闭 ，环境可能对产品有污染或料液对环境有污染等问题，很少有人注意到真空 过滤

19、的能耗问题 。与加压过滤相比，真空过滤的能耗大得多，处理同一物料，达到同一效果，加压过滤只需一种能耗，用于将固液分离，并将滤饼压干，而真空需三项能耗，其中一项与加压过滤一样，用于固液分离与滤饼压干能耗，加压与真空能耗数值也几乎一 样， （因为分离效果基本相同，虽然二者压差不同）。真空过滤另二项能耗是用于将与 滤液的体积相同的空气从真空滤液容器中抽出并压缩到大气状态，并排到大气中去。真空过滤的真空度往往小于 0.01Mpa，一般为 0.005Mpa，大气压为 0.1Mpa，空气压缩比一般达到 20，该二项能耗比真空过滤本身能耗大。这种多余高能耗不是真空 过滤的固有缺陷，而是 长 期以来，国内外真

20、空过滤的设计者所选用的真空泵不合理所导致的。 这种真空泵都是气体 压缩式， 压缩比很大，以致能耗很高。真空过滤的能耗按以下方式计算：、1、 固液分离的本身能耗：这一项能耗不高，可按式（ 1）计 算。式中 Q 可按式（2）的 W 计算，只是将 m3/h 换算成 m3/s，将P 换算成 H，即将 Kg/m2 换算成 m 即可计算。、2、 将盛滤液的真空容器从大气状态抽至真空过滤所需的真空度时所消耗的功率。、3、 在真空过滤状态下，将与 滤液等体积的真空容器内的空气抽吸并 压缩至大气压，排到大气外所消耗的能耗。按气体单级绝热压缩功率计算，抽真空并 压缩所需功率计 算式如下：N=1.634 P1 V1

21、 （9）21()KP式中：N真空泵所消耗理论功率 （KW）P1真空过滤器过滤时所维持的真空度 （Mpa）P2大气压，为 0.1 （Mpa）V1真空过滤被抽吸的气体体 积，等于每小时真空过滤时所过滤的滤液体积（m 3/h）K绝热指数，对空气 K=1.4上面第二项所消耗的功率是将真空滤液容器内气体从大气压 P2 抽至真空度 P1 所消耗的功率的总和。因为 P1 是变化的， 应将式（9）进行积分计算。经过积分，最后得到第二项能耗 计算式为：N2=1.634V111 222 1KKKPP （KW）（10）第三项能耗，直接按式（9）进行 计算。对于空气，K=1.4，则式（9）成为：N3= 5.72 P1

22、 V1 0.2861（KW）（11）式（10）则成为：N2= 5.72 V1 22 211 10.86.740.583PP （KW）（12）现按式（11）与（12）对第三项能耗与第二项能耗进行计算。如果每小时平均过滤滤速为60（m3/h）。真空度为 0.005Mpa，压缩比为 20，按式（12）计算， （假设真空泵的效率为 0.75）N2= 2.8 （KW/h）按式（1）计算，第三项能耗N3= 3.1 （KW/h）这两项能耗相加为 5.9KW/h，每天 141.6KW，全年（330 天计）为 4.67 万 KW。全国这种真空过滤机至少有一万台以上。 则每年多耗功率为 4.67 亿 度电。第一项

23、能耗如按式（1）计算（假设 H=9.5m，Q=60m3/h=0.017m3/s，=0.75）。计算结果：N1=2.1KWN=N1+N2+N3=8KWN1为有效过滤能耗，只占总能耗 26.3%，其余 73.7%的能耗为非有效能耗。通过改进真空泵的结构；可以减少甚至基本消除这种无效能耗。4、 错流过滤：为了提高滤饼过滤的滤速，过滤 学者首先想到是减少滤饼层 的阻力这一技术路线。 滤饼过滤时，过滤的总阻力是由滤材阻力与滤饼层阻力两部分 组成。 传统过滤理论认为，滤材阻力是不变的，滤饼层阻力却是随滤饼层增厚而增加，如在过滤过 程中，不让形成滤饼，则过滤可一直保持最大滤速。此愿望当然好， 问题是如何使之

24、不形成滤饼层？于是国外学者想出利用过滤料浆在滤材表面高速流动，用高速的动能将已形成的滤饼层及时冲走，以此达到无滤层过滤。此方法被称之“错流 过滤”或者“十字流过滤”。“错流过滤”主要用于液体中的固体颗粒相当细的物料，这些细颗粒如形成滤饼，其比阻相当大的。由于颗粒很细， 细颗粒与滤材表面的结合力往往很大。 为了能将这些细颗粒层及时冲刷掉，料浆在滤材表面的线速度必须很高，一般为 2-10m/s，愈细，线速度要愈大，否 则细颗粒难冲走。料浆的高速流动要消耗相当大能量。 这些能耗中只有滤材表面的高速液流的能耗是有效能耗，其他部分的高速液流的能耗均是无效能耗。错流过滤这种液流方式最早是用于液相均相分离的

25、超滤、纳滤与反渗透等膜技术的操作中，为防止膜附近的浓差极化而采取的措施。由于料液中没有固体 颗粒，膜之间的空间可以相当小，这种均相膜的无效能耗也相当小。而在液体非均相过滤 中，由于有大量固体细颗粒存在，膜的空间不可能很小，不然膜空间极易被浓缩后的料 浆 中的固体颗粒所堵塞。正因为这一原因，目前非均相的错流过滤的滤膜很难制成卷膜式， 绝 大部分为管束式。对管束型错流过滤器，其每单 位滤管内孔容积所具有的过滤 面积=4/d （d-滤管内孔直径）。如果内孔直径为 4mm，则每 1m3 的孔容积可具有 1000m2 的过滤面积，国内 还有单位准备开发内孔直径为 2mm 的滤管。每 1m3 的内孔容积最

26、大可具有 2000m2 的过滤面积。 这两种管束型过滤器可谓结构非常紧凑，占地面积非常小。但是结构小巧，并不代表能源消耗省。对内孔直径为 4mm 滤管，如果管 长做到 1 米，一台 过滤面积为 50m2 过滤器，就需 3979 根过滤管，其内孔截面积为 0.05m2，为了保持无滤层滤速，如取料液在滤管内的平均速度为6m/s，其循 环流量 为 0.3m3/s，即 为 1080m3/h。假如 滤器内料液进出口压差为 0.1Mpa，其循环的理论能耗按式（1）计算为 29.4KW，如果 泵效率为 0.8，则真正能耗 为 36.8KW，每天883KW，每年 29 万多 KW。如果内孔直径为 2mm 的滤

27、管开发成功，这种滤管制成长管很困难，比较有把握只能制成 0.5m。对一台 50m2 的过滤器，需要 7958 根滤管，内孔截面积为 0.025m2，由于内孔太细，为保无滤层过滤，需循环速度为 10m/s，每秒循 环量 0.25m3/s，即 900m3/h。滤器内滤管两端压差可达到 0.13Mpa。按式（ 1）计算，其理 论上循环能耗为 32KW，如泵的效率为 0.8，则实际能耗达 40KW，每天 960KW，每年近 32 万 KW。以上估算的只是循环能耗。为 完成过滤， 还需要过滤能耗。对一台过滤面积为 50m2 的错流式过滤器。如过滤极细的固体微粒，其最大的滤速也只有 1（m3/m2h），亦

28、即 总过滤滤速也只有 50m3/h（=0.014m3/s），如 过滤压差为 0.1Mpa，其理论 能耗只有 1.37KW，假如泵的效率为 0.8，实际能耗只有 1.7KW。同循 环能耗相比，过滤本身能耗小得多。目前国内已有不少无机膜的错流过滤器，其过滤效率非常高，是一类减排的极好 滤 器，但是能耗极高。由于 滤孔内径比较粗，其实际循环能耗比上面估算的还要高。因此，从 节 能要求看，这种滤器却是耗能很严重的装置。、 能有效进行节能减排的刚性高分子精密微孔过滤技术。刚性高分子精密微孔过滤技术是作者四十二年前开始研制，后与 东瓯微孔过滤公司合作共同研发形成的新过滤技术。在国内工 业生产开始初步推广，

29、至今也已有三十二年。本技术的核心是刚性高分子烧结微孔滤材，其次是 满足不同物料不同 过滤要求而开发的不同结构的微孔过滤机。经过三十多年持续不断的开发与推广应用，表明，只要料液过滤温度不超过 100（包括反吹卸滤饼与反吹再生时滤材温度也不超过 100），只要物料不属强氧化剂，本技 术可适合工业生产上绝大多数物料，是一种即 节能又减排的新型液固 过滤技术。、 突出性能：本技术是一种“三高，一低，二方便 ”（高过滤精度，高过滤效率，高寿命，低成本，卸滤饼方便，再生方便）的国内自主开发的过滤技术。、1、 高过滤精度与高过滤效率：可 100%滤住的最小粒径，目前为 0.3m。对不同粒度组成的混合颗粒，如

30、果其“ 个数 d10”，为 45-200 纳米， （表明按颗粒数计，有 10%的颗粒为45-200 纳米）， “体积 d10”0.6-1m（表明按总数重量为 10%的颗粒小于 0.6-1m），这些颗粒也几乎 100%被过滤住。由于过滤精度与过滤效率很高，对绝大部分物料，不需要循环过滤；、2、 除非长时间与强氧化剂接触，或 长期过滤温度与高压 气体反吹温度接近 100，在其他任何条件下，本技术的滤管的使用寿命都 远超过滤布，一般都达到一年至二年以上，而滤布通常不超过三个月。微孔 过滤机的寿命更长， 钢制过滤 机都使用十五年以上，不锈钢都可使用三十年，因此本技 术是一高寿命的技术；、3、 由于高分

31、子烧结微孔滤材与微孔过滤机的使用寿命长，价格又不高，占地面积较小，动力消耗较省（大多为加压过滤），操作相当 简便，如果是手工操作，所需操作很少（操作只是开阀门），如果是自控操作，装置也比较简单（只是简单的程序控制）。由于物耗，能耗与工资支出较少，因而本技 术的成本相当低；、4、 本技术的滤材是刚性，抗拉 强度不低， 对于微孔滤管，均可用 0.6Mpa 的压缩气体快速反吹法，能将所有过滤管外面 较干的滤饼在最短时间迅速吹下，通过过滤机底部打开的大底盖，落到过滤机外面。利用夹带水的压缩气体快速反吹，就可将已堵在滤管毛细孔表层与表面的残余微粒反吹清洗出来，使滤材达到高效再生目的。由于滤材能耐压缩气体

32、反吹与再生，对所有 过滤机最头痛的卸滤饼与滤 材再生这两步操作既高效又简便。、 其他特点：、1、 既可用于含固量多的液体精密滤饼过滤，也可用于含固量很少的液体精密澄清 过滤；、2、 除了强氧化剂（98%以上的硫酸，40%以上的硝酸及其他 强氧化剂外），只要温度不超过 90，可耐绝大部分有机溶剂，可耐各种无机酸，有机酸，各种碱与各种盐溶液；、3、 所有精密微孔过滤机都是密闭的， 过滤时气味不外逸，生产环境比较安全；、4、 已开发出多种结构的过滤机，适宜不同要求； 还可根据用 户的需要进行结构的特殊设计。、 刚性高分子烧结微孔滤材为什么具有“ 三高一低二方便”的特性：从本文前几部分的叙述已知，目前

33、国内已有的传统过滤技 术， 绝大部分都存在一些与“节能减排”的要求不相符合的特性。即使最新的膜技术，虽 然过滤效率很高，减排性能很好，但能耗却大幅增加。而刚性高分子微孔 过滤技术减排效果好，能耗又比较低。同是刚性烧结微孔滤材的金属类与无机类却没有“三高一低二方便”这样全面的性能，他们往往只有过滤精度与过滤效率及耐温好这三项优异性能，其他方面并不具备。 为什么刚性高分子烧结滤材却有如此多的优异性能？这可从过滤机理， ，高分子 滤材的本体机械特性与高分子 滤材的化学性能方面找到答案。、1、 过滤机理的特色：所有滤材的过滤的微观原理基本以筛滤与吸附这两作用机理为主，伴随这吸附机理还有架桥与阻截等原理

34、。小孔过滤大颗粒，依靠筛滤：见图 1孔颗粒图 1大孔过滤小颗粒，依靠吸附：见图 2孔颗粒图 2如果孔的直径较小，吸附颗粒就易架 桥， 见图 3孔颗粒图 3如果孔道是弯曲的，颗粒易在 转角处被吸附阻截， 见图 4颗粒孔图 4所有滤布，滤网，最新无机或有机微孔膜，在过滤起动阶段，过滤行为都是筛滤。所有孔径大的滤材（如分散颗粒层，分散 纤维层， 喷融滤芯，绕线滤芯与垫片式滤芯等，过滤启动阶段基本都是吸附。如果孔径比固体颗粒大得多，吸附往往 发 生在深层。待筛滤与吸附的固体颗粒愈来愈多。表面滤饼愈来愈厚，或深层孔隙中吸附的固体愈来愈多 时，则架桥、阻截及筛滤等几种作用机理都会同时发生。所有刚性烧结微体

35、基本上都由粉末堆积层通过烧结法制成。粉末本身都比较细。所形成的毛细孔径一般都比所有分散型或粘结型的滤材的毛细孔小，也比编制的滤布孔径小。再加上所有烧结粉体经过一定高温加热处理，粉体表面物性均有一定变化。物性的 变化使之对细小颗粒容易吸附，毛细孔径较 小，使吸附作用很快就伴生出架桥功能与阻截功能。作者作过系统研究发现，滤材的毛 细孔平均孔径 dm 与被过滤固体颗粒的平均粒径 ds如符合以下关系式。就很容易形成吸附与架桥作用同时发 生。（12）lndmSWABs式中s滤材的厚度由式（12）可见，dm/ds 同滤材厚度s， 滤液粘度 ，滤液的平均线速度 w 及滤材的平均孔隙率 有关，式中 A、B 是

36、与料液中固体与 滤材表面特性及液体物化性能有关的系数，需通过实验测定。只要 dm/ds 符合上式，整个滤材毛细孔壁吸附的固体颗粒就很快沿毛 细孔断面互相架桥，架桥的颗粒群一旦占据毛 细孔道中，以后的极 细颗粒的 过滤机理主要依靠已架桥的颗粒群中的毛细孔的吸附，架桥，阻截等的作用，它可以过滤比滤材毛细孔径小很多的极细的颗粒（如上面已指出可滤住部分几十纳米的细颗粒，毛 细孔道 虽被架桥颗粒群占据，但其中仍有相当多更小毛细孔，颗粒群的孔隙率又很高，过滤阻力仍 较小，因而所有刚性烧结滤材都能做到过滤效率高（与滤布、滤 网及各种大孔径整体型滤芯比），而能耗又不大（与各种微孔膜比）。只要过滤起动时滤速 w

37、（或起 动时过滤压差）控制在一定的数值内，就可将毛细孔内的吸附与架桥发生在毛细孔的孔口。 这样就可使反吹再生效率大大提高。这是本技术能“ 三高一低二方便”的主要技术原因。、2、 滤材的微弹性特色：三种刚性烧结微孔滤材中，金属的与无机的早在 100 至 130 年前就已生产与应用。国外几本过滤专著一致认为，这些 滤材的过滤精度与过滤效率很高，滤液质量都特别好，但有一致命伤，滤材极易被堵塞，难再生。刚性高分子烧结滤材的工业应用已有三十多年。给绝大多数用户的总体印象是，不仅过滤 精度与过滤效率高，堵塞后容易反吹再生，反吹操作相当简便。为什么高分子的会比金属的与无机的有如此明 显差 别？这主要由于高分

38、子烧结滤孔体不是完全刚性，而是具有微 弹性的亚刚性体。金属的与无机的烧结微孔体的弹性模数为 104（Mpa）数量，而高分子的只有 102（Mpa）数量，在同一压力作用下，金属与无机的变形量比高分子的 变形量小 102 数量级。经计算与实测表明，用 0.6Mpa 压力反吹，内径 20mm，壁厚 9mm 的高分子 烧结管的变形量为 0.1-0.2mm。金属的与无机的弹性模数太大，不到 0.1-0.2 微米，几乎无变形。高分子微孔体在反吹时的微量变形对其抗堵塞的再生效率起到关键作用。由于刚性微孔滤材的表面毛细孔径大小是呈正态或偏态分布。所有固体颗粒也是呈正态或偏态分布。每次过滤，如某些固体颗粒接触到

39、具有相同尺寸的毛 细孔径 时，就会 发生完全堵塞，一个颗粒就会把该毛细孔的通道完全堵死， 见图 5。孔颗粒图 5当带水的压力气体进行反吹时，该堵死的孔就无法通气与水，气水流就偏向周围能喷流的孔道，见图 6。此喷流的孔道中由于吸附与架桥的颗粒群就被气水流反吹冲出，见图 7。而死孔由于孔道无法流通，颗粒无法冲出。随过滤次数增多，死孔会逐渐增加，死孔的孔尺寸会从小孔向大孔发展。图 6图 7如果该微孔体有微弹性，在反吹的气水流作用下，完全堵塞的孔道由于微弹而部分扩大，见图 8。孔道产生微量的间隙，气水流从间隙向外喷流，就易将完全堵塞的颗粒被带出毛细孔口，见图 9。死孔就变为活孔。 这就是高分子滤材不易

40、堵塞，而其他刚性烧结滤材料易堵塞难再生的主要原因。图 8图 9、3、 高分子烧结滤材料的化学性能的特色：刚性高分子烧结微孔滤材能在我国工业生产大规模应用，除了过滤精度与过滤效率高，易再生等，还有另一大原因是其化学性能非常 优异。 该滤材的基体是乙 烯基高分子，除了强氧化剂，长期使用温度不超过 100，反吹 时，滤材温度不要超过 100，他可耐任何无机与有机酸，碱、盐及有机溶剂。金属的与无机的都不具备这一突出性能，虽然后两者耐温都很高。高分子不易被堵塞，再生效率高，但每次再生效率不可能 100%，随 过滤次数增加，最后仍会被堵塞。已完全堵塞的高分子滤材需要化学液体再生，其再生原理是对堵塞物进行溶

41、解，降解，或破坏堵塞物与滤材界面的 结合力。 经过化学高效再生后，可大幅延长滤材使用寿命，大部分滤材至少使用三年，不少用 户都超过六年。除了以上三大特色外，金属类烧结 微孔体耐无机酸性能相当差，价格又非常贵；无机类烧结微孔体耐碱性能较低，又重又脆，易破碎，安装极不方便。高分子类微孔体又轻，安装比较方便。因此高分子类烧结微孔 滤材在工业生产上才获得大 规模应用。、 刚性高分子精密微孔过滤技术在有色金属生产上的应用：国外至今除了少量生产本技术中某种滤材（如微孔 PE），少量用于仪表的气体过滤或用于复印机等油墨过滤、笔尖过滤 等局部领域外，没有我 们这 么大规模用于很难滤的工业生产上的液固过滤领域。

42、经过四十多年不停的开 发，三十年的推广应用，现在本技术的硬件与软件日趋成熟，已在化工、制药 、食品、冶金、采油、矿山及环保等领域获得推广。凡是严格按照本技术特点进行售前试验， 计算， 选型，制造，安装与操作的企业都能获得明显经济效益，社会效益与环境效益。许多成功 应用的企业甚至把本技术 装置作为秘密武器保护起来，防止同行模仿。本技术的过滤精度与过滤效率比目前广泛使用的传统的过滤技术，具有明显减排降耗效果。所用的能耗只用于过滤 分离本身能耗，没有循 环过滤 ，多级过滤，真空过滤与错流过滤等过滤方法所必需的外加多余能耗。能耗相当低，具有明显节能效果。因此本技术完全适应国内节能减排要求，可明显 提高

43、产品质量，收率，减低成本，减低能耗与物耗，改善环境。作者已在另一篇文章“可有效进行节能减排的自主创新的液体高效过滤技术”中比较详细介绍了已在国内十三个领域中的应用情况，下面只 简单罗 列有色工业生产上的应用简况：、 液体溶液的精密澄清过滤上的应用：、1、 硫酸镍溶液的精密澄清过滤；、2、 硫酸钴溶液的精密澄清过滤；、3、 硫酸铈溶液的精密澄清过滤；、4、 硫酸铝溶液的精密澄清过滤。还有在有色工业生产上用于一些辅料原料（如碳酸铵，氯化 钡，硫酸与 纯碱等）的精密过滤。、 已用于各种超细的固体产品的液体精密滤饼过滤：、1、 白钨细结晶体的过滤；、2、 氢氧化钽，氢氧化铌的精密 过滤与洗涤；、3、 氢氧化锆的精密过滤与洗涤；、4、 氢氧化亚镍的精密过滤与洗涤；、5、 氢氧化钛的精密过滤与洗涤；、6、 氢氧化钴的精密过滤与洗涤；、7、 氢氧化铝的精密过滤与洗涤；、8、 碳酸镍的精密过滤；、9、 碳酸钴的精密过滤；、10、 草酸镍的精密过滤；、11、 超细银粉的精密过滤；、12、 钛酸钾晶须的精密过滤与洗涤；、13、 硫酸钡的精密过滤与洗涤。、 从排放母液或废水中回收超细金属化合物：、1、 五氧化二钒微粒的回收过滤；、2、 超细二氧化钛细微粒的回收过滤；、3、 氢氧化镍的回收过滤；、4、 氢氧化铜的回收过滤；、5、 四氧化三铅的回收过滤；、6、 四氧化三铁的回收过滤。