1、固液分离过程中过滤介质的 选择与应用 天津大学 天津大学 谭 谭 蔚 蔚 教授 教授1. 概述 2. 过滤介质的分类 3. 编织滤布 4. 过滤介质的特性及影响因素 5. 机织过滤介质的堵塞 6. 过滤介质的选择1. 概述 过滤介质的主要作用是用最少的能量消耗将固 体微粒从流动的流体中分离出来。过滤介质通常 分为 （a）用来回收有用的固体产物； （b）用来澄清液体，例如在水的澄清中用砂砾堆积 的深层床。 在（a）中人们尝试用可回收的形式形成表面沉积 物。当然不能将某种过滤介质描述为属于（a）或 者（b）类，而是通过表面沉积层和过滤介质孔隙 内部所捕捉的固体颗粒兼有的共同作用达到分离 要求。成功
2、的过滤操作很大程度上取决于选择合 适的过滤介质。在当前发展阶段，尽管在过滤介质的性能 和选择方面已经有大量的技术信息，但过滤介 质还是要依靠对固液混合物的一些实验来选 择。 实验中工艺条件的很小变化都可能对结果 产生很大影响。由于过滤介质多种多样造成选 择过滤介质的工作非常困难。仅依靠对颗粒的 测定很难确定哪一种过滤介质最适合该分离操 作。存在问题 滤布选择：习惯性，限于几种常用类型，是否 合适不知道，或大或小 在润滑油白土过滤时均采用两层滤布与滤纸 对新的过滤介质：复合滤布、涂膜滤布、金属 丝网、金属纤维烧结等的性能了解不多，无法 选用 华北制药集团Vc生产中不知道有双层复合滤布 操作条件不
3、合适：使用温度 在润滑油白土过滤时，原来在120时过滤，滤 布发黄，寿命短，后来改为80 操作，滤布寿 命提高一倍。 我国的过滤介质样本大多无与过滤特性 有关的参数。 对于难过滤的、未接触过的物料，无法 选择使用合适的滤布或者过滤介质可有以下优 使用合适的滤布或者过滤介质可有以下优 点： 点： ( ( a) a) 得到纯净滤液，没有因渗漏或穿透过滤介 得到纯净滤液，没有因渗漏或穿透过滤介 质引起颗粒的损失。 质引起颗粒的损失。 (b) (b) 容易卸除滤饼。 容易卸除滤饼。 (c) (c) 经济的过滤时间。 经济的过滤时间。 (d) (d) 不会因过滤介质突然或逐渐的堵塞、延展 不会因过滤介质
4、突然或逐渐的堵塞、延展 和起褶皱等因素引起过滤介质作用恶化。 和起褶皱等因素引起过滤介质作用恶化。 (e) (e) 滤布使用寿命足够长，通过对过滤介质的 滤布使用寿命足够长，通过对过滤介质的 反冲洗可使其再生。 反冲洗可使其再生。2、过滤介质的分类 2.1 2.1 按过滤原理分类 按过滤原理分类 滤饼过滤 滤饼过滤 澄清过滤 澄清过滤2.2 2.2 按材质分类 按材质分类 按过滤介质的材质分为 按过滤介质的材质分为 天然纤维 （如棉、麻、丝等） （如棉、麻、丝等） 合成纤维 （如涤纶、锦纶、丙纶等） （如涤纶、锦纶、丙纶等） 金属、塑料及陶瓷 过滤介质等。 过滤介质等。2.3 按结构分类 活性
5、炭 石榴石 磁铁矿 石英砂 无烟煤 松散性过滤介质 无机滤膜 滤 芯 多孔玻璃 多孔金属 多孔陶瓷 多孔塑料 刚性过滤介质 柔性过滤介质 过滤介质非金属 过滤介质 纸板 非织造布 高分子有机滤膜非金属 过滤介质 非织物类 过滤介质金属 过滤介质织物类 过滤介质金属 过滤介质 不锈钢纤维毡 滤纸 板状滤网 条状滤网 天然纤维织物 合成纤维织物 金属丝编织滤网纺织物 滤布 2 微米 非编织介质 纤维毡 10微米 滤纸 2微米 滤板 0.5微米 刚性多孔介质 陶瓷 1微米 烧结金属 3微米松散固体介质 （纤维、粉末等，1微米） 膜 （高分子有机膜和无机膜） 金属丝网 5微米人们早就注意到可用作过滤介
6、质的材料的 范围很宽，有金属丝布，金属缝隙过滤元 件，金属烧结纤维，陶瓷和浸渍纤维。在 实际应用中，后来在过滤介质选择和分类 上又得到进一步扩展。在过滤组件设计的 结构和材料方面，包括过滤介质方面，范 围更广泛，可用的过滤介质的范围继续扩 展。当过滤介质的制作和组装固定也考虑在内 当过滤介质的制作和组装固定也考虑在内 时，所列出的要求在实际中会更多。届时，密 时，所列出的要求在实际中会更多。届时，密 封性、化学和生物学方面的稳定性、强度、磨 封性、化学和生物学方面的稳定性、强度、磨 损、阻力等因素在设备使用中都要予以考虑。 损、阻力等因素在设备使用中都要予以考虑。 考虑到情况的复杂性，必须认识
7、到，在过滤 考虑到情况的复杂性，必须认识到，在过滤 系统的工艺过程中，同颗粒性质相联系的过滤 系统的工艺过程中，同颗粒性质相联系的过滤 介质的分类极其重要。 介质的分类极其重要。 基于过滤介质的刚性提出了一个分类方 基于过滤介质的刚性提出了一个分类方 法 法 ， ， 该方法的主要特点见表 该方法的主要特点见表 1 1 。 。表 表1 1 过滤介质分类 过滤介质分类 2 绕线或绕纤维的缠绕式 筒式 10 织造滤布 天然或者人工合成纤维 编织织物 100 5 孔板 金属网 金属板 5-25 金属丝缠绕滤管 扇形洗涤元件 金属缝隙过 滤元件 最小截留粒径 （m） 实例 种类可以看到这样的分类只给出了
8、最一般的可用过 可以看到这样的分类只给出了最一般的可用过 滤介质的分类情况。正如后面要详细讨论的，对 滤介质的分类情况。正如后面要详细讨论的，对 表中关于特定过滤介质的最小截留粒径的信息应 表中关于特定过滤介质的最小截留粒径的信息应 有一定的保留。微粒的截留率取决于很多过程变 有一定的保留。微粒的截留率取决于很多过程变 量，并且在实际操作中颗粒的截留率要比表中列 量，并且在实际操作中颗粒的截留率要比表中列 出的最小值要低。所以，颗粒浓度的变化使织造 出的最小值要低。所以，颗粒浓度的变化使织造 物有可能捕获比 物有可能捕获比 10 10 m m 小得多的粒子。 小得多的粒子。 考虑到在滤饼形成的
9、最初阶段中固体颗粒和孔 考虑到在滤饼形成的最初阶段中固体颗粒和孔 的相互作用，得到所处理的颗粒粒径范围信息是 的相互作用，得到所处理的颗粒粒径范围信息是 至关重要的。 至关重要的。织造滤布的结构取决于编织过程中使 织造滤布的结构取决于编织过程中使 用的纱线类型。 用的纱线类型。 纱线有很多种类型： 纱线有很多种类型： 单丝，复丝， 单丝，复丝， 人造短纤维 人造短纤维 纱线的混纺织物。 纱线的混纺织物。 3. 编织滤布按滤布纱线构成分类 单丝 复丝 短纤维按滤布纱线构成分类 单丝滤布按滤布纱线构成分类 复丝滤布按滤布纱线构成分类 短纤维纱滤布这些滤布的纱线是由固体聚合体组成 的（聚丙烯，聚酯，
10、聚酰胺等）。在 织机上，改变经纱线和纬纱线的编织 方式可织出不同结构的滤布。经纱线 是沿着机器或者纵向方向延伸，而纬 纱线则与经纱线成直角。纱线通常是 圆柱形的，但也有用其它形状的纱线 是可用的。 3.1 单丝和复丝图 图 2 2 显示，在 显示，在 单丝滤布 单丝滤布 中经纱线和纬 中经纱线和纬 纱线都是相同直径的，以简单的一 纱线都是相同直径的，以简单的一 根在上一根在下的方法编织。这种 根在上一根在下的方法编织。这种 滤布的孔径范围很宽，从 滤布的孔径范围很宽，从 5000 5000 m m 至大约 至大约 30 30 m m ， ， 孔径的下限由编织 孔径的下限由编织 过程中所用纤维的
11、直径决定。由于 过程中所用纤维的直径决定。由于 这种滤布有开放的孔结构，使其具 这种滤布有开放的孔结构，使其具 有流动阻力低的特性，在许多通量 有流动阻力低的特性，在许多通量 要求较高的场合已经得到应用，如 要求较高的场合已经得到应用，如 油、染料和水的过滤以及筛分。 油、染料和水的过滤以及筛分。 这 这 种滤布很容易通过反冲洗来清洗 种滤布很容易通过反冲洗来清洗 。 。平纹 2/2斜纹 8浮1沉锻纹 图4 单复丝织造滤布的编织方式图 图 2 2 中列举了一些可用作滤布的织物。 中列举了一些可用作滤布的织物。 图2 典型的织造滤布 （a）平纹单丝滤布；（b）反平纹荷兰织法(Reverse-pl
12、ain-dutch)单丝滤布； （c）斜纹单丝滤布；（d）平纹长丝复丝滤布织物的表面可以用精整加工加以 织物的表面可以用精整加工加以 修饰， 修饰， 包括热处理和砑光等 包括热处理和砑光等 ， ，它们可 以达到或改变滤布正面的光滑程度， 以改善卸除滤饼的能力；或改善滤布 对固体颗粒的保持性；通过热定形， 可以提高化纤滤布的结构稳定性。经过砑光处理后的滤布纱线间的形状为喇叭 状(见图所示)，排液通畅，固体颗粒不会被卡堵，滤布表 面光滑，滤饼易剥落，可减少滤布的清 洗与再生；纱线间距离缩小，拦截效果 明显提高，同时由于砑光是在加热加压 下进行的，所以经砑光处理后的滤布其 结构稳定性更好。表面砑光处
13、理对单丝 滤布影响最有效，也只有单丝滤布才能 始终保持其表面砑光的效果。但这些织物的质量非常轻而且如果直接用 但这些织物的质量非常轻而且如果直接用 在加压过滤中很容易就被损坏。因此使 在加压过滤中很容易就被损坏。因此使 用这种滤布时需权衡其高生产量和易于 用这种滤布时需权衡其高生产量和易于 清洗的优点及易损坏的特性。 清洗的优点及易损坏的特性。 现代的发 现代的发 展趋势是由细的和粗的单丝生产复合滤 展趋势是由细的和粗的单丝生产复合滤 布。 布。复合滤布由 粗纤维织成的下层起到支撑的作用，并有助 于排水和促使滤布附着或压紧在过滤面上； 其表层具有良好的卸饼性能和抗堵塞性能。 实际上这种滤布是仿
14、照顶层过滤滤布被 一个辅助滤布支撑的复合情况设计的。双层复合滤布优点： 双层复合滤布优点： 厚度薄，颗粒不易塞在孔隙 厚度薄，颗粒不易塞在孔隙 内，避免滤网堵塞，引起过滤 内，避免滤网堵塞，引起过滤 失效 失效 断裂、抗拉有优势 断裂、抗拉有优势 抗弯曲的能力，避免带滤机上 抗弯曲的能力，避免带滤机上 起皱折，允许操作条件有波 起皱折，允许操作条件有波 动 动 。 。 离心机、盘式、转鼓，一般两 离心机、盘式、转鼓，一般两 层，可代替。 层，可代替。双层复合滤布： 双层复合滤布： 支撑与分离层分开，可有单独的性 支撑与分离层分开，可有单独的性 能要求，带式真空过滤机的滤布反面 能要求，带式真空
15、过滤机的滤布反面 易磨损 易磨损 小于 小于 0.2 0.2 mm mm 厚的滤布应加支撑层，有 厚的滤布应加支撑层，有 利于滤液横向流动，有效过滤面积 利于滤液横向流动，有效过滤面积 例： 例： Vc Vc 生产中古龙酸和 生产中古龙酸和 VcNa VcNa 的分离， 的分离， 双层复合滤布比单层滤布处理量提高 双层复合滤布比单层滤布处理量提高 30% 30%为了生产孔径更细小的滤布， 为了生产孔径更细小的滤布， 可改变编织 可改变编织 方式来改变滤布孔径的大小（和形状） 方式来改变滤布孔径的大小（和形状） 。 。 因而在生产各种斜纹滤布时，采用不同的 因而在生产各种斜纹滤布时，采用不同的
16、编织方法诸如一根在上两根在下，三根在 编织方法诸如一根在上两根在下，三根在 上一根在下，两根在上两根在下，就可以 上一根在下，两根在上两根在下，就可以 制造出不同的过滤滤布 制造出不同的过滤滤布 ，如图 ，如图 4 4 所示。 所示。 这种类型的滤布，比如缎纹滤布，具 这种类型的滤布，比如缎纹滤布，具 有非常平滑的表面以利于卸除滤饼。 有非常平滑的表面以利于卸除滤饼。 滤布中纤维编织方式的改变对流体流 滤布中纤维编织方式的改变对流体流 过织物的影响。 过织物的影响。有趣的是在结构强度高的荷兰织法中经 有趣的是在结构强度高的荷兰织法中经 纱线和纬纱线的直径是不同的。荷兰织法 纱线和纬纱线的直径是
17、不同的。荷兰织法 可在织物中产生 可在织物中产生 两种通道或孔 两种通道或孔 ， ， 一种 一种 是在 是在 表面两平行的纱线间， 表面两平行的纱线间， 第二种 第二种 是在滤布面 是在滤布面 上的三角形孔。这些滤布在分离固体和晶 上的三角形孔。这些滤布在分离固体和晶 体的颗粒时具有极其出色的性能，但很少 体的颗粒时具有极其出色的性能，但很少 在过滤那些粘糊状的可容纳在三角形孔中 在过滤那些粘糊状的可容纳在三角形孔中 的胶体时获得成功。 的胶体时获得成功。 为了提高颗粒的截留率、滤饼的可剥离 为了提高颗粒的截留率、滤饼的可剥离 性和滤液的排出能力，生产商们继续开发 性和滤液的排出能力，生产商们
18、继续开发 新型织物。 新型织物。有一种较新型的紧密斜纹滤布比较适合用 有一种较新型的紧密斜纹滤布比较适合用 于 于 胶体（ 胶体（ Colloidal Colloidal ） ） 的分离 的分离 。因为这种滤 。因为这种滤 布比起平纹滤布或者荷兰织法滤布，其渗 布比起平纹滤布或者荷兰织法滤布，其渗 透性较低，更容易清洗而且经得起大负荷 透性较低，更容易清洗而且经得起大负荷 情况下使用。 情况下使用。 这种过滤介质是双面的 这种过滤介质是双面的 ，缎纹织法产生 ，缎纹织法产生 出上部用于过滤的光滑表面。这个表面可 出上部用于过滤的光滑表面。这个表面可 经砑光得到进一步的改善。这种设计的另 经砑光
19、得到进一步的改善。这种设计的另 一个重要特点是超细颗粒不会被滤布截 一个重要特点是超细颗粒不会被滤布截 留，而是顺着下面漏斗型孔道流出去。有 留，而是顺着下面漏斗型孔道流出去。有 报道指出这种滤布已成功地应用在对 报道指出这种滤布已成功地应用在对 染 染 料、氢氧化物和硬脂酸盐 料、氢氧化物和硬脂酸盐 过滤的高压可变 过滤的高压可变 滤室的厢式压滤机中。 滤室的厢式压滤机中。复丝纱线 复丝纱线 是由许多的精细纱线捻制而成，如 是由许多的精细纱线捻制而成，如 图 图 1d 1d 所示。这些细丝在长度上可以是连续 所示。这些细丝在长度上可以是连续 的也可是很短的（短纤维）。连续地长细 的也可是很短
20、的（短纤维）。连续地长细 丝可以捻的很紧，类似于渗透性为零的单 丝可以捻的很紧，类似于渗透性为零的单 丝。单丝的性能导致其织物也可具有良好 丝。单丝的性能导致其织物也可具有良好 的韧性、强度中等，从而能适用于高压分 的韧性、强度中等，从而能适用于高压分 离操作。 离操作。 人造短纤维 人造短纤维 可以长短不一，制成具有定向的 可以长短不一，制成具有定向的 或非定向性质的纱线。这种纱线具有很高 或非定向性质的纱线。这种纱线具有很高 的微粒截留性，织成的滤布对颗粒的截留 的微粒截留性，织成的滤布对颗粒的截留 性较好，但滤饼的可剥离性很差。 性较好，但滤饼的可剥离性很差。单丝和复丝混织的复合滤布 单
21、丝和复丝混织的复合滤布 的性能 的性能 很适合带式压滤机和大型全自动过 很适合带式压滤机和大型全自动过 滤机的过滤工况。这些过滤机要求 滤机的过滤工况。这些过滤机要求 采用重磅的编织密实的单丝滤布 采用重磅的编织密实的单丝滤布 。 。4.1 4.1 过滤介质的基本性能 过滤介质的基本性能 4. 过滤介质的特性及影响因素滤布的特性 (1) (1) 物理特性：抗拉强度、耐磨性、吸水 物理特性：抗拉强度、耐磨性、吸水 性、使用温度等。仅与构成材质有关 性、使用温度等。仅与构成材质有关 表 6 各种纤维的物理性质(2) (2) 化学特 化学特 性：耐 性：耐 酸、碱和 酸、碱和 抗氧化的 抗氧化的 特
22、性。一 特性。一 般只与材 般只与材 质有关 质有关 , , 而 而 与纺织方 与纺织方 法无关 法无关4.2 过滤介质的过滤性能 （ （ 1 1 ）截留率 ）截留率 ：被截留颗粒量与参与过滤 ：被截留颗粒量与参与过滤 的全部颗粒量之比。截留率表示过滤介 的全部颗粒量之比。截留率表示过滤介 质截留最小颗粒尺寸的能力 质截留最小颗粒尺寸的能力 （ （ 2 2 ）渗透率 ）渗透率 : : 单位时间内通过单位面积 单位时间内通过单位面积 滤布试样的气体量或液体量 滤布试样的气体量或液体量 （ （ 3 3 ）卸饼性能 ）卸饼性能 : : 滤饼脱离滤布的快慢程度 滤饼脱离滤布的快慢程度 （ （ 4 4
23、）再生性能： ）再生性能： 用某种方法清除堵塞滤 用某种方法清除堵塞滤 布孔隙的颗粒，使滤布恢复原有过滤性 布孔隙的颗粒，使滤布恢复原有过滤性 能 能 。 。在加压过滤操作中， 在加压过滤操作中， 滤布是成功与失败的 滤布是成功与失败的 决定因素。 决定因素。 由于过滤操作中所包含的变量 由于过滤操作中所包含的变量 范围很宽，实际上不可能找到一种满足所 范围很宽，实际上不可能找到一种满足所 有分离过程要求的滤布， 有分离过程要求的滤布， 我们通常只有有 我们通常只有有 限的时间来选择一种可接受的过滤介质， 限的时间来选择一种可接受的过滤介质， 也就是这种滤布可能符合大多数要求，但 也就是这种滤
24、布可能符合大多数要求，但 并不满足所有的要求。在这种情况下，如 并不满足所有的要求。在这种情况下，如 果其它的要求（如过滤速度，抗堵塞能力 果其它的要求（如过滤速度，抗堵塞能力 等）可得到最大限度的满足，个别要求 等）可得到最大限度的满足，个别要求 （如滤液澄清度）也许可以被放宽。 （如滤液澄清度）也许可以被放宽。 4.3 影响编织滤布性质的因素编织物的孔越开放，抗堵塞的性能 编织物的孔越开放，抗堵塞的性能 越强，但截留颗粒的能力就越差。 越强，但截留颗粒的能力就越差。 滤布对颗粒的截留性能的排序为： 滤布对颗粒的截留性能的排序为： 单丝滤布 单丝滤布 复丝滤布 复丝滤布 人造短纤维 人造短纤
25、维 滤布。 滤布。 这些信息列于表 这些信息列于表 2 2 ， ， 3 3 和 和 4 4 中，主要包 中，主要包 括纱线性质和编织方式等对过滤过 括纱线性质和编织方式等对过滤过 程中的滤饼可剥离性、生产能力和 程中的滤饼可剥离性、生产能力和 抗堵塞性能等的影响。 抗堵塞性能等的影响。表 表 2 2 按降序排列的纱线种类影响 按降序排列的纱线种类影响 单丝 单丝 复丝 复丝 短纤维 短纤维 短纤维 短纤维 复丝 复丝 单丝 单丝 单丝 单丝 复丝 复丝 短纤维 短纤维 单丝 单丝 复丝 复丝 短纤维 短纤维 单丝 单丝 复丝 复丝 短纤维 短纤维 短纤维 短纤维 复丝 复丝 单丝 单丝 纤维
26、纤维 形式 形式 最大抗 最大抗 堵塞性 堵塞性 最长 最长 使用寿命 使用寿命 最大滤饼 最大滤饼 可剥离性 可剥离性 最大 最大 滤饼含湿量 滤饼含湿量 的降低 的降低 最大 最大 生产能力 生产能力 最大 最大 截留率 截留率表 表 3 3 按降序排列的编织方式的影响 按降序排列的编织方式的影响 缎纹 缎纹 斜纹 斜纹 PRD PRD 平纹 平纹 PRD PRD 斜纹 斜纹 平纹 平纹 缎纹 缎纹 缎纹 缎纹 PRD PRD 斜纹 斜纹 平纹 平纹 PRD PRD 缎纹 缎纹 斜纹 斜纹 平纹 平纹 缎纹 缎纹 斜纹 斜纹 平纹 平纹 PRD PRD PRD PRD 平纹 平纹 斜纹 斜
27、纹 缎纹 缎纹 纤维 纤维 形式 形式 最大抗 最大抗 堵塞性 堵塞性 最长 最长 使用寿命 使用寿命 最大滤饼 最大滤饼 可剥离性 可剥离性 最大 最大 滤饼含湿量 滤饼含湿量 的降低 的降低 最大 最大 生产能力 生产能力 最大 最大 截留率 截留率表 表 4 4 编织方法所适合的过滤要求 编织方法所适合的过滤要求 1 1 2 2 3 3 4 4 抗堵塞性 抗堵塞性 1 1 4 4 3 3 2 2 滤饼可剥离性 滤饼可剥离性 4 4 3 3 2 2 1 1 截留率 截留率 1 1 2 2 3 3 4 4 最初通量 最初通量 1 1 1 1 3 3 4 4 松密度 松密度 4 4 3 3 2
28、 2 1 1 刚性 刚性 缎纹 缎纹 斜纹 斜纹 链形 链形 平纹 平纹 特性 特性 织法 织法 注：1 最好， 2 好， 3满意，4 差滤布的性能是在不断发展的过程中得到 滤布的性能是在不断发展的过程中得到 改进的。因此，及时了解滤布性能发展的 改进的。因此，及时了解滤布性能发展的 信息对于滤布更换周期或者滤布淘汰是非 信息对于滤布更换周期或者滤布淘汰是非 常有价值的。 常有价值的。 使用过的滤布的样品对于观察并提供一 使用过的滤布的样品对于观察并提供一 些机械性能变化的信息是很有用的，例如 些机械性能变化的信息是很有用的，例如 抗拉性能的严重下降。后者可能是化学接 抗拉性能的严重下降。后者
29、可能是化学接 触、高温 触、高温 和 和 / / 或者堵塞的结果；堵塞使滤布 或者堵塞的结果；堵塞使滤布 像纸板一样并使其机械强度降低。 像纸板一样并使其机械强度降低。 同工厂的其它项目相比，虽然在过滤介 同工厂的其它项目相比，虽然在过滤介 质上的投资额是相当低的，但选择适当规 质上的投资额是相当低的，但选择适当规 格的过滤介质却是使过滤过程成功和具有 格的过滤介质却是使过滤过程成功和具有 经济效益的关键。 经济效益的关键。5.机织过滤介质的堵塞 5. 1 5. 1 机织过滤介质污染的原因 机织过滤介质污染的原因 引起固体颗粒污染介质的主要因素有： 纺织品本身的性质，包括纤维的物化性 质、纱线
30、性质、织物结构； 固体颗粒的大小和形状、颗粒的润湿性 能以及颗粒与纤维间的相互作用力； 过滤操作条件，如过滤压差、悬浮液性 质、过滤时间等。（1） 过滤介质性质 纤维与固体颗粒之间的“液桥”，其粘附机理如 图1所示。 介质孔径大小是介质污染最基本的因 素。 纤维的截面形状影响固体颗粒在织物内 的滞留。 纱线的结构和捻度也是影响污染程度的 因素。不同捻度的纱线容纳固体颗粒的 示意图如图3所示。 固体颗粒对机织过滤介质的污染还与介 质的组织结构有关。 平纹织物的孔隙堵塞率最高 斜纹织物次之。 介质表面的粗糙度是引起介质污染的一 个原因。（2）固体颗粒的性质 固体颗粒滞留于介质的孔隙中是介质污染的主
31、 要原因。 颗粒形状 呈球形或椭球形，在织物内的滞留能力较差 带有尖角或不规则形状的颗粒则很难从织物孔 隙内脱落出来 固体颗粒的润湿性（3）过滤操作条件 过滤操作条件主要是过滤压差和料浆浓 度。在过滤过程中存在“临界压力”和“临 界浓度”两个参数。 当实际压差低于“临界压差”时，织物内 孔隙的堵塞不太严重，而当实际压差高 于“临界压差”时，介质的污染明显加 重。 悬浮液的浓 度越低，固 体颗粒越容 易随流体进 入介质的孔 隙内。 滤饼表面产生大量裂缝且直达介质表面,使孔隙 直径显著减小，阻力增大，过滤速度降低。这 种情况在试验室很难观察到，常发生于工业试 验或现场生产中。 综上所述，固体颗粒在
32、机织过滤介质内的 滞留是介质污染的直接起因，而机织过滤介质 的性质、悬浮液中固体颗粒的性质和过滤操作 条件是影响颗粒在孔隙内滞留的主要因素。5.2 固体颗粒的沉积过程 （1）直接拦截 颗粒在外力作用下 随流体一起运动， 靠近介质表面时， 直径大于孔隙的颗 粒被截留，即直接 截留机理也称筛分 效应。（2）惯性沉积 单相流体在纤维间 会发生绕流，若 有颗粒具有一定 质量会在惯性作 用下，沿原来流 线撞击到纤维上 并沉积下来。（3）重力沉积 颗粒因重力作用流 动中遇到纤维 时，流体遇纤维 时绕流，而粒子 由于重力而偏离 原来的流线而在 绕线上沉积。（4）伦敦 -范德华沉积 颗粒在流体中因无规则热运动
33、而扩散沉 积，受U.D A和温度觉得影响。 固体颗粒在过滤介质中滞留，使孔隙有效 面积下降，阻力上升，使过滤介质二边 压差加大滤饼水分上升，卸饼率下降， 处理能力下降。5.3 滞留方式 （1）镶嵌式 粒子镶嵌于介 质内的孔隙 中而引起堵 塞。（2）架桥式 二个或三个以 上颗粒在介质 孔隙内形成拱 形力学结构象 架桥一样跨越 整个结构。（3）夹层式 随过滤次数的 增加，颗粒 绘滞留于介 质经纬线交 叉处的夹层 内，形成夹 层滞留。（4）栓塞式 离子在介质 孔隙中沿其 轴向堆积而 将孔隙堵 塞，称之为 “ 栓塞堵 塞”。（ （5）粘附式 颗粒靠粘附力 （分之间）粘 附在纤维表 面，使介质孔 径减小
34、，称之 为 “粘附滞 留”。6. 6. 过滤介质的选择 过滤介质的选择 选择过滤介质的三个标准是： 选择过滤介质的三个标准是： 新的、未经使用的过滤介质的渗透 新的、未经使用的过滤介质的渗透 性（或与之相反的阻力）。 性（或与之相反的阻力）。 过滤介质对颗粒的截留能力。 过滤介质对颗粒的截留能力。 使用中或带有沉积层的过滤介质的 使用中或带有沉积层的过滤介质的 渗透性（或者阻力）。 渗透性（或者阻力）。6.1 滤布的选型现状 目前，我国滤布的生产和使用中存 目前，我国滤布的生产和使用中存 在的问题： 在的问题： （ （ 1 1 ）生产厂只管制造，不管使用 ）生产厂只管制造，不管使用 , , 滤
35、 滤 布性能相差太远。 布性能相差太远。 （ （ 2 2 ）市场调研与信息反馈工作不足， ）市场调研与信息反馈工作不足， 生产有盲目性 生产有盲目性 （ （ 3 3 ）新结构、新织法等技术开发，一 ）新结构、新织法等技术开发，一 般由用户或设计单位找上门来 般由用户或设计单位找上门来（ （ 4 4 ）使用面窄，用户选择余地小 ）使用面窄，用户选择余地小 （ （ 5 5 ）提不出滤布与过滤性能有关 ）提不出滤布与过滤性能有关 的技术指标，不能供用户挑选 的技术指标，不能供用户挑选 （ （ 6 6 ）对高分离要求（精度、产 ）对高分离要求（精度、产 量、阻力）的新品种或专用的 量、阻力）的新品种或
36、专用的 特殊功能的滤布缺乏研究 特殊功能的滤布缺乏研究（ （ 7 7 ）用户缺乏选择的经验和准确 ）用户缺乏选择的经验和准确 性，有效的参考数据（粒度等）太 性，有效的参考数据（粒度等）太 少，盲目选用或沿用，不一定适当 少，盲目选用或沿用，不一定适当 总之，生产厂无论品种、规格，还是 材质、精度等方面均有不少不足，用 户缺乏经验和相关数据，进而使实际 应用效果下降，过滤设备未充分发挥 作用。6.2 选择滤布前的准备工作 1) 1) 过滤要求 过滤要求 2) 2) 固体颗粒特性 固体颗粒特性 ( ( 大小、分布、可压缩性、颗粒 大小、分布、可压缩性、颗粒 形状、固体真密度 形状、固体真密度 )
37、 ) 3) 3) 液体特性 液体特性 ( ( 粘度、密度、酸碱性、氧化 粘度、密度、酸碱性、氧化 - - 还原 还原 性、对有机物的可溶性及温度 性、对有机物的可溶性及温度 ) ) 4) 4) 料浆特性 料浆特性 ( ( 粘度、密度、浓度、颗粒分散状态 粘度、密度、浓度、颗粒分散状态 ) ) 5) 5) 过滤机类型 过滤机类型 ( ( 生产能力、投资、使用面积等确 生产能力、投资、使用面积等确 定过滤机类型 定过滤机类型 ) )6.3 选型原则和方法 1 1 、根据物料的物理、化学性质初步确定 、根据物料的物理、化学性质初步确定 过滤介质的材质 过滤介质的材质 2 2 、考虑过滤机的类型和滤布
38、的力学性能 、考虑过滤机的类型和滤布的力学性能 ( ( 抗拉性能、耐磨性能、伸长率、弹性 抗拉性能、耐磨性能、伸长率、弹性 ) ) 3 3 、过滤精度 、过滤精度 反映过滤精度的指标有鼓泡孔径、 反映过滤精度的指标有鼓泡孔径、 最大透过粒径及初始滤液浊度 最大透过粒径及初始滤液浊度 ( ( 滤 滤 布的孔径越大初始滤液浊度也就越 布的孔径越大初始滤液浊度也就越 大 大 ) ) 。表示鼓泡孔径有两个指标，即最 。表示鼓泡孔径有两个指标，即最 大鼓泡孔径和沸腾鼓泡孔径。 大鼓泡孔径和沸腾鼓泡孔径。4 4 、根据过滤精度要求初选介 、根据过滤精度要求初选介 质孔径范围 质孔径范围 ( ( 鼓泡 鼓泡
39、 孔径、最大透过粒径及初始滤液浊度 孔径、最大透过粒径及初始滤液浊度 ) ) 最大鼓 最大鼓 泡孔径约为最大透过粒径的 泡孔径约为最大透过粒径的 2 2 4 4 倍 倍 , , 或 或 例： 例： 立德粉颗粒平均粒径为 立德粉颗粒平均粒径为 5 5 m m 左右 左右 ，选滤布 ，选滤布 孔径为 孔径为 15 15 m m 左右 左右 ，滤布厚度为 ，滤布厚度为 0.6 0.6 mm mm 由于是薄层滤饼过滤，要求滤布孔径不要比粒 由于是薄层滤饼过滤，要求滤布孔径不要比粒 径大的太多。 径大的太多。 刚开始过滤的时候，大约有 刚开始过滤的时候，大约有 3 3 5 5 min min 时间，滤
40、时间，滤 液不清 液不清 由于滤饼太薄，所以其截留精度不能依靠滤饼 由于滤饼太薄，所以其截留精度不能依靠滤饼 孔隙来保证。 孔隙来保证。 滤布单位面积质量 最大鼓泡孔径 最大透过粒径 = 55 5 、初始过滤速率 、初始过滤速率 对气一固过滤设备 对气一固过滤设备 ，在滤布选型时，应以透气 ，在滤布选型时，应以透气 率为选择依据。对液一固过滤设备的滤布选 率为选择依据。对液一固过滤设备的滤布选 型，则应以透水率或初始过滤速率为选择依 型，则应以透水率或初始过滤速率为选择依 据。 据。 对分离细颗粒、低浓度的物料 对分离细颗粒、低浓度的物料 ，一般选用截留 ，一般选用截留 性能较好的滤布，以满足
41、生产中规定的分离 性能较好的滤布，以满足生产中规定的分离 精度。对分离大颗粒高浓度的物料，一般选 精度。对分离大颗粒高浓度的物料，一般选 用截留性能差一些、阻力低的滤布，以提高 用截留性能差一些、阻力低的滤布，以提高 设备的生产效率。 设备的生产效率。6 6 、滤饼剥离性能 、滤饼剥离性能 单丝纤维比长复丝纤维和短纤维的卸 单丝纤维比长复丝纤维和短纤维的卸 饼性能好 饼性能好 ; ; 平纹卸饼性能最差 平纹卸饼性能最差 ; ; 缎纹的 缎纹的 最好 最好 7 7 、再生效率 、再生效率 单丝最好 单丝最好 ; ; 长复丝次之 长复丝次之 ; ; 短纤维最差。 短纤维最差。 结构致密平纹 结构致
42、密平纹 , , 帆布类差 帆布类差 ; ; 斜纹、缎纹 斜纹、缎纹 类好 类好8 8 、初选 、初选 23 23 种适应孔径的过滤介质进行实 种适应孔径的过滤介质进行实 验，包括透水率、透水阻力、透气率、 验，包括透水率、透水阻力、透气率、 透气阻力 透气阻力 9 9 、对料浆进行小样实验（加压或真空） 、对料浆进行小样实验（加压或真空） 考察介质的过滤速率、浊度、含湿率、 考察介质的过滤速率、浊度、含湿率、 卸饼性能、过滤阻塞及再生性能，最终 卸饼性能、过滤阻塞及再生性能，最终 确定适宜介质。 确定适宜介质。 10 10 、模拟试验（样机） 、模拟试验（样机）6.4 选型举例 Vc Vc 生
43、产中粗 生产中粗 Vc Vc 加工成精 加工成精 Vc Vc ， ， 要用活性炭来吸 要用活性炭来吸 附，要求脱色，同时产品中不许带有黑色的 附，要求脱色，同时产品中不许带有黑色的 活性炭小颗粒，过滤精度要求很高。 活性炭小颗粒，过滤精度要求很高。 活性炭采用颗粒平均直径约为 活性炭采用颗粒平均直径约为 50 50 55 55 m m 左 左 右，最小粒径为 右，最小粒径为 0.4 0.4 m m 左右，滤饼厚度几十 左右，滤饼厚度几十 毫米 毫米 因此选择滤布孔径应该略小于或等于平均粒径 因此选择滤布孔径应该略小于或等于平均粒径 所以可以选择单丝滤布 所以可以选择单丝滤布 K020 K020 、 、 K030 K030 、 、 K040 K040 其平均孔径为 其平均孔径为 23.2 23.2 、 、 26.2 26.2 、 、 29.3 29.3 单丝滤布，滤饼剥落性好，不易堵塞，截留 单丝滤布，滤饼剥落性好，不易堵塞，截留 效果可以保证 效果可以保证再见！
