Фильтрация

- это процесс разделения суспензий, пылей или туманов путём пропускания их через пористую перегородку (фильтр), способную задерживать взвешенные в дисперсионной среде частицы. В качестве материала фильтров используют зернистые материалы (гравий, песок), ткань, сетки из металлических и полимерных нитей, пористые керамика и пластические массы.

Движущей силой процесса фильтрования является разность давлений до и после фильтра: ∆р = р_общ – р₂, где р_общ = р₁ + р_пм, р₁ – давление над слоем жидкости на фильтре; р₂ – давление под фильтром; р_пм - пьезометрическое давление столба жидкости на фильтре.

Схема процесса фильтрования суспензий показана на рис. 12.

Рис. 12. Схема фильтра для разделения суспензий: 1 - корпус; 2 -суспензия; 3 -осадок; 4 -фильтровальная перегородка; 5 -фильтрат

В простейшем случае фильтр представляет собой сосуд, корпус которого 1 разделён на две части фильтровальной перегородкой 4. Суспензию 2 помещают в верхнюю часть сосуда. В разделённых частях сосуда создают разность давлений ∆р, под действием которой жидкость проходит через поры фильтровальной перегородки, образуя фильтрат 5. Твёрдые частицы задерживаются на поверхности перегородки 4, формируя осадок 3.

Определим скорость фильтрования. Как и для любого самопроизвольного процесса, скорость фильтрования w_ф – это отношение движущей силы процесса к общему сопротивлению процессу фильтрации R_общ: w_ф = ∆р/ R_общ. R_общ = μ(R_oc + R_фп), где μ – вязкость жидкой фазы суспензии, (Н·с)/м²; R_oc – сопротивление слоя осадка; R_фп – сопротивление фильтровальной перегородки. Тогда скорость процесса фильтрации описывается выражением: w_ф = (4.6).

При получении неплотных кристаллических осадков R_oc<< R_фп, тогда

w_ф = (4.7). Для данного фильтра R_фп = const. При t = const μ = const, значит R_фп· μ = const и изменяемая величина в уравнении (4.7) - это давление над слоем жидкости р₁, пьезометрическое давление столба жидкости р_пм и давление под фильтром р₂.

Разность давлений по обе стороны фильтровальной перегородки создают разными способами, соответственно и фильтрование проходит при различных условиях.