Фільтрація суспензій

Р

Р

Рис. 2.75 Схема фільтра при розділенні суспензії:

1 – корпус, 2 – суспензія, 3 – осад; 4 – фільтруюча перегородка;
5 – фільтрат.

Схема процесу фільтрації наведена на рис. 2.75. В загальному найпростішому випадку фільтр являє собою ємність, корпус 1 розділений на дві частини фільтруючою перегородкою 4. Суспензія 2 надходить у верхню частину ємності таким чином, щоб протягом всього процесу фільтрації контактувала з фільтруючою перегородкою.

На фільтруючій перегородці та після неї створюють відповідну різницю тисків DР = Р₁ – Р₂. Під дією різниці тиску рідина проходить через пори фільтруючої перегородки, утворюючи фільтрат 5. Тверді частинки затримуються на поверхні фільтруючої перегородки 4, утворюючи осад 3.

Отже, процес фільтрації – це процес розділення суспензій шляхом пропускання їх через пористу перегородку для розділення тонкодисперсних та волокнистих суспензій.

Процес фільтрації може здійснюватись при постійному тиску або при постійній швидкості фільтрації.

Фізична модель процесу:

1. Фільтрація через перегородку, утворення осаду на перегородці.

2. Фільтрація через шар осаду і через перегородку.

Товщина шару осаду суттєво впливає на швидкість процесу фільтрації та якість фільтрату. При фільтрації висота осаду збільшується, що приводить до збільшення гідравлічного опору і підвищення ефективності процесу фільтрації, але зменшує його швидкість.

· Швидкість фільтрації – кількість освітленої рідини (фільтрату), що проходить через 1м² поверхні фільтруючої перегородки за одиницю часу, :

,

де F – поверхня фільтрації; dV – об'єм фільтрату; dt - час фільтрації.

Фактори, які суттєво впливають на швидкість фільтрації.

1. Товщина шару осаду. Чим більше висота осаду, тим менша швидкість, але ступінь очищення вище.

2. Структура осаду. Чим більше розміри каналів в осаді, тим більша швидкість фільтрації.

3. Тиск. Із збільшенням тиску швидкість фільтрації зростає, але це тільки в тому випадку, якщо осад кристалічний, що не стискується. Якщо осад є аморфним, то із збільшенням тиску канали пор в осаді зменшуються і швидкість фільтрації зменшується.

4. Температура. З підвищенням температури в'язкість суспензії зменшується і швидкість фільтрації збільшується. Отже, фільтрацію доцільно вести при підвищеній температурі, яка обмежується фізико-механічними властивостями фільтруючої перегородки.

В якості фільтруючих матеріалів використовують пісок, металеві сітки, пористу кераміку, тканини (сукно, вовна тощо). Вибір типу перегородки залежить від хімічних властивостей середовища.