固液分离技术4过滤(课件材料).ppt

1、）（14)(0cmczRppRRpddVAddVqnnavppp10010)(01（1）过滤速率与压力（过滤推动力）成正比，与滤液的粘度成反比。）过滤速率与压力（过滤推动力）成正比，与滤液的粘度成反比。（2）过滤速率随滤饼厚度的增大，单位面积通过的滤液量减少。）过滤速率随滤饼厚度的增大，单位面积通过的滤液量减少。（3）过滤速率随通过滤液量的增加而减少。）过滤速率随通过滤液量的增加而减少。（4）过滤速率决定于滤饼的性质，用比阻表示。）过滤速率决定于滤饼的性质，用比阻表示。avavavav脱水区卸料区滤布清洗区过滤区滤饼料浆（或悬浮液）卸料区卸料区滤布清洗滤布清洗区区负压，与真空泵接通负压，与真空

2、泵接通正压，与鼓风机接通正压，与鼓风机接通脱水区卸料区滤布清洗区过滤区滤饼料浆（或悬浮液）脱水区卸料区滤布清洗区过滤区滤饼料浆（或悬浮液）脱水区卸料区滤布清洗区过滤区滤饼料浆（或悬浮液）搅拌器返回辊卸料辊滤布特点：特点：真空系统压力损失小，过滤能力真空系统压力损失小，过滤能力大；滤饼易于卸出；滤布不易堵大；滤饼易于卸出；滤布不易堵塞，寿命长。塞，寿命长。但要求真空源容量大，造价高。但要求真空源容量大，造价高。10)5.12.1(1AP 12)3.10.1(PP)(21PPP过滤盘主轴扇型过滤室滤盘料浆 脱水区卸料区过滤区陶瓷过滤机的工作原理不同于传统的过滤机，它是利用陶瓷板上的陶瓷过滤机的工作

3、原理不同于传统的过滤机，它是利用陶瓷板上的毛细管作用毛细管作用，依靠自然力量，产生出巨大的效果。陶瓷微孔仅允许液体流过，而不允许空气依靠自然力量，产生出巨大的效果。陶瓷微孔仅允许液体流过，而不允许空气和固体穿越。在真空压差作用下，浆液快速脱水，快速形成干饼。正因为陶瓷和固体穿越。在真空压差作用下，浆液快速脱水，快速形成干饼。正因为陶瓷过滤机工作原理先进，在制造和使用上有巨大的技术优势，所以应用越来越广过滤机工作原理先进，在制造和使用上有巨大的技术优势，所以应用越来越广泛，取代传统过滤机以成趋势。泛，取代传统过滤机以成趋势。陶瓷过滤机具有其他过滤机无法比拟的优良功能：陶瓷过滤机具有其他过滤机无法

4、比拟的优良功能：稳定的产品质量稳定的产品质量 浆体均匀分布在滤板上，滤液连续均匀的被去除，整个产品生产过程浆体均匀分布在滤板上，滤液连续均匀的被去除，整个产品生产过程在稳定的运行，没有滤布破裂、穿洞，没有不均匀分布。从而保证产品优质稳定。高真空度在稳定的运行，没有滤布破裂、穿洞，没有不均匀分布。从而保证产品优质稳定。高真空度（0.090.098MPa），滤饼水分低。），滤饼水分低。连续的自动的运行连续的自动的运行 在在PLC装置控制下陶瓷过滤机整个工作过程都是连续的、自动的运装置控制下陶瓷过滤机整个工作过程都是连续的、自动的运行行,并按工艺要求随时调整转盘速度。并按工艺要求随时调整转盘速度。能

5、耗低能耗低 与传统过滤设备相比能耗节省约与传统过滤设备相比能耗节省约90%以上。以上。紧凑的结构紧凑的结构 陶瓷过滤机结构简单、部件紧凑、合理的设计真空泵、过滤泵、转筒、搅陶瓷过滤机结构简单、部件紧凑、合理的设计真空泵、过滤泵、转筒、搅拌器及超声波，设备体积及所需能源为最小。拌器及超声波，设备体积及所需能源为最小。便于安装便于安装 陶瓷过滤机体积小、重量轻，便于安装，厂房举架不需过高。陶瓷过滤机体积小、重量轻，便于安装，厂房举架不需过高。真空箱A给料箱隔板环形橡胶带头轮滤饼 清洗水管滤布调整装置A滤布滤饼滤布环形胶带衬垫胶带返回的衬垫胶带风箱鼓风返回的胶带返回的滤布特点：特点：可获得较干滤饼；

6、母液和洗液能严格可获得较干滤饼；母液和洗液能严格分开；可进行薄滤饼分开；可进行薄滤饼(2mm)快速过滤快速过滤(24m/min)；滤布可正反连续冲洗，再生性好。；滤布可正反连续冲洗，再生性好。特点：特点：真空度高，可达真空度高，可达0.09mpa；滤饼干；滤布使；滤饼干；滤布使用寿命长，易再生；可过滤溶剂性浆或高温浆；用寿命长，易再生；可过滤溶剂性浆或高温浆；但带速低但带速低(7m/min)，滤液与洗液难以严格区分，结，滤液与洗液难以严格区分，结构复杂、噪音振动大、造价高、维护工作量大。构复杂、噪音振动大、造价高、维护工作量大。2 2，真空行程；，真空行程；3 3，滤带吸紧；，滤带吸紧；过滤；

7、缓慢过滤；缓慢2 2 ，解除真空；，解除真空；3 3，滤带放松；，滤带放松；卸饼、冲洗；快速卸饼、冲洗；快速给料给料滤渣滤室滤室滤框滤框滤液滤液滤液滤液滤板滤板P滤布滤布A明流过滤：每个滤板的下方出液孔上装有水嘴，滤液直观地从水嘴里流出；明流过滤：每个滤板的下方出液孔上装有水嘴，滤液直观地从水嘴里流出；B暗流过滤：每个滤板的下方设有出液通道孔，若干块滤板的出液孔连成一个暗流过滤：每个滤板的下方设有出液通道孔，若干块滤板的出液孔连成一个出液通道，由止推板下方的出液孔相连接的管道排出。出液通道，由止推板下方的出液孔相连接的管道排出。単杆水冲洗単杆水冲洗双杆水冲洗双杆水冲洗卸料辊滤板滤渣滤渣滤渣过滤

8、板滤液腔过滤布下层板框滤饼橡胶隔膜过滤板上层板框压缩空气给入口吹干滤饼的空气入口给料口滤液滤饼加压腔 搅拌筒混合筒料浆絮凝剂 反应筒下滤带真空箱真空箱上滤带高压脱水（S区）滤饼卸料絮凝和给料重力脱水低压脱水己基琥珀酸磺基乙基乙基 水分水分（）（）用量（用量（g/t）OTOT型助滤剂对滤饼水分型助滤剂对滤饼水分的影响如左图，从图中的影响如左图，从图中可看出，随用量的增加，可看出，随用量的增加，饼内水分下降。饼内水分下降。失水位置失水位置R：C原子512；RR：C原子1 12二、絮凝剂型助滤剂二、絮凝剂型助滤剂 天然高分子物质天然高分子物质 淀粉、甘露半乳聚糖、纤维素衍生物、海藻酸盐、壳糖。淀粉、

9、甘露半乳聚糖、纤维素衍生物、海藻酸盐、壳糖。均为水溶性聚合物。其化学结构、分子量、生物降解能力以及易溶性均为水溶性聚合物。其化学结构、分子量、生物降解能力以及易溶性和制备方法均不尽相同。和制备方法均不尽相同。1、淀粉、淀粉 为最常用高分子絮凝剂。最早是用于煤泥的浓缩，现常用：于磷为最常用高分子絮凝剂。最早是用于煤泥的浓缩，现常用：于磷酸盐类细泥的絮凝剂和含铁物料的选择性絮凝剂。结构式为：酸盐类细泥的絮凝剂和含铁物料的选择性絮凝剂。结构式为：作用基：作用基：烃基烃基 ORR：CS2Na(淀粉黄药）或淀粉黄药）或NH2（乙二胺）或（乙二胺）或CH2COONa（乙酸钠）（乙酸钠）羟基羟基 OH 淀粉

10、作用机理：淀粉作用机理：淀粉与固体颗粒的吸附机理为氢键吸附。淀粉与固体颗粒的吸附机理为氢键吸附。淀粉的分子结构：淀粉的分子结构：直链淀粉和支链淀粉两种，直链淀粉和支链淀粉两种，直链占直链占25%，支链占，支链占75%。制备方法：制备方法：天然淀粉在使用前须经过处理，使其成为可溶性的淀粉胶才天然淀粉在使用前须经过处理，使其成为可溶性的淀粉胶才可使用。可使用。加热法：是把淀粉配成加热法：是把淀粉配成50%的液浆，放在高压釜中加热至的液浆，放在高压釜中加热至145，搅拌，搅拌15分钟以上后放出，加清水稀释至所需浓度使用。分钟以上后放出，加清水稀释至所需浓度使用。苛性法：是在苛性法：是在5%的淀粉液浆

11、中加入苛性钠搅拌的淀粉液浆中加入苛性钠搅拌15分钟而制分钟而制得。得。淀粉的作用特点：淀粉的作用特点：（i）作用速度快；作用在）作用速度快；作用在1520s内完成；内完成；（ii）须迅速均匀地与悬浮液混合；）须迅速均匀地与悬浮液混合；（iii）用量：）用量：100150g/T（固体）。（固体）。2、淀粉黄药（、淀粉黄药（CS2Na）淀粉淀粉+CS2+NaOH CS2Na+H2O 可作为选择性絮凝剂。可作为选择性絮凝剂。3、瓜耳胶：、瓜耳胶：是从豆科（古耳）植物的种子中得来的，成非离子是从豆科（古耳）植物的种子中得来的，成非离子型半乳甘露聚糖胶质。产于印度、巴基斯坦等，二十世纪引入美国，型半乳甘

12、露聚糖胶质。产于印度、巴基斯坦等，二十世纪引入美国，我国近几年有种植。我国近几年有种植。应用：作絮凝剂和助滤剂，一般用量为应用：作絮凝剂和助滤剂，一般用量为45225g/T。人工合成高分子物质人工合成高分子物质 人工合成高分子聚合物是最主要的固液分离絮凝剂，大多是聚丙人工合成高分子聚合物是最主要的固液分离絮凝剂，大多是聚丙烯酰胺的衍生物，也有其他的化合物。烯酰胺的衍生物，也有其他的化合物。工业用合成高分子絮凝剂分为工业用合成高分子絮凝剂分为阴离子型，阳离子型和非离子型阴离子型，阳离子型和非离子型三三大类。大类。1、阴离子型聚合物、阴离子型聚合物 常用的是含羧基（常用的是含羧基（COOH）的阴离

13、子聚合物，又分：高分子）的阴离子聚合物，又分：高分子量和低分子量二种。包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐和丙烯酰胺为基体的量和低分子量二种。包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐和丙烯酰胺为基体的聚合物。聚合物。羧酸类阴离子型聚合物：羧酸类阴离子型聚合物：a、聚丙烯酰胺（、聚丙烯酰胺（PAM）CH2CH n C=0 NH2 （链上的活性基团为酰胺基）（链上的活性基团为酰胺基）特点：特点：属非离子型；属非离子型；分子卷曲成团状；分子卷曲成团状；链上的活性基团链上的活性基团CONH2（酰胺基）不能充分伸展；（酰胺基）不能充分伸展；不经水解絮凝效果差。不经水解絮凝效果差。其水解反应为：其水解反应为：CH2CH m+nNaO

14、H CH2CH m-n+CH2CH n+nNH3 CONH2 CONH2 COONa 从上述水解反应中可看出：从上述水解反应中可看出：该反应是加碱后的水解反应。该反应是加碱后的水解反应。加碱水解可使其中部分酰胺基转化为羧酸钠加碱水解可使其中部分酰胺基转化为羧酸钠COONa。当羧酸钠（当羧酸钠（-COONa）被电离时，即可形成）被电离时，即可形成-COO-（羧基），从（羧基），从而使链状分子沿长度方向分布负电荷，而成为阴离子型的水解聚丙而使链状分子沿长度方向分布负电荷，而成为阴离子型的水解聚丙烯酰胺（烯酰胺（HPAM）。）。b、水解聚丙烯酰胺（、水解聚丙烯酰胺（HPAM）加碱越多，则水解度（加碱

15、越多，则水解度（n/m）越大，羧基）越大，羧基-COO-就越多，此时就越多，此时由于同性电荷的相斥，使分子伸展得越开。由于同性电荷的相斥，使分子伸展得越开。表示聚丙酰胺中羧基的多少，以水解度表示：表示聚丙酰胺中羧基的多少，以水解度表示：c、水解度、水解度H H=n/m 100%（n为水解的链节数，为水解的链节数，m为分子总链节数）为分子总链节数）水解度是指聚丙烯酰胺中羧基的百分含量。水解度是指聚丙烯酰胺中羧基的百分含量。水解度有以下两重作用：水解度有以下两重作用：d、水解度的两重作用：、水解度的两重作用：第一，水解度表示在高分子链上存在有羧基活性基团，这些羧第一，水解度表示在高分子链上存在有羧

16、基活性基团，这些羧基基团可取代相应数量的酰胺基团，参与对颗粒的表面作用，对正基基团可取代相应数量的酰胺基团，参与对颗粒的表面作用，对正电溶胶的扩散层发挥压缩作用。即：电溶胶的扩散层发挥压缩作用。即：（）羧基基团可取代相应数量的酰胺基团参与粒子表面作用，）羧基基团可取代相应数量的酰胺基团参与粒子表面作用，对正电溶胶的扩散层发挥对正电溶胶的扩散层发挥压缩作用压缩作用。第二，由于酰胺基有较强的氢键缔合作用，它可以与分子链上第二，由于酰胺基有较强的氢键缔合作用，它可以与分子链上的其它酰胺基团形成分子内氢键，使大分子卷曲。但在增加一定羧的其它酰胺基团形成分子内氢键，使大分子卷曲。但在增加一定羧基后，由于

17、羧基解离后荷负电，故可依靠电性排斥作用，使分子伸基后，由于羧基解离后荷负电，故可依靠电性排斥作用，使分子伸展，充分发挥桥连作用。即：展，充分发挥桥连作用。即：（）由于羧基解离后荷负电，靠电性排斥作用使分子伸展充由于羧基解离后荷负电，靠电性排斥作用使分子伸展充分发挥分发挥桥联作用桥联作用。若水解度过大，则带负电荷的羧基（若水解度过大，则带负电荷的羧基（-COO-）就会大大增多，）就会大大增多，对带负电的胶体的吸附或对异体凝聚产生一定影响，反而降低絮凝对带负电的胶体的吸附或对异体凝聚产生一定影响，反而降低絮凝效果。适宜的水解度应为：效果。适宜的水解度应为：水解度水解度H：3040%。含硫的阴离子型

18、聚合物含硫的阴离子型聚合物 这一类聚合物的典型代表为：磺化聚丙烯酰胺（这一类聚合物的典型代表为：磺化聚丙烯酰胺（PAMS）。这）。这是一种具有很强电离性的阴离子型聚合物，主要是：带有磺甲基是一种具有很强电离性的阴离子型聚合物，主要是：带有磺甲基（-CH2SO3-）的衍生物。）的衍生物。通常进行磺化的方法是：加入甲醛和亚硫酸钠进行磺化。具体过通常进行磺化的方法是：加入甲醛和亚硫酸钠进行磺化。具体过程是：程是：聚丙烯酰胺磺化过程：聚丙烯酰胺磺化过程：CH2CH m+CH2O+Na2SO3 CONH2 聚丙烯酰胺甲醛亚硫酸钠聚丙烯酰胺甲醛亚硫酸钠 CH2CH n+CH2CH o+CH2CH P+CH

19、2CH q COONa CONH2 CONHCHOH CONHCH2SO3Na 丙烯酸钠丙烯酸钠 丙烯酰胺丙烯酰胺 羟甲基丙烯酰胺磺甲基丙烯酰胺羟甲基丙烯酰胺磺甲基丙烯酰胺 这一反应过程在碱性介质这一反应过程在碱性介质pH：1013，湿度，湿度6068 下完成。下完成。该产物是丙烯酰胺、丙烯酸钠、羟甲基丙烯酰胺和磺甲基丙该产物是丙烯酰胺、丙烯酸钠、羟甲基丙烯酰胺和磺甲基丙烯酰胺的四元共聚物。烯酰胺的四元共聚物。其中磺（甲基）化度其中磺（甲基）化度(q/m)最大可达最大可达50%，一般以，一般以40 2%为为宜。宜。另一类阴离子型聚合物为含膦酸基的聚合物：另一类阴离子型聚合物为含膦酸基的聚合物：

20、含膦酸基的阴离子型聚合物含膦酸基的阴离子型聚合物如：聚膦酸乙烯脂等。如：聚膦酸乙烯脂等。其酸的强度介于弱阴离子与强阴离子之间。其酸的强度介于弱阴离子与强阴离子之间。2、阳离子型聚合物、阳离子型聚合物 这类絮凝剂带有正电荷基团。如：这类絮凝剂带有正电荷基团。如：-NH3+（氨基）、（氨基）、-CH2-NH2+-CH2（亚氨基）、（亚氨基）、N+R4（季氨基）（季氨基）目前大多数的阳离子高分子聚合物都是由丙烯酰胺以及少量目前大多数的阳离子高分子聚合物都是由丙烯酰胺以及少量的阳离子基体的自由基团共聚而成。的阳离子基体的自由基团共聚而成。如：聚乙烯亚胺如：聚乙烯亚胺 CH2 -CH2+NH2+Cl 聚

21、乙烯亚胺等。聚乙烯亚胺等。而锍基和鏻基的阳离子絮凝剂应用较少。而锍基和鏻基的阳离子絮凝剂应用较少。阳离子絮凝剂的一个新发展方向：阳离子絮凝剂的一个新发展方向：疏水性聚合物。疏水性聚合物。应该指出的是：无论是分子量高或低的阳离子絮凝剂都会起絮应该指出的是：无论是分子量高或低的阳离子絮凝剂都会起絮凝作用，原因在于自然界中绝大多数固体颗粒均带负电性。所以阳离凝作用，原因在于自然界中绝大多数固体颗粒均带负电性。所以阳离子聚合物具有中和电性和架桥二种作用。子聚合物具有中和电性和架桥二种作用。3、非离子型聚合物、非离子型聚合物 其种类远比阴离子和阳离子型少。最常用的非离子型聚合物是：其种类远比阴离子和阳离

22、子型少。最常用的非离子型聚合物是：聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯（聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯（PEO）。）。a、聚氧化乙烯（、聚氧化乙烯（PEO）CH2-CH2-O n 分子量：介于分子量：介于2 1045106 之间之间 b、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺 分子量：介于分子量：介于1 1062107 之间之间 真正的非离子型聚丙烯酰胺并不存在，原因是：丙烯酰胺的聚真正的非离子型聚丙烯酰胺并不存在，原因是：丙烯酰胺的聚合过程是在水溶液中，并在绝热状态下进行，这种条件对它的水解过合过程是在水溶液中，并在绝热状态下进行，这种条件对它的水解过程有利。因此，大多数非离子型聚丙烯酰胺中大约含有程有利。因此，大多数非离子型聚

23、丙烯酰胺中大约含有12%的水解胺的水解胺基，它们带弱离子性。所以真正的非离子型聚丙烯酰胺并不存在。基，它们带弱离子性。所以真正的非离子型聚丙烯酰胺并不存在。c、非离子型及阴离子型聚合物的絮凝机理、非离子型及阴离子型聚合物的絮凝机理均以其分子上的胺基吸附于粒子表面，形成氢键而实现均以其分子上的胺基吸附于粒子表面，形成氢键而实现架桥絮架桥絮凝凝。d、合成聚合物与天然聚合物比较：、合成聚合物与天然聚合物比较：合成聚合物用量低合成聚合物用量低。如：。如：PAM（聚丙烯酰胺）用量为（聚丙烯酰胺）用量为25g/m3悬浮液。悬浮液。合成聚合物可完全从溶液中被固体吸附，故合成聚合物可完全从溶液中被固体吸附，故

24、回水中不含聚合回水中不含聚合物物。合成聚合物所形成的凝聚体比无机电解质或疏水性表面活性合成聚合物所形成的凝聚体比无机电解质或疏水性表面活性物质所产生的凝聚体粗大、牢固，因此物质所产生的凝聚体粗大、牢固，因此絮凝能力强絮凝能力强。2、添加方式：、添加方式：为使药剂溶液与悬浮液充分混合，可采用以下任何一种添加方式：为使药剂溶液与悬浮液充分混合，可采用以下任何一种添加方式：多点加入溜槽中；多点加入溜槽中；多点加入管道中；多点加入管道中；加入静态混合器，如：带有挡板的管道；加入静态混合器，如：带有挡板的管道；用喷射器混合试剂和水。用喷射器混合试剂和水。3、添加时注意事项：、添加时注意事项：溶液浓度应极

25、低（溶液浓度应极低（0.1%）；）；加入到需要絮凝的地点，越近越好，且应分点分步添加，能有加入到需要絮凝的地点，越近越好，且应分点分步添加，能有 局部紊流更好。局部紊流更好。要加入到整个悬浮液中，不使局部作用产生。要加入到整个悬浮液中，不使局部作用产生。就避免过强紊流出现，以免形成凝胶块。就避免过强紊流出现，以免形成凝胶块。絮凝剂的制备与添加絮凝剂的制备与添加1、配制溶液、配制溶液（以聚丙烯酰胺为例）（以聚丙烯酰胺为例）加水搅拌加水搅拌PAM粉末（白色）粉末（白色）1%溶液溶液 稀释至稀释至0.10.01%使用使用 22.5小时小时 活化的目的是：使絮凝剂分子在稀溶液中充分伸展，以提高絮活化的目的是：使絮凝剂分子在稀溶液中充分伸展，以提高絮凝效果。凝效果。1.过滤基本理论。（定义、原理、特点）过滤基本理论。（定义、原理、特点）2.过滤设备的分类。过滤设备的分类。3.真空过滤机的特点及分类。真空过滤机的特点及分类。4.压滤机的特点及分类。压滤机的特点及分类。5.滤布及助滤剂的性能。滤布及助滤剂的性能。6.助滤剂的分类及使用。助滤剂的分类及使用。