131209规模化生产固-液分离技术-肖天鹏.pdf

规模化生产固-液分离技术 Solid-liquid Separation 研发制程组 肖天鹏 定义 • 固液分离 指从水、料液或废水中除去悬浮固体的过程。 把固体和液体分开的过程都是固液分离，方法非常 多，有沉降、过滤、膜过滤、压滤、真空，离心等。 目前工业化生产使用最多的技术是过滤、沉降及离 心分离技术。 基本原理 • 过滤 过滤是以某种多孔性物质作为介质，在外力的作 用下，悬浮液中的流体通过介质孔道，而固体颗粒 被截留下来，从而实现固液分离的过程。 • 沉降 沉降是依靠外力的作用，利用分散系物质（固相 ）与分散介质（液相）的密度差异，使之发生相对 运动，而实现固液分离的过程。 • 离心 离心是利用装置所提供的惯性离心力的作用来实 现固液分离的过程。 固液分离技术-过滤 1.原理：用多孔性介质（如滤袋）截留固液 悬浮物中的固体颗粒，实现固液分离。 固液分离技术-过滤 2.分类 （1）过滤介质所起主要作用：饼层过滤、深层过滤 （2 ）提供外力的方式：常压过滤 （滤纸过滤）、减 压过滤 （真空抽滤）、加压过滤 （板框压滤，滤袋 过滤，滤芯过滤） （3 ）过滤时外加压力和流速： ①恒压过滤，用压缩空气或真空作为推动力； ②恒速过滤，通常用定容泵来输送料液； ③变速-变压过滤操作方式，用离心泵来实现。 固液分离技术-过滤 a.深层过滤 原理：过滤介质为硅藻土、砂、颗粒活性炭等→填充于过 滤器内形成过滤层→悬浮液中的固体颗粒沉积于过滤介质 床层内部，颗粒尺寸小于床层孔道尺寸，在表面力和静电的 作用下附着在孔道壁上→阻挡或吸附悬浮液中的固体颗粒 →使滤液澄清 固液分离技术-过滤 • 过滤介质：所用介质为硅藻土、砂、颗粒活性炭、玻璃珠 、塑料颗粒、烧结陶瓷、烧结金属等。 • 过滤介质起主要作用 • 适用范围：(1)适合于固体含量少于1g/L ，颗粒直径在 (5～100)μm的悬浮液的过滤分离。(2)生产用水、麦芽汁、酒 类和饮料的过滤澄清，多在工业上应用。(3) 自来水厂饮水的 净化及从合成纤维丝液中除去极细固体物质等均采用这种过 滤方法。 固液分离技术-过滤 b.饼层过滤 原理：当悬浮液通过滤布时，固体颗粒被滤布所阻拦而 逐渐形成滤饼，滤饼至一定厚度时即起过滤作用，此时滤布 主要起支撑作用。 • 饼层过滤：过滤介质中微细孔道 的尺寸可能大于悬浮液中部分小 颗粒的尺寸，因而，过滤之初会 有一些细小颗粒穿过介质而使滤 液浑浊，但是不久颗粒会在孔道 中发生“架桥”现象，使小于孔道 尺寸的细小颗粒也能被截留，此 时滤饼开始形成，滤液变清，过 滤真正开始进行通常，过滤开始 阶段得到的浑浊液，待滤饼形成 后应返回滤浆槽重新处理。 固液分离技术-过滤 饼层过滤 • 过滤介质：滤芯、滤袋，包括天然或合成纤维织布、金属 织布、石棉板、玻璃纤维纸等。 • 适用范围：多用于处理颗粒含量较高的悬浮液，且是生产 中一种主要的过滤方式，在实验室中也经常使用，如滤纸 过滤，真空抽滤等。常用于分离固体含量大于1g/L的悬浮 液。 • 滤饼层起主要作用 固液分离技术-过滤 工业上完整的饼层过滤过程主要包括三个步骤： ①滤饼的形成: 从被处理的料液接触过滤介质开始，随着过 滤时间的增长，饼层厚度逐渐增大； ②滤饼的洗涤: 回收饼层中有用的物质或者除去饼层中的杂 质，洗涤液的体积与流速决定回收率的高低及洗涤时间的长 短； ③滤饼的清除: 过滤一定时间后，过滤阻力增大，滤速明显 减小，将饼层从过滤介质上去除，以便使过滤能够在较高过 滤速率下进行。 滤饼的可压缩性能 随着过滤操作