非均相物系的分離

《非均相物系的分離》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第三章?非均相物系的分離及固體流態(tài)化重點(diǎn)：過濾和沉降的基本理論、基本方程難點(diǎn)：過濾基本方程的應(yīng)用、過濾設(shè)備均相物系(honogeneoussystem):均相混合物。物系內(nèi)部各處均勻且無相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。自然界的混合物分為兩大類：非均相物系(non-honogeneoussystem):非均相混合物。物系內(nèi)部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)有顯著差異。如：懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態(tài)非均相物系，含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。分散相：分散物質(zhì)。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物質(zhì)。連續(xù)相：分散介質(zhì)。包

2、圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的流體。非均相物系由分散相和連續(xù)相組成要實(shí)現(xiàn)分離，必須使分散相和連續(xù)相之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，非均相物系的分離操作遵循流體力學(xué)的基本規(guī)律。非均相物系的分離原理：非均相物系分離的理論基礎(chǔ)：根據(jù)兩相物理性質(zhì)(如密度等)的不同而進(jìn)行的分離。由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此常采用機(jī)械方法進(jìn)行分離。按兩相運(yùn)動(dòng)方式的不同，機(jī)械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。通常先造成一個(gè)兩相物系，再用機(jī)械分離的方法分離，如蒸餾，萃取等。非均相物系的分離方法：均相物系的分離：非均相物系的分離過濾過濾介質(zhì):過濾采用的多孔物質(zhì)；濾

3、漿或料漿:所處理的懸浮液；濾液:通過多孔通道的液體；濾餅或?yàn)V渣:被截留的固體物質(zhì)。在外力的作用下，以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)，使懸浮液中的液體通過介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的單元操作。過濾是沉降的后期操作，能耗較低，適合去除大量水分。3.2過濾(filtration)分離原理及設(shè)備3.2.2過濾操作的原理濾漿(slurry)：原懸浮液。濾餅(filtercake)：截留的固體物質(zhì)。過濾介質(zhì)(filteringmedium)：多孔物質(zhì)。濾液(filterate)：通過多孔通道的液體。過濾操作示意圖(濾餅過濾)濾餅過濾過程

4、：剛開始：有細(xì)小顆粒通過孔道，濾液混濁。開始后：迅速發(fā)生“架橋現(xiàn)象”，顆粒被攔截，濾液澄清。所以，在濾餅過濾時(shí)真正起過濾作用的是濾餅本身，而非過濾介質(zhì)。一、過濾方式過濾的操作基本方式有三種：餅層過濾、深床過濾。1、餅層過濾(cakefiltration)：濾餅過濾架橋現(xiàn)象注意：所選過濾介質(zhì)的孔道尺寸一定要使“架橋現(xiàn)象”能夠過發(fā)生。餅層過濾適于處理固體含量較高的懸浮液。特點(diǎn)：顆粒(粒子)沉積于介質(zhì)內(nèi)部。深層過濾過濾對(duì)象：懸浮液中的固體顆粒小而少。過濾介質(zhì)：堆積較厚的粒狀床層。過濾原理：顆粒尺寸?介質(zhì)通道尺寸，顆粒通過細(xì)長而彎曲的孔道，靠靜電和

5、分子的作用力附著在介質(zhì)孔道上。應(yīng)用：適于處理生產(chǎn)能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場合，如水處理和酒的過濾。2.2深床過濾(deepbedfiltration)：深層過濾織物介質(zhì)(又稱濾布)由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及玻璃絲、金屬絲等織成的網(wǎng)；過濾介質(zhì)的分類：堆積介質(zhì)由各種固體顆粒（細(xì)砂、木炭、石棉、硅藻土等）堆積而成，多用于深床過濾；多孔固體介質(zhì)這類介質(zhì)具有很多細(xì)微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。多用于含少量細(xì)微顆粒的懸浮液，如白酒等的精濾。二、過濾介質(zhì)多孔膜各種有機(jī)高分子膜和無機(jī)材料膜。過濾介質(zhì)應(yīng)具有如下性質(zhì)：過濾

6、介質(zhì)的作用(濾餅過濾)：促使濾餅的形成，并支承濾餅。（1）多孔性，液體流過的阻力??；（2）有足夠的強(qiáng)度；（3）耐腐蝕性和耐熱性；（4）孔道大小適當(dāng)，能發(fā)生架橋現(xiàn)象。不可壓縮濾餅：若顆粒由不易變形的堅(jiān)硬固體組成，則當(dāng)壓強(qiáng)差增大時(shí)，濾餅的結(jié)構(gòu)不發(fā)生明顯變化，單位厚度濾餅的流動(dòng)阻力可視作恒定，這類濾餅稱為不可壓縮濾餅。隨著過濾的進(jìn)行，濾餅的厚度增大，濾液的流動(dòng)阻力亦逐漸增大，導(dǎo)致濾餅兩側(cè)的壓強(qiáng)差增大。濾餅的壓縮性對(duì)壓強(qiáng)差有較大影響?？蓧嚎s濾餅：若濾餅為膠體物質(zhì)時(shí)，當(dāng)壓強(qiáng)差增大時(shí)，濾餅則被壓緊，使單位厚度濾餅的流動(dòng)阻力增大，此類濾餅稱為可壓縮濾餅。

7、三、濾餅的壓縮性和助濾劑助濾劑：對(duì)于可壓縮濾餅，為了使過濾順利進(jìn)行，可以將質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松濾餅的另一種固體顆?；烊霊腋∫夯蝾A(yù)涂于過濾介質(zhì)上，以形成疏松餅層，使得濾液暢流，該種顆粒狀物質(zhì)就稱為助濾劑。常用的助濾劑：硅藻土、珍珠巖、石棉、炭粉等。助濾劑的基本要求：1、能形成多孔餅層的剛性顆粒，使濾餅有良好的滲透性及較低的流體阻力。2、具有化學(xué)穩(wěn)定性。3、在操作壓強(qiáng)范圍內(nèi)具有不可壓縮性。ddeb對(duì)于顆粒層中不規(guī)則的通道，可以簡化成由一組當(dāng)量直徑為deb的細(xì)管，而細(xì)管的當(dāng)量直徑可由床層的空隙率和顆粒的比表面積來計(jì)算。3.2.1流體通過固體顆粒床

8、層的流動(dòng)一、濾液通過餅層的流動(dòng)顆粒床層的特性可用空隙率、比表面積、當(dāng)量直徑等物理量來描述?？障堵剩簡挝惑w積床層中的空隙體積稱為空隙率。式中ε——床層的空隙率，m3/m3。式中α—