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 = робщ – р2, где робщ = р1 + рпм, р1 – давление над слоем жидкости на фильтре; р2 – давление под фильтром; рпм - 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 wф – это отношение движущей силы процесса к общему сопротивлению процессу фильтрации Rобщ: wф = ∆р/ Rобщ. Rобщ = μ(Roc + Rфп), где μ – вязкость жидкой фазы суспензии, (Н·с)/м2; Roc – сопротивление слоя осадка; Rфп сопротивление фильтровальной перегородки. Тогда скорость процесса фильтрации описывается выражением: wф =(4.6).

При получении неплотных кристаллических осадков Roc<< Rфп, тогда

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

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