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 = р_общ – р₂,

где р_общ = р₁ + р_пм,

р₁ – давление над слоем жидкости на фильтре;

р₂ – давление под фильтром;

р_пм - пьезометрическое давление столба жидкости на фильтре.

Схема процесса фильтрования суспензий показана на рис. .

 

Рис. .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 таким образом, чтобы она в течение всего процесса фильтрования соприкасалась с фильтровальной перегородкой. 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, формируют осадок 3.

Определим скорость фильтрования. Как и для любого другого процесса, скорость фильтрования w_ф – это отношение движущей силы процесса к общему сопротивлению процессу фильтрации R_общ:

w_ф = ∆р/ R_общ.

R_общ = μ(R_oc + R_фп), где μ – вязкость жидкой фазы суспензии, (Н·с)/м²; R_oc – сопротивление слоя осадка; R_фп – сопротивление фильтровальной перегородки.

Тогда скорость процесса фильтрации описывается выражением:

w_ф =.

При получении неплотных кристаллических осадков R_oc<< R_фп, тогда

w_ф =.

Для данного фильтра R_фп = const. При t = const μ = const, значит R_фп· μ = const и изменяемой величиной в уравнении - это давление над слоем жидкости р₁, пьезометрическое давление столба жидкости р_пм и давление под фильтром р₂.

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