如图6-19所示，上述沉降实验中胡泥浆经过24h沉降后，水中还含有部分沙土，如果只依靠重力沉降方式很难或者不能彻底分离水和泥沙。如何能够彻底分离并净化呢？可采用过滤这种分离方式。过滤是指利用布、网等多孔性材料使所含固体颗粒从非均相物系中分离出来的操作。包括含尘气体的过滤和悬浮液的过滤，但通常所说“过滤”是指悬浮液的过滤。
图6-19 泥浆中沙、土的沉降过程示意图
一、基本概念
如图6-20所示为过滤操作示意图，其中悬浮液通常又称为滤浆式料浆；过滤用的多孔物料称为过滤介质；留在过滤介质上的固体颗粒称为滤饼或滤渣；通过滤饼和过滤介质的清液称为滤液。
1.过滤方法
图6-20 过滤操作示意图
（1）深层过滤。当悬浮液中所含颗粒很小，而且含量很少（液体中颗粒的体积＜0.1%）时可用较厚的粒状床层做成的过滤介质（例如，自来水净化用的砂层）进行过滤。由于悬浮液中的颗粒尺寸比过滤介质孔道直径小，当颗粒随液体进入床层内细长而弯曲的孔道时，靠静电及分子力的作用而附着在孔道壁上。过滤介质床层上面没有滤饼形成。因此，这种过滤称为深层过滤。由于它用于从稀悬浮液中得到澄清液体，所以又称为澄清过滤，例如自来水的净化及污水处理等。
（2）滤饼过滤。悬浮液过滤时，液体通过过滤介质而颗粒沉积在过滤介质的表面形成滤饼。当然颗粒尺寸比过滤介质的孔径大时，会形成滤饼。不过，当颗粒尺寸比过滤介质小时，过滤开始会有部分颗粒进入过滤介质孔道里，迅速发生“架桥现象”，如图6-21所示。但也会有少量颗粒穿过过滤介质而与滤液一起流走。随着滤渣的逐渐堆积，过滤介质上面会形成滤饼层。此后，滤饼层就成为有效的过滤介质而得到澄清的滤液。这种过滤称为滤饼过滤，它适用于颗粒含量较多（液中颗粒体积＞1%）的悬浮液。化工厂中所处理的悬浮液，颗粒含量较多，多采用滤饼过滤。
图6-21 架桥现象
2.过滤介质
过滤介质的作用是使液体通过而使固体颗粒截留住。因此，要求过滤介质的孔道比颗粒小，或者过滤介质孔道虽比颗粒大，但颗粒能在孔道上架桥，只能使液体通过。工业上常用的过滤介质如下：
（1）织物介质。这种过滤介质使用的最多。有由棉、麻、丝、毛及各种合成纤维织成的滤布。还有铜、不锈钢等金属丝编织的滤网。
（2）堆积的粒状介质。由沙、木炭堆积成较厚的床层，用于深层过滤。
（3）多孔性物质。由陶瓷、塑料、金属等粉末烧结成型而制成的多孔性板状或管状介质。
过滤介质的选择，要根据悬浮液中液体的性质（例如，酸、碱性），固体颗粒含量与粒度，操作压力和温度及过滤介质的机械强度与价格等因素进行考虑。
3.助滤剂
当悬浮液中颗粒很细时，过滤时很容易堵死过滤介质的孔隙，或所形成的滤饼在过滤的压力差作用下，孔隙很小，阻力很大，使过滤困难。为了防止这种现象发生，可使用助滤剂。常用的助滤剂有硅藻土、珍珠岩、石棉等。
二、过滤过程及分类
过滤操作得以进行，在于利用过滤推动力来克服过滤阻力。滤液在通过过滤介质时，要克服过滤介质的流动阻力。随着过滤过程的进行，滤饼不断增厚。由于滤饼中的毛细管孔道往往较过滤介质的为小，滤液通过滤饼时也要克服阻力，而且随着滤饼加厚，滤饼阻力不断增加。因此，流动阻力主要决定于滤饼的厚度及其特性。通常滤饼可分为不可压缩的和可压缩的两种。前者为不变形的颗粒所组成，如晶体、碳酸钙、碳酸钠、硅酸钠、硅胶、硅藻土等；后者为无定形的颗粒组成、如胶状的氢氧化铝、氢氧化铬或其他的水化物沉淀。
不可压缩滤饼，当其沉淀于滤布上时，各个颗粒的大小和形状、滤饼中孔道的大小，均不受压强的增加而有所改变。反之，当滤液通过可压缩滤饼时，颗粒间的孔道随压强的增加而变小，滤液通过滤饼的阻力不断增加。为了克服过滤阻力，需要增大过滤的推动力，也就是增加滤饼和过滤介质两侧的压强差。其方法有：
（1）重力过滤。利用悬浮液本身的液柱压强，一般不超过50kN/m2；
（2）加压过滤。增加悬浮液面上的压强，一般可达500kN/m2；
（3）真空过滤。在过滤介质下面抽真空，通常不超过87kN/m2真空度。(www.xing528.com)
三、过滤速度
过滤速度是指单位时间内，通过单位过滤面积的滤液体积，用符号U表示，单位为m3/（s·m2）。若设备的过滤面积为A，在Δτ秒的过滤时间间隔内，通过该过滤面积的滤液量为ΔV；则过滤速度为
实验证明，过滤速度的大小与推动力成正比，而与阻力成反比。当推动力一定时过滤速度随操作的进行而逐渐降低。如果在操作中使过滤速度维持不变，就必须不断加大过滤的推动力。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）Δp、滤饼厚度L外，还有滤饼和悬浮液的性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等。
过滤操作可分为恒压过滤和恒速过滤。恒压过滤是在过滤操作中自始至终维持动力不变。由于滤饼的厚度随过滤的进行而不断增加，阻力也不断增加，则过滤速度必然随操作的进行而降低。恒速过滤是在过滤操作中保持过滤速度不变，这就必须使推动力随滤饼增厚而不断增大，否则就不能维持恒速。
实际操作中多为恒压过滤，因为恒压过滤操作比较方便。
四、过滤操作阶段
整个过滤操作由过滤、洗涤、去湿及卸料四个阶段组成。
（1）过滤。过滤时滤浆通过过滤介质得到滤液和滤渣，即是流体通过滤渣层和过滤介质层的流动过程。在此过程中，随着时间的进行，滤渣的阻力不断增加，过滤速度不断降低。达到一定程度，卸下滤饼，完成此过程。
（2）洗涤。在除去滤饼之前，滤饼中的小孔存有滤液。如果滤饼是有价值的物料，不允许有滤液残留在滤饼中。则必须将这部分滤液除去，因此常将滤饼进行洗涤，洗涤后所得的溶液称为洗涤液或洗液。
（3）去湿。洗涤后有时还要对滤饼进行去湿。即用压缩空气吹干或用真空泵吸干滤饼中存留的洗涤液，使滤饼中液体尽可能地减少。也为进一步干燥滤饼时减少热量消耗。
（4）卸料。卸料要尽可能彻底干净。目的是为了最大限度地回收滤饼（滤饼是产品时），同时为了清洗滤布而减少下一次过滤时的阻力。通常采用压缩空气从过滤介质背面倒吹以卸除滤饼。如滤饼无用，则可用水冲洗。
五、过滤机的生产能力及影响因素
1.过滤机的生产能力
用单位时间内所能得到的滤液量来表示。但如前所述，在过滤操作中仅有一部分的时间用于生产，则另一部分时间消耗于滤饼的洗涤和卸除，以及过滤机的清理准备工作，所以过滤机（以板框过滤机为例）的生产能力，可用下式表示，即
式中 Vh——过滤机的生产能力，以每小时平均所得滤液量表示，m3/h
V——一操作周期中所得到滤液量，m3
∑τ——操作周期的总时间，h（包括过滤时间τ、洗涤时间τ洗和辅助时间τ辅）
必须指出，要使过滤机的生产能力提高，应合理的安排各个阶段的时间。若过滤时间过长，则因过滤速度下降很低和滤饼层很厚而延长洗涤时间，但若过滤时间太短，则会使操作周期中的洗涤和辅助时间（非生产时间）所占的比重加大。因此，对过滤操作中的各阶段时间要很好地安排配合，以使生产能力达最大值。
实践证明，对于间歇过滤机，当过滤和洗涤时间之和等于其他辅助操作时间，其生产能力为最大。
2.影响过滤的因素
凡影响过滤速度的因素，均能影响过滤机的生产能力，且其中某些因素还将影响到过滤的结构。影响过滤的因素很多，主要有以下几方面：①悬浮液的性质；②过滤的推动力；③过滤介质及滤饼的性质。
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