过滤理论及基本概念培训演示文稿
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化工原理课件第三节过滤
•设备革新
增大过滤面积
弹性压榨隔膜
第二章
29
第二章
30
dV A2p
dt rv(V Ve)
V
(VVe)dV
A2pt
dt
0
rv 0
恒压过滤方程
V2 2VeV2A2pt
rv
令 K 2p
rv
K——过滤常数，m2/s
V22VeV K2A t
第二章
13
二、恒压过滤方程
V22VeV K2A t
令 q=V/A qe=Ve/A
压滤是利用压缩空气
或液体输送设备在输
送料液时产生的压力 为推动力完成过滤。
第二章
18
板框压滤机
间歇操作 压滤设备
由机头（固定头）、滤框、滤板、头板、尾板、压紧装置等组成。
第二章
19
板框压滤机
框、板形状 ：
材料：金属（铸铁、碳钢、不锈钢、铝）、塑料、木材等。 过滤面积：框——长×宽×2 板——两面
qe——过滤常数，m3/m2
q2 2qeqKt
——均为恒压过滤方程 * 当滤饼阻力远远大于过滤介质阻力时：
V2 KA2t & q2 Kt
第二章
14
三、过滤常数K、qe测定
恒压条件下，测得t1、t2时间获得的滤液体积V1、V2 ：
V12 2VeV1 KA2t1
V22 2VeV2 KA2t2
每旋转一周的生产能力为 Q=60nV
优缺点：
适于处理量大而又容易过滤的料浆，对不易过滤的细、粘料浆可采 用助滤剂的方法也很方便（刮刀稍微离开转鼓表面一定距离）。附 属设备较多，投资费用高；滤饼含液量较高（约30％）；料浆温度 不能过高。
过滤操作的基本概念-精品.ppt
第二节 表面过滤的基本理论 带式脱水机
第二节 表面过滤的基本理论
一、过滤基本方程
主要特征：随着过滤过程的进行，流体中的固体颗粒被截 留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。
滤饼层厚度：随过滤时间的增长而增厚，其增加速率与过 滤所得的滤液的量成正比。
过滤速度：由于滤饼层厚度的增加，因此在过滤过程中是 变化的。
滤饼过滤
第二节 表面过滤的基本理论
表面过滤过程
被过滤的颗粒粒 径较小的情况
多孔性 介质
表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速 度较慢的情况。 给水处理：慢滤池 污泥脱水：使用的各类脱水机（如真空过滤机、板框式压 滤机等）
第二节转筒表真面空过过滤滤的机基本理论 回转真空过滤机工作过程示意
第一节 过滤操作的基本概念
本节思考题
(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用。 (2)环境工程领域中的过滤过程，使用的过滤介质
主要有哪些。 (3)过滤的主要类型有哪些。 (4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么。
第二节 表面过滤的基本理论
本节的主要内容
一、过滤基本方程 二、过滤过程的计算 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤机生产能力的计算
u p
(Rm Rc)
(7.2.2)
Rm：过滤介质过滤阻力, 1/m Rc：滤饼层过滤阻力, 1/m
假设rm，r分别为过滤介质和滤饼层的过滤比阻, 1/m2 Rm= rmLm；Rc= rL
u p
(rmLm rL)
(7.2.4) Ruth 过滤方程
r：与过滤介质上形成的滤饼层的孔隙结构特性有关 L：与滤液量有关，在过滤过程中是变化的。
天然：石英砂、无烟煤、磁铁矿粒等。 人工：聚苯乙烯发泡塑料球等。 固体颗粒过滤介质在水处理中的各类滤池中应用广泛， 通常称为滤料。
演示文稿第二讲过滤理论
第十九页，共45页。
b、滤饼的洗涤
❖ 滤饼形成以后，滤饼中还含有许多杂质需要进一步 洗涤。
❖ 洗涤有两个作用：
1). 将孔中含有的发酵液洗出；
2).滤饼中，溶质可以从生物机体中扩散出，如果目 标 产 物存 在于生物机体中，这种扩散可以提高回收。
第二十页，共45页。
两个因素:
❖ 一是洗涤之后残留的可溶物质的分数，这个分数 决定着所需洗液的体积
土预涂层，用以保护支持介质的毛细孔道不被滤饼层中的固体粒子 堵塞。
❖ （3）用作助滤剂。
第三十三页，共45页。
过滤介质-多孔固体介质
❖ 如多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料等 ，可加工成板状或管状，孔隙很小且耐 腐蚀，常用于过滤含有少量微粒的悬浮 液。
第三十四页，共45页。
1）实验室用抽滤装置
第三十五页，共45页。
第四十一页，共45页。
转筒真空过滤机结构：
转筒，扇形格(18格)； ➢滤室； ➢分配头；
✓动盘(18个孔，分别与扇 形格的18个通道相连)； ✓定盘(三个凹槽：滤液真 空凹槽、洗水真空凹槽、 压缩空气凹槽，分别将动 盘的18个孔道分成三个通 道)； 滤浆槽。
工作过程
第四十二页，共45页。
❖ 转筒下部浸入滤浆槽中，浸没角约900-1300，圆 筒缓慢旋转时(转速约0.5-2r／min)，筒内每一空间 相继与分配头中的3个室相通，可顺序进行过滤、 洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。即整个圆筒 分为过滤区、洗涤及脱水区，卸渣及再生区3个区 域。
第八页，共45页。
把方程（2.6）代入（2.5）得到： ❖ (1/A)*dV/dt=△P/(μ(αρo(V/A)+Rm) ❖ 初始条件为：
T=0 V=0
过滤、吸附理论培训课件(PPT25张)
原理－两种不同的金属直接接触，浸没在有传导性的电解质 溶液里，可形成原电池，通过选用活性金属组成原电池可在它作 用空间产生一个电场。 电化学滤料滤池是利用污水中含有电解质物质，当铁屑浸没 在含有电解质的污水中，铁屑晶体结构上的铁一碳之间形成了许 多微小的腐蚀电池，产生电化学反应，在它的作用空间产生一个 电场，铁一碳表面有电流流动，形成一种内部内电解反应，在电 场作用下，铁阳极失去电子生成 Fe2+进入污水中，碳阴极得到 电子使碳表面的 H+生成 H2逸出，电极反应如下：
2.2 吸附等温线
1．吸附平衡 吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时， 则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不改变 而达到平衡，此时 吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。 吸附剂吸附能力的大小以吸附量q表示，指单位重量 的吸附剂所吸附的吸附质的重量。 q = V (Co—C) / W
电子的物质所接受，生成以氢氧根形式出现的阴离子，中和金属离 子，形成一种内部电解反应。电极反应阴极新生成的H2能与污水中
的许多污染组份发生氧化还原作用，阳极生成的Fe2+是良好的絮凝剂
，能够捕集、裹挟污水中的污染物共沉。
应用：采用铁屑和活性炭组成电池，由于电极电位 不同，形成一组短路的电池，铁阳极失去电子生成Fe2＋进 入水中，电子流向阴极，在炭表面H＋得到电子还原成H2， 水中Fe2＋与OH－结合形成Fe(OH)2絮凝体，电池不断反应， 滤池强化工作作用。 例如，将铁屑和碳粒浸没在ξ—电位为30 mv的污水 溶液中，铁屑和碳粒的电位差为1.2伏，粒料间的分离距 离为0.1cm,可以得到5×10-3cm/s的分离速度，从理论上 计算20s就完成沉积过程。 特点：1）具有普通滤池的功能，2）具有原电池的 电化学反应。3）起到电解反应的电氧化和电絮凝。
2.2 吸附等温线
1．吸附平衡 吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时， 则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不改变 而达到平衡，此时 吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。 吸附剂吸附能力的大小以吸附量q表示，指单位重量 的吸附剂所吸附的吸附质的重量。 q = V (Co—C) / W
电子的物质所接受，生成以氢氧根形式出现的阴离子，中和金属离 子，形成一种内部电解反应。电极反应阴极新生成的H2能与污水中
的许多污染组份发生氧化还原作用，阳极生成的Fe2+是良好的絮凝剂
，能够捕集、裹挟污水中的污染物共沉。
应用：采用铁屑和活性炭组成电池，由于电极电位 不同，形成一组短路的电池，铁阳极失去电子生成Fe2＋进 入水中，电子流向阴极，在炭表面H＋得到电子还原成H2， 水中Fe2＋与OH－结合形成Fe(OH)2絮凝体，电池不断反应， 滤池强化工作作用。 例如，将铁屑和碳粒浸没在ξ—电位为30 mv的污水 溶液中，铁屑和碳粒的电位差为1.2伏，粒料间的分离距 离为0.1cm,可以得到5×10-3cm/s的分离速度，从理论上 计算20s就完成沉积过程。 特点：1）具有普通滤池的功能，2）具有原电池的 电化学反应。3）起到电解反应的电氧化和电絮凝。
过滤吸附理论培训课件
q = V (Co—C) / W
式中 V—废水容积； W—吸附剂投量； Co—原水吸附质浓度； C—吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度。
(1)朗谬尔公式 朗谬尔公式是从动力学观点出发，通过一些
假设条件而推导出来的单分子吸附公式。
q abc 1 ac
式中q——吸附量 C——吸附质平衡浓度 a、b——吸附常数。
优：效率高，可回收有用的物质。缺：易堵塞。
1.2 滤池
滤池－去除微量悬浮物，深度处理。
1.2.1 滤池过滤机理。
1）机械筛滤作用－把滤料层作为筛子，某些粒 径大于孔隙尺寸的杂质被截留，孔隙变小一些， 于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。
2）沉淀作用－把滤料看作层层叠叠起来的多层 沉淀池。利用巨大的沉淀面积截留水中微小粒子 。
互相交换离子的吸附，依靠静电引力牢固吸附。
2.2 吸附等温线
1．吸附平衡 吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时，
则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不改变 而达到平衡，此时
吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。 吸附剂吸附能力的大小以吸附量q表示，指单位重量 的吸附剂所吸附的吸附质的重量。
可截留污水中微小的悬浮颗粒，滤布采用尼龙布和金 属网，孔隙小于100μ，悬浮物去除率75－90％，滤后水 中悬浮物小于5mg/L。
2.吸附理论
原理
在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集的 现象称为吸附。 吸附就是利用多孔性的固体物质， 使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除 的方法。
2.1 产生吸附的原因
1.2.3 构造
－污水滤料和给水滤料有许多相同之处，与 给水滤料的不同之处如下：
滤料粒径大，强度高，耐腐蚀，成本低。 抗冲击性负荷，出现双层滤料。 运行周期长。 运行方式分为正向流和反向流。
式中 V—废水容积； W—吸附剂投量； Co—原水吸附质浓度； C—吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度。
(1)朗谬尔公式 朗谬尔公式是从动力学观点出发，通过一些
假设条件而推导出来的单分子吸附公式。
q abc 1 ac
式中q——吸附量 C——吸附质平衡浓度 a、b——吸附常数。
优：效率高，可回收有用的物质。缺：易堵塞。
1.2 滤池
滤池－去除微量悬浮物，深度处理。
1.2.1 滤池过滤机理。
1）机械筛滤作用－把滤料层作为筛子，某些粒 径大于孔隙尺寸的杂质被截留，孔隙变小一些， 于是后续的细小悬浮杂质也可被截留。
2）沉淀作用－把滤料看作层层叠叠起来的多层 沉淀池。利用巨大的沉淀面积截留水中微小粒子 。
互相交换离子的吸附，依靠静电引力牢固吸附。
2.2 吸附等温线
1．吸附平衡 吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时，
则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不改变 而达到平衡，此时
吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。 吸附剂吸附能力的大小以吸附量q表示，指单位重量 的吸附剂所吸附的吸附质的重量。
可截留污水中微小的悬浮颗粒，滤布采用尼龙布和金 属网，孔隙小于100μ，悬浮物去除率75－90％，滤后水 中悬浮物小于5mg/L。
2.吸附理论
原理
在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集的 现象称为吸附。 吸附就是利用多孔性的固体物质， 使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除 的方法。
2.1 产生吸附的原因
1.2.3 构造
－污水滤料和给水滤料有许多相同之处，与 给水滤料的不同之处如下：
滤料粒径大，强度高，耐腐蚀，成本低。 抗冲击性负荷，出现双层滤料。 运行周期长。 运行方式分为正向流和反向流。
过滤ppt课件演示文稿
反洗水
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4）过滤效率的影响因素
过滤是悬浮颗粒与滤料的互相作用，悬浮物的分离 效率受这两方面因素的影响， （1）滤料的影响 （i）粒度：粒度越小，过滤效率越高 （ii）形状：孔隙率相同时，角形滤料的过滤效率高； （iii）孔隙率：孔隙率越小，过滤效率越高，但水头 损失也越大， （iv）厚度：滤床越厚，滤液越清，操作周期越长， （v）表面性质：滤料表面不带电或带有与悬浮颗粒 表面相反的电荷，利于悬浮颗粒在其表面吸附和接 触絮凝
a 一般滤料选择应满足以下要求：
（i）有足够的机械强度； （ii）有较好的化学稳定性； （iii）有适宜的级配和足够的空隙率。 所谓级配就是滤料的粒径范围及在此范 围内各种粒径的滤料数量比例; （iv）滤料的外形最好接近于球形，表面 粗糙而有棱角； （v）滤料应价廉，货源充足。
b 几种常见的滤料
（b）对垫层的要求： i 要求垫料层不能被反洗水冲动； ii 形成的孔隙均匀，使布水均匀； iii 化学稳定性好； iv 机械强度高。 通常，垫料层采用天然卵石或碎石。
(3)配水系统
（a）配水系统的作用： （i）均匀收集滤后水，又称为排水系统； （ii）均匀分配反冲洗水。 （b）分类 （i）大阻力配水系统； （ii）小阻力配水系统。
过滤结束时水位， 水位高于进水堰的 水位，过滤不能进 行，开始反洗
变水位恒速过滤示意图
过滤开始时水位， 出水堰高于滤料 的高度
（2）优良滤池的指标：
（a）滤料纳污能力大，过滤水头损失小， 工作周期长； （b）出水水质符合回用或外排的要求； （c）反洗耗水量少，效果好，反洗后滤料 分层稳定而不发生很大程度的滤料混杂。
3）接触絮凝
• 由于滤料有较大的表面积，它与悬浮物之间有 明显的物理吸附作用。 • 此外，砂粒在水中表面常带有负电荷，能吸附 带有正电的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形 成带正电的薄膜，进而又吸附带负电荷的粘土 及多种有机胶体，在砂粒上发生接触絮凝。 • 在大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶体 还能起到接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过 程。
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4）过滤效率的影响因素
过滤是悬浮颗粒与滤料的互相作用，悬浮物的分离 效率受这两方面因素的影响， （1）滤料的影响 （i）粒度：粒度越小，过滤效率越高 （ii）形状：孔隙率相同时，角形滤料的过滤效率高； （iii）孔隙率：孔隙率越小，过滤效率越高，但水头 损失也越大， （iv）厚度：滤床越厚，滤液越清，操作周期越长， （v）表面性质：滤料表面不带电或带有与悬浮颗粒 表面相反的电荷，利于悬浮颗粒在其表面吸附和接 触絮凝
a 一般滤料选择应满足以下要求：
（i）有足够的机械强度； （ii）有较好的化学稳定性； （iii）有适宜的级配和足够的空隙率。 所谓级配就是滤料的粒径范围及在此范 围内各种粒径的滤料数量比例; （iv）滤料的外形最好接近于球形，表面 粗糙而有棱角； （v）滤料应价廉，货源充足。
b 几种常见的滤料
（b）对垫层的要求： i 要求垫料层不能被反洗水冲动； ii 形成的孔隙均匀，使布水均匀； iii 化学稳定性好； iv 机械强度高。 通常，垫料层采用天然卵石或碎石。
(3)配水系统
（a）配水系统的作用： （i）均匀收集滤后水，又称为排水系统； （ii）均匀分配反冲洗水。 （b）分类 （i）大阻力配水系统； （ii）小阻力配水系统。
过滤结束时水位， 水位高于进水堰的 水位，过滤不能进 行，开始反洗
变水位恒速过滤示意图
过滤开始时水位， 出水堰高于滤料 的高度
（2）优良滤池的指标：
（a）滤料纳污能力大，过滤水头损失小， 工作周期长； （b）出水水质符合回用或外排的要求； （c）反洗耗水量少，效果好，反洗后滤料 分层稳定而不发生很大程度的滤料混杂。
3）接触絮凝
• 由于滤料有较大的表面积，它与悬浮物之间有 明显的物理吸附作用。 • 此外，砂粒在水中表面常带有负电荷，能吸附 带有正电的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形 成带正电的薄膜，进而又吸附带负电荷的粘土 及多种有机胶体，在砂粒上发生接触絮凝。 • 在大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶体 还能起到接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过 程。
过滤操作的基本概念ppt课件
dq K dt 2(q qe )
(7.2.12)（滤饼过滤基本方程）
第二节 表面过滤的基本理论
K：过滤常数，如何测定?与下列因素有关：
• 滤饼的颗粒性质 • 悬浮液浓度 • 滤液黏度 • 滤饼的可压缩性 qe：过滤介质特性参数
第二节 表面过滤的基本理论
二、过滤过程的计算
确定滤液量与过滤时间和过滤压差等之间的关系。
第七章 过滤
第七章 过滤
本章主要内容
第一节 过滤操作的基本概念 第二节 表面过滤的基本理论 第三节 深层过滤的基本理论
第一节 过滤操作的基本概念
本节的主要内容
一、过滤过程 二、过滤介质 三、过滤分类
第一节 过滤操作的基本概念
一、过滤过程
• 混合物的分离：液体和气体混合物 • 什么现象属于过滤？
对于可压缩滤饼，s=0.2～0.8，
对于不可压缩滤饼，s=0
第二节 表面过滤的基本理论
将比阻计算式代入式（7.2.8），得：
dV
Ap1s
Adt r0 f (V Ve )
(7.2.10)
假设 K 2p1s
r0 f
则： dV KA Adt 2(V Ve )
(7.2.11)
令q=V/A，qe=Ve/A（qe称为过滤介质比当量滤液体积），则
6，
所以，求得恒速过滤的滤液体积V1 3.02 m3，
进而求得恒压过滤的操作压力为 p 1.3105 Pa
第二节 表面过滤的基本理论
三、过滤常数的测定
（一）过滤常数K，qe的计算
对于恒压过滤，过滤积分方程改写为：
t q
1 K
q
2 K
qe
(7.2.19)
t/q
17.水质工程学 I —过滤 §4-1过滤概述,§4-2过滤理论(1)(ppt文档)
• 经过多人研究，认为过滤主要是悬浮颗粒与滤料颗粒之间 粘附作用的结果。
1
5
• 水中的悬浮颗粒能够粘附在颗粒表面上，涉及两个问题： • 第一、被水流夹带的颗粒如何与滤料颗粒表面接近或接触； • 第二、它们接近时依靠那些力的作用，使它们粘附于滤料
表面上。
（一）颗粒迁移
• 在过滤过程中，滤层孔隙中的水流一般属层流状态。被水流 夹带的颗粒将随水流流线运动，它之所以会脱离流线而与滤 料表面接近，完全是一种物理的力学作用。一般认为有以下 几种作用引起：
的水由此排出
2
垫层，支撑滤料和均 匀分配反洗水
集水渠，进水 底部配水系统，收集过滤 及收集反洗水 后的水或均匀分配反洗水
3
• 滤速：单位时间、单位过滤面积上的过滤水量称为滤速。
• v Q
（m/h)
• 单位面积上的过滤水量，这是表面负荷，但它具有速度的 因次“米/小时”所以习惯上又把表面负荷称作过滤速度。
5
6
杂质颗粒 流线
滤料
拦截
沉淀
惯性
扩散
水动力
• 当颗粒尺寸较大时，处在流线中的颗粒会直接碰到滤料表面产生拦 截作用；
• 颗粒的速度较大时会在重力的作用下脱离流线，产生沉淀作用； • 颗粒具有较大惯性时也可以脱离流线与滤料表面接触（惯性作用）；
颗粒较小时，布朗运动较剧烈时会扩散至滤料表面（扩散作用）；
• 对生活饮用水的水厂来说，
必须有过滤，这是不可缺少
滤料
的。
垫层
工作周期：从过滤开始到冲洗
结束称为滤池的工作周期。
1
2
普通快滤池构造
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• 它是过滤器元件中最大开孔的标志。
过滤精度挑战试验方法( 1 µm)
微粒挑战 • 玻璃珠 • 中等硅土试验粉尘 • 粗硅土试验粉尘 • 乳胶球形颗粒 • 聚苯乙烯球形颗粒
PSL
过滤精度挑战试验方法( 1 µm)
生物学挑战 • 细菌 • 支原体 • 噬菌体 • 热原
绝对精度试验程序
污染悬浮物压力罐 试验过滤器 收集容器 显微检测分析膜片
102
过滤器的功能
过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤 / 分离是在一个平面上进行的。
过滤器的功能
实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。 “弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了
辅助作用
深度过滤介质
颗粒可以在表面被捕集， 也可以在介质层内被捕集， 因此，提高了容污能力。
过滤机理
• 污物载荷更符合实际。
• 挑战能进行至过滤器堵塞。
• 对整个过滤器性能可得到更多信息。
结果表达
由计数器读数计算“过滤比” 或称 “Beta 比”，符号
x =
上游大于直径 x 的微粒数 下游大于直径 x 的微粒数
取得数据
• 两台自动计数器，上、下游各一台。 • 每台都能测量六挡或更多挡直径微粒数。 • 对广范围微粒尺寸，例如0.5m到90m，
V病ir毒us
Pai油nt漆P颜igm料ent
Ca碳rb粒on Black
Ba细ct菌eria
辐At射om原i子c Radii
Prote蛋in白/ E/n酶zymes
颗粒尺寸 10-4
10-3
10-2
10-1
1.0
10
103
( 微米)
平均分子量 100
200
20,000
500,000
S沙an粒d
Hum人an发Hair
F-2 试验现在也称之为“改进 OSU-F-2 试验”
F-2 试验装置示意图
Slurry
Reservoir Pump Flowmeter
Clean-up Filter
Test Element p
Test Filter
Automatic Particle Counters
F-2 试验优点
• 所用 SAE（美国汽车工程师学会）中等试 验粉尖 对实际污染物具有很好的代表性。
玻璃珠试验显微镜评估原理
穿透试验过滤器 的最大玻璃珠？
用显微镜刻 度评定最大 玻璃珠尺寸
1.4
什么是F-2试验?
• 采用“单次通过” 方式I评价水相应用 过滤器的一种快速半自动方法
• 基于评价液压过滤器的“多次通过”方 式试验系统
. . . 最初由 Oklahoma 州立大学开发并 称之为“OSU试验”。
引并由于这些力而被牢固阻截
Zeta 正电势
颗粒接触到滤材表面由于吸引力而被阻截
带负电的 污染物
带正电的 滤材
水溶液
吸附 / Zeta 电势
大多数需过滤的颗粒都带负电，例如：
细菌 支原体 病毒 酵母
硅颗粒 细菌内毒素 (热源) 蛋白分子
小结
过滤介质的过滤 / 分离效率由于
直接拦截 惯性撞击 扩散拦截
吸附
拦截尺寸小于滤孔的颗粒
由于:
表面相互作用
不同电荷
范德华力(Van der Waals)
吸附
表面作用
扩散拦截
气体分子 (作随机运动) 碰撞小颗粒或雾滴 布朗运动(Brownian motion)碰撞的结果，
增加了颗粒碰撞过滤介质的机会 仅在气体中有效
扩散拦截
气体分子作布朗运动
扩散拦截
分散在气体分子中的小颗粒 或雾滴受到撞击发生位移
扩散拦截
扩散拦截
气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度 的污染物
对细小颗粒 (〈0.1 - 0.3微米)非常有效
如果一个气体过滤器在湿润环境中运行， 它的去 除能力即变为液体精度
Zeta 正电势
Zeta 正电势是颗粒在水溶液中 表面产生的 动电学吸引力 (电荷) 带电的颗粒将被带相反电荷的滤材表面吸
过滤理论及基本概念培训演示 文稿
过滤
利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物
污染流体 (进料液，上游)
孔
洁净流体 (滤出液，下游)
滤材
1 微米 (um) 等于:
微米
10－6 米 ＝10－3 毫米
3.9×10 -5 英寸
又称 "micron"
膜 类型
定义
过滤 / 分离范围
纳滤
反渗透
过滤工艺范围
不规则形状的颗粒 / 方向性 多个颗粒同时撞击到同一个滤孔
直接拦截
不规则形状的搭桥
直接拦截
多个小颗粒的搭桥
惯性撞击
尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式 流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线
运动的惯性
颗粒离开流体主流而撞击到滤材上
惯性撞击
惯性撞击
惯性撞击
颗粒被机械拦截或被吸附拦截 在气体中比在液体中更有效. 对大于 0.5 - 1.0 微米的颗粒很有效.
三种过滤机制
直接拦截 惯性撞击 扩散拦截
直接拦截
液体中的基本过滤机制
本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒
例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒
直接拦截
颗粒大于孔径
直接拦截
当颗粒大于流道 孔径时即被该结 构去除
容污能力可以用 弯曲结构提高 筛网无此作用
直接拦截
通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被 拦截
1. 有争议的微米精度 2. 由制造商自己指定 3. 去除重量百分比 4. 可变的、不可再现的下游流体质量 5. 非固定孔结构
重量与数量
12.6 mg/l
One ½” marble in a barrel.
256 billion 2 µm particles
绝对精度
定义
在指定试验条件下能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通过过滤器的 最大刚性球形颗粒的直径。
微滤 超滤
Cl滤oth布&和D深e层pt过h F滤il器ters
Scree筛n网s &和S滤tr网ainers
普通污染物 的相对尺寸
Latex E乳m胶ulsions
金属离子
VOC抯, PCD, Susp. Oil
不溶有机物 可可溶盐类类
Oil E油m乳ul剂sions Re红d 细Bl胞ood
Cells
的共同作用而增强
过滤机理及其效率
效率(%)
直接拦截
100
90 扩散拦截
80
惯性撞击
70
60 50 0.01
0.1 0.3
1
颗粒直径 (um)
10
100
三、过滤精度
如何确定过滤器的性能呢？
依据绝对精度或公称精度
公称精度
• no Non-fixed pore construction
• 公称精度的定义：基于大于或等于给定尺 寸所有颗粒的某一重量去除百分数，由过 滤器厂商指定的有争议的微米数值。它几 乎没有好的详细说明，也无再现性。
过滤精度挑战试验方法( 1 µm)
微粒挑战 • 玻璃珠 • 中等硅土试验粉尘 • 粗硅土试验粉尘 • 乳胶球形颗粒 • 聚苯乙烯球形颗粒
PSL
过滤精度挑战试验方法( 1 µm)
生物学挑战 • 细菌 • 支原体 • 噬菌体 • 热原
绝对精度试验程序
污染悬浮物压力罐 试验过滤器 收集容器 显微检测分析膜片
102
过滤器的功能
过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤 / 分离是在一个平面上进行的。
过滤器的功能
实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。 “弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了
辅助作用
深度过滤介质
颗粒可以在表面被捕集， 也可以在介质层内被捕集， 因此，提高了容污能力。
过滤机理
• 污物载荷更符合实际。
• 挑战能进行至过滤器堵塞。
• 对整个过滤器性能可得到更多信息。
结果表达
由计数器读数计算“过滤比” 或称 “Beta 比”，符号
x =
上游大于直径 x 的微粒数 下游大于直径 x 的微粒数
取得数据
• 两台自动计数器，上、下游各一台。 • 每台都能测量六挡或更多挡直径微粒数。 • 对广范围微粒尺寸，例如0.5m到90m，
V病ir毒us
Pai油nt漆P颜igm料ent
Ca碳rb粒on Black
Ba细ct菌eria
辐At射om原i子c Radii
Prote蛋in白/ E/n酶zymes
颗粒尺寸 10-4
10-3
10-2
10-1
1.0
10
103
( 微米)
平均分子量 100
200
20,000
500,000
S沙an粒d
Hum人an发Hair
F-2 试验现在也称之为“改进 OSU-F-2 试验”
F-2 试验装置示意图
Slurry
Reservoir Pump Flowmeter
Clean-up Filter
Test Element p
Test Filter
Automatic Particle Counters
F-2 试验优点
• 所用 SAE（美国汽车工程师学会）中等试 验粉尖 对实际污染物具有很好的代表性。
玻璃珠试验显微镜评估原理
穿透试验过滤器 的最大玻璃珠？
用显微镜刻 度评定最大 玻璃珠尺寸
1.4
什么是F-2试验?
• 采用“单次通过” 方式I评价水相应用 过滤器的一种快速半自动方法
• 基于评价液压过滤器的“多次通过”方 式试验系统
. . . 最初由 Oklahoma 州立大学开发并 称之为“OSU试验”。
引并由于这些力而被牢固阻截
Zeta 正电势
颗粒接触到滤材表面由于吸引力而被阻截
带负电的 污染物
带正电的 滤材
水溶液
吸附 / Zeta 电势
大多数需过滤的颗粒都带负电，例如：
细菌 支原体 病毒 酵母
硅颗粒 细菌内毒素 (热源) 蛋白分子
小结
过滤介质的过滤 / 分离效率由于
直接拦截 惯性撞击 扩散拦截
吸附
拦截尺寸小于滤孔的颗粒
由于:
表面相互作用
不同电荷
范德华力(Van der Waals)
吸附
表面作用
扩散拦截
气体分子 (作随机运动) 碰撞小颗粒或雾滴 布朗运动(Brownian motion)碰撞的结果，
增加了颗粒碰撞过滤介质的机会 仅在气体中有效
扩散拦截
气体分子作布朗运动
扩散拦截
分散在气体分子中的小颗粒 或雾滴受到撞击发生位移
扩散拦截
扩散拦截
气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度 的污染物
对细小颗粒 (〈0.1 - 0.3微米)非常有效
如果一个气体过滤器在湿润环境中运行， 它的去 除能力即变为液体精度
Zeta 正电势
Zeta 正电势是颗粒在水溶液中 表面产生的 动电学吸引力 (电荷) 带电的颗粒将被带相反电荷的滤材表面吸
过滤理论及基本概念培训演示 文稿
过滤
利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物
污染流体 (进料液，上游)
孔
洁净流体 (滤出液，下游)
滤材
1 微米 (um) 等于:
微米
10－6 米 ＝10－3 毫米
3.9×10 -5 英寸
又称 "micron"
膜 类型
定义
过滤 / 分离范围
纳滤
反渗透
过滤工艺范围
不规则形状的颗粒 / 方向性 多个颗粒同时撞击到同一个滤孔
直接拦截
不规则形状的搭桥
直接拦截
多个小颗粒的搭桥
惯性撞击
尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式 流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线
运动的惯性
颗粒离开流体主流而撞击到滤材上
惯性撞击
惯性撞击
惯性撞击
颗粒被机械拦截或被吸附拦截 在气体中比在液体中更有效. 对大于 0.5 - 1.0 微米的颗粒很有效.
三种过滤机制
直接拦截 惯性撞击 扩散拦截
直接拦截
液体中的基本过滤机制
本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒
例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒
直接拦截
颗粒大于孔径
直接拦截
当颗粒大于流道 孔径时即被该结 构去除
容污能力可以用 弯曲结构提高 筛网无此作用
直接拦截
通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被 拦截
1. 有争议的微米精度 2. 由制造商自己指定 3. 去除重量百分比 4. 可变的、不可再现的下游流体质量 5. 非固定孔结构
重量与数量
12.6 mg/l
One ½” marble in a barrel.
256 billion 2 µm particles
绝对精度
定义
在指定试验条件下能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ通过过滤器的 最大刚性球形颗粒的直径。
微滤 超滤
Cl滤oth布&和D深e层pt过h F滤il器ters
Scree筛n网s &和S滤tr网ainers
普通污染物 的相对尺寸
Latex E乳m胶ulsions
金属离子
VOC抯, PCD, Susp. Oil
不溶有机物 可可溶盐类类
Oil E油m乳ul剂sions Re红d 细Bl胞ood
Cells
的共同作用而增强
过滤机理及其效率
效率(%)
直接拦截
100
90 扩散拦截
80
惯性撞击
70
60 50 0.01
0.1 0.3
1
颗粒直径 (um)
10
100
三、过滤精度
如何确定过滤器的性能呢？
依据绝对精度或公称精度
公称精度
• no Non-fixed pore construction
• 公称精度的定义：基于大于或等于给定尺 寸所有颗粒的某一重量去除百分数，由过 滤器厂商指定的有争议的微米数值。它几 乎没有好的详细说明，也无再现性。