化工原理_13过滤分离解读
《化工原理教学课件》过滤
目录
• 过滤原理简介 • 过滤设备 • 过滤操作 • 过滤效率与过滤速率 • 过滤的工业应用 • 新型过滤技术
01
过滤原理简介
过滤的基本概念
过滤
利用多孔介质拦截悬浮颗粒，使 液体通过而悬浮颗粒被截留的分
离技术。
过滤介质
多孔性物质，如滤布、滤网、砂芯 等。
悬浮颗粒
悬浮在液体中的固体颗粒或液滴。
高温的滤材。
控制过滤压力
合理控制过滤压力，以实现高 效过滤并延长滤材使用寿命。
优化过滤操作条件
通过实验确定最佳的过滤温度 、压力、流量等操作条件，提
高过滤效果。
定期更换滤材
根据实际使用情况定期更换滤 材，避免堵塞和破损对过滤效
果的影响。
过滤操作的注意事项
注意安全
在过滤易燃易爆或有腐蚀性的物质时， 应采取相应的安全措施，如佩戴防护 眼镜、手套等。
设备，如叶滤机。
根据操作条件选择
对于高温、高压环境，应选择耐 高温、耐高压的过滤设备；对于 真空度要求较高的操作，应选择
真空度较高的过滤设备。
根据生产规模选择
对于大规模生产，应选择效率高、 处理能力强的过滤设备；对于小 规模生产，可以选择简单、经济
的过滤设备。
常用过滤设备的工作原理
真空过滤机
利用真空作为驱动力，使 悬浮液中的液体通过滤布 排出，固体颗粒被截留在 滤布表面形成滤饼。
反渗透技术
总结词
反渗透技术是一种利用反渗透原理的分离技术，能够去除水中的离子、有机物、微生物等。
详细描述
反渗透技术利用半透膜，使水在压力作用下通过膜过滤，去除水中的离子、有机物、微生物等。反渗 透技术广泛应用于海水淡化、工业用水处理、饮用水净化等领域，具有高效、节能、环保等优点。
化工原理过滤
化工原理过滤
化工原理中的过滤操作是一种常见的分离技术，常用于固液分离或浓缩溶液中的悬浮物。
过滤的基本原理是利用过滤介质的孔隙来阻挡固体颗粒，使液体通过，从而实现固液分离。
过滤可以通过不同的方法进行，常见的有压力过滤、真空过滤和重力过滤等。
压力过滤是利用外部压力将液体推动通过过滤介质，真空过滤则是利用负压将液体吸附并通过过滤介质，而重力过滤则是利用重力将液体逐渐通过过滤介质。
在过滤过程中，过滤介质的选择十分重要。
通常选择具有一定孔隙大小和孔隙分布的过滤介质，以阻挡固体颗粒的同时保证液体的通过。
过滤介质可以是多种形式，如滤纸、滤布、滤板等。
滤纸是一种常见的过滤介质，具有不同的过滤速度和过滤精度。
滤布和滤板则常用于需要更高的过滤精度和更长使用寿命的场合。
在过滤过程中，还可以采用一些辅助设备来提高过滤效果。
常见的辅助设备包括搅拌装置、加热装置和冷却装置等。
搅拌装置可以通过搅拌将固体颗粒更好地分散在液体中，加快过滤速度；加热装置和冷却装置则可以改变液体的温度，提高过滤效果。
需要注意的是，在进行过滤操作时，要根据具体情况选择适当的过滤方式、过滤介质和辅助设备。
同时，要根据固液分离的要求和液体性质进行操作，并进行必要的控制和调整，以获得满意的过滤效果。
化工原理实验报告 过滤
化工原理实验报告过滤化工原理实验报告过滤一、实验目的本实验旨在通过过滤实验，掌握化工原理中的过滤操作，并了解过滤的原理和应用。
二、实验原理过滤是一种常见的分离技术，通过孔径较小的过滤介质（如滤纸、滤膜等）将混合物中的固体颗粒分离出来，从而获得纯净的溶液或悬浊液。
过滤的原理主要包括两种：表层过滤和深层过滤。
表层过滤是指颗粒截留在过滤介质表面形成过滤膜，而深层过滤是指颗粒截留在过滤介质内部。
三、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备：滤纸、漏斗、烧杯、橡胶塞等。
2. 将滤纸折叠成合适的形状，放入漏斗内，使其与漏斗壁贴紧。
3. 将需要过滤的混合物倒入漏斗中，让其自然下滤。
4. 若过滤速度过慢，可用玻璃棒轻轻搅拌混合物，但要避免破坏滤纸。
5. 待过滤液完全通过滤纸后，将滤液收集在烧杯中。
四、实验结果与分析在实验中，我们选择了含有固体颗粒的悬浊液进行过滤操作。
通过观察实验现象和收集到的滤液，我们可以得出以下结论：1. 过滤操作可以有效地将固体颗粒从悬浊液中分离出来，得到较为纯净的滤液。
2. 过滤速度受到多种因素的影响，包括颗粒的大小、浓度、过滤介质的孔径等。
在实验中，我们可以通过调整这些因素来控制过滤速度。
3. 过滤后的滤液可以进一步用于其他化工操作，如结晶、蒸发等。
五、实验总结通过本次实验，我们对过滤操作有了更深入的了解。
过滤作为一种常见的分离技术，在化工生产中具有重要的应用价值。
通过掌握过滤的原理和操作技巧，我们可以有效地分离混合物中的固体颗粒，得到纯净的溶液或悬浊液。
在实际应用中，我们还可以根据具体情况选择不同的过滤介质和操作条件，以获得更好的过滤效果。
六、实验注意事项1. 在进行过滤操作时，要注意保持实验环境的清洁，避免杂质的污染。
2. 操作过程中要小心操作，避免滤纸破裂或漏斗倾倒。
3. 实验结束后，要及时清洗实验器材，保持实验室的整洁。
七、参考文献[1] 张三. 化工原理与实验[M]. 北京：化学工业出版社，2010.[2] 李四. 过滤技术及应用[M]. 上海：上海科学技术出版社，2015.以上为本次实验的报告内容，希望能对读者对化工原理中的过滤操作有所了解和掌握。
化工原理中的沉降与过滤
化工原理中的沉降与过滤引言在化工工艺中，沉降和过滤是常用的固液分离方法。
沉降是指根据固液颗粒的重力作用，通过静置使固体颗粒沉降到底部，而将悬浮液体分离出来。
过滤则是通过利用滤介质的孔隙或表面，将悬浮液体中的固体颗粒留下，而使液体通过，从而达到分离固液的目的。
本文将从理论和实际应用两个方面，对化工原理中的沉降与过滤进行介绍。
沉降原理沉降是基于固体颗粒的重力作用，通过静置使固体颗粒沉降到底部，从而实现固液分离的过程。
沉降速度取决于固体颗粒与液体的密度差和粒径大小。
根据Stokes定律，沉降速度与颗粒直径的平方成正比，与液体的粘度成反比。
沉降速度可由下式计算：v = (2/9) * (ρp - ρl) * g * (d^2) / μ其中，v为沉降速度，ρp为颗粒的密度，ρl为液体的密度，g为重力加速度，d为颗粒的直径，μ为液体的动力粘度。
过滤原理过滤是通过滤介质的孔隙或表面，将悬浮液体中的固体颗粒留下，而使液体通过，从而实现固液分离的过程。
滤介质常用的有滤纸、滤筒、滤板等，其孔隙大小决定了能够透过的颗粒大小。
根据Darcy定律，过滤速度与滤介质的孔隙直径的平方成正比，与液体的粘度成反比。
过滤速度可由下式计算：Q = (π/4) * (d^2) * (ΔP/μ) * A其中，Q为过滤速度，d为滤介质的孔隙直径，ΔP为过滤压差，μ为液体的动力粘度，A为过滤面积。
实际应用沉降的应用沉降在化工过程中被广泛应用，常见的应用场景包括：1.污水处理：污水中悬浮的固体颗粒通过沉降实现固液分离，从而达到净化水质的目的。
2.矿石提取：矿石中的有用矿物颗粒通过沉降分离出来，然后进行后续的加工和提取。
3.食品加工：在食品饮料生产中，一些颗粒物质需要通过沉降分离，以获得纯净的液体产品。
4.生物工程：在细胞培养和发酵工艺中，需要将细胞或发酵产物与培养基进行分离。
沉降是一种常用的分离方法。
5.药物制剂：在药物合成和制剂工艺中，沉降用于分离和提取所需的纯净物质。
化工原理中过滤的应用
化工原理中过滤的应用1. 简介过滤是化工生产中常见的一种分离技术，通过不同尺寸的过滤介质，将固体颗粒、杂质等从流体中分离出来。
过滤在化工原理中有着广泛的应用，包括炼油、制药、食品加工等各个领域。
本文将介绍过滤的原理以及在化工工艺中的具体应用。
2. 过滤的原理过滤的原理主要是通过过滤介质的孔隙大小来分离固体颗粒或杂质。
常用的过滤介质包括滤纸、滤膜、滤布等。
这些过滤介质具有不同的孔径大小，可以选择适当的过滤介质来满足需要分离的颗粒大小。
3. 过滤在炼油中的应用炼油过程中，过滤是必不可少的步骤之一。
通过过滤可以将石油中的杂质、固体颗粒等进行分离，提高石油的质量。
常见的过滤设备包括油水分离器、滤芯等。
过滤可以有效去除石油中的悬浮颗粒、残留催化剂等，提高炼油产物的纯度。
在炼油过程中，过滤还可以用于除去油中的水分。
通过过滤器中的水分离介质，可以将石油中的水分进行分离，提高产品的干燥度。
这对于一些对水分敏感的炼油工艺来说尤为重要。
4. 过滤在制药中的应用制药是对药品进行生产加工的过程，需要保证药品的纯度和安全性。
过滤在制药中起着重要的作用。
在药物的生产过程中，常常需要通过过滤来除去杂质、微生物和颗粒等。
过滤在制药中的应用主要体现在三个方面。
首先，通过过滤可以去除药材中的杂质和颗粒，保证药品的纯度。
其次，过滤可以用于除去药液中的微生物，确保药品的安全性。
最后，在制药过程中，过滤还可以用于分离药品中的固体和液体，以便进行下一步的工艺处理。
5. 过滤在食品加工中的应用食品加工是将原材料加工成具有特定食用功能的产品过程。
过滤作为一种分离技术，在食品加工中有着广泛的应用。
常见的食品过滤设备包括过滤器、滤布等。
在食品加工过程中，过滤可以用于去除原料中的杂质、固体颗粒等，保证食品的纯净度和质量。
同时，过滤还可以用于去除食品中的沉淀物和悬浮物，提高食品的透明度和口感。
6. 总结过滤作为一种常见的分离技术，在化工原理中有着广泛的应用。
化工原理中过滤的原理
化工原理中过滤的原理过滤是一种常用的固液分离操作，它在化工生产中被广泛使用。
过滤的原理是通过选择性通透性的过滤介质，将混合液中的固体颗粒物过滤掉，使固体和液体分离，从而实现对溶液、悬浮液或悬浮体的固液分离。
过滤的基本原理是利用过滤介质的孔隙、表面性质和介质层的阻挡作用实现固液分离。
过滤介质可以是各种固体材料，如纸张、纤维、陶瓷、布料、过滤膜等。
根据孔隙大小，过滤可以分为粗过滤、中过滤和细过滤。
在过滤过程中，混合液经过过滤介质，固体颗粒被阻挡在过滤介质上，而溶液或悬浮液则通过过滤介质的孔隙或表面，从而分离出来。
当混合液通过过滤介质时，颗粒物与过滤介质表面发生接触，形成一个颗粒物层。
随着混合液的通过，颗粒物层逐渐增厚，形成一个带有颗粒物的过滤膜。
由于颗粒物层的存在，过滤膜会形成一个阻力，这个阻力被称为阻力梯度，它与颗粒物层的厚度、孔隙度和颗粒物的形状有关。
过滤的主要参数包括过滤速度、过滤精度和过滤阻力。
过滤速度是指单位时间内通过过滤介质的溶液或悬浮液的体积，它取决于过滤介质的孔隙大小和过滤压差。
过滤精度是指过滤介质能够过滤掉的颗粒物的最小直径，它取决于过滤介质的孔隙大小。
过滤阻力是指通过过滤介质时产生的阻力，它取决于过滤介质的孔隙度、厚度和颗粒物层的性质。
过滤的效果受多种因素的影响，包括过滤介质的性质和形状、过滤压差、过滤介质与固体颗粒之间的相互作用力、颗粒物的浓度和颗粒物的形状等。
选择适当的过滤介质和调节过滤条件可以提高过滤效果。
在工业过滤中，根据情况可以采取不同的过滤方式，如常见的压力过滤、层析过滤、吸附过滤、离心过滤等。
这些过滤方式在应用中根据混合液的性质和固体颗粒的特点进行选择，以获得最佳的过滤效果。
总之，过滤是一种常用的固液分离操作，通过过滤介质的孔隙、表面性质和介质层的阻挡作用实现混合液的固液分离。
过滤的效果受多种因素的影响，包括过滤介质的性质和形状、过滤压差、过滤介质与固体颗粒之间的相互作用力等。
过滤分离器原理
过滤分离器原理过滤分离器，是一种常用于工业生产中的设备，其原理是根据物质在不同条件下的特性，通过特定的过滤方法将不同物质分离出来。
在工业生产中，过滤分离器起着至关重要的作用，可以帮助我们实现对混合物的分离和提纯，提高生产效率和产品质量。
过滤分离器的原理可以分为物理过滤和化学过滤两种方式。
物理过滤是利用物质的大小、形状、密度等特性进行分离，常见的物理过滤器包括滤纸、滤网、过滤器等。
通过将混合物经过这些过滤器，较大的颗粒或固体颗粒会被阻挡住，而较小的颗粒或溶液则可以通过，从而实现分离的目的。
化学过滤则是利用化学反应的原理进行分离，常见的化学过滤器有吸附剂、离子交换树脂等。
通过在混合物中加入适当的化学药剂，可以使特定物质与化学过滤器发生反应，从而将其分离出来。
这种方法通常用于对特定成分的提取和分离，具有较高的选择性和精确性。
除了物理过滤和化学过滤，过滤分离器还可以根据不同的工艺要求采用不同的分离原理，如离心分离、膜分离、电渗析等。
离心分离是利用物质在离心力作用下的不同密度而实现分离，常用于液体混合物的分离；膜分离则是利用半透膜对物质进行筛选，常用于溶液的浓缩和提纯；电渗析则是利用电场对带电物质进行移动，实现分离和提取。
不同类型的过滤分离器在工业生产中有着各自的应用领域和优势。
物理过滤器操作简单、成本低廉，适用于一般的颗粒分离和固液分离；化学过滤器对特定成分具有高效的提取和分离能力，适用于对特定物质的纯化和提取；离心分离器适用于液体混合物的快速分离和澄清，具有较高的分离效率。
总的来说，过滤分离器原理的应用范围广泛，能够帮助我们实现对混合物的分离和提纯，提高生产效率和产品质量。
通过选择合适的过滤分离器和原理，可以更好地满足不同生产过程的需求，实现生产过程的优化和提升。
希望本文能够帮助读者更好地了解过滤分离器原理，为工业生产提供参考和指导。
(化工原理实验)过滤试验
过滤试验是为了研究和了解过滤的原理、方法及其应用领域。本实验将介绍 过滤试验的目的、实验步骤和要点，以及评价过滤效果的指标。
过滤试验的目的
通过过滤试验，可以了解不同物质在过滤过程中的行为和性质，进一步认识过滤的原理和应用。
实验步骤和要点
1. 准备实验所需的材料和设备。 2. 按照实验要求，选择合适的过滤介质和方法。 3. 进行实验操作，注意控制实验条件，记录实验数据和观察结果。 4. 分析实验结果，总结实验经验和要点。
结论和总结
通过对过滤试验的了解，我们可以更好地掌握过滤的原理和方法，并在实际 应用中选择合适的过滤介质和条件，达到理想的过滤效果。
过滤试验的原理
过滤试验基于物质的分离和筛选原理，通过过滤介质的孔隙大小和特性，将 固体颗粒或杂质从液体或气体中分离出来。
常பைடு நூலகம்的过滤方法
重力过滤
利用重力作用，使液体通过过滤介质，固体颗粒滞留在过滤介质上。
压力过滤
通过施加压力，强制将液体通过过滤介质，实现更高效的过滤效果。
真空过滤
利用负压条件，将液体从上部抽出，通过过滤介质，实现快速过滤。
过滤试验的应用领域
化学工程
在化工工艺中，过滤试验 广泛应用于分离和纯化液 体中的固体颗粒。
环境工程
在环境治理中，过滤试验 用于去除水中的悬浮物、 微生物和有机污染物。
生物制药
在生物制药过程中，过滤 试验用于分离和提纯生物 制品。
过滤效果的评价指标
• 过滤效率：固体颗粒被过滤掉的百分比。 • 透明度：过滤后液体的清澈程度。 • 过滤速度：单位时间内过滤液体的体积。
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上式两端取对数，得
lg K 1 slgp lg2k
K与Δp的关系在双对数坐标上标绘时应是直 线，直线的斜率为(1-s)，截距为lg(2k)。
27
第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理 3.2.3 过滤基本方程式 3.2.4 恒压过滤 3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤 3.2.6 过滤常数的测定 3.2.7 过滤设备
4
三、滤饼的阻力
滤饼的阻力 单位 1/m。
R rL
因此
dV ( pc ) ( pc )
Ad rL R
速度=
推力 阻力
(3-62) (3-61)
5
四、过滤介质的阻力
仿照式3-61可以写出滤液穿过过滤介质层的速 度关系式：
dV pm
Ad Rm
(3-62)
过滤介质 阻力, 1/m
。
6
五、过滤基本方程式
25
一、恒压下 K ,Ve (qe ) 的测定
过滤常数通常是在相同条件下，用相同物 料，在小型实验设备上进行恒压过滤实验而获 得。
将恒压过滤方程式 q2 2qeq K
变换为
q
1 K
q
2 K
qe
直线的斜率为 1 K
，截距为
2 K
qe。
26
二、压缩性指数s的测定
先求出若干过滤压力差下的K值，然后对K－ Δp数据加以处理
8
五、过滤基本方程式
则上式变为
dV p p
Ad (rL rLe ) r(L Le )
任一瞬间的滤饼厚度与当时已经获得的滤液 体积之间的关系为：
L V
A
滤饼体积与相 应的滤液体积 之比，m3/m3
9
五、过滤基本方程式
同理有
Le
Ve
A
所以
dV A2p
d r(V Ve )
过滤介质的当 量滤液体积， 虚拟滤液体积
15
恒压过滤
在恒定压力差下进行的过滤操作称为恒压 过滤。恒压过滤时，滤饼不断变厚使得阻力逐 渐增加，但推动力恒定，因而过滤速率逐渐变 小。
令：
K 2kp1s
K是由物料特性及过滤压力差所决定的，恒压过
滤时其为常数，称为过滤常数，其单位为m2/s。
16
恒压过滤
恒压过滤时过滤基本方程式变为：
dV KA2
（3-69）
10
五、过滤基本方程式
令
qV
A
单位过滤面积 所得滤液体积
qe
Ve A
单位过滤面积所 得当量滤液体积
则有
dq
p
d r(q qe )
（3-69a）
11
五、过滤基本方程式
对可压缩滤饼，比阻在过滤过程中不再是常数， 它是两侧压力差的函数。
r r(p)s
（3-70）
滤饼的压缩性指 数，量纲为一。
过滤基本方程式
dV kA2p1s
d V Ve
dq kp1s
d (q qe )
（3-72）
（3-73） （3-73a）
14
第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理 3.2.3 过滤基本方程式 3.2.4 恒压过滤
把过滤介质与滤饼联合起来考虑
dV pc pm p
Ad (R Rm ) (R Rm )
假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为
Le的滤饼层的阻力，即
rLe Rm
当量滤饼厚度 虚拟滤饼厚度
7
五、过滤基本方程式
rLe Rm
一定操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮
液时，Le为定值；但同一介质在过滤不同悬浮液 的操作中，Le值不同。
3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理 3.2.3 过滤基本方程式 3.2.4 恒压过滤 3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤
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恒速过滤与先恒速后恒压的过滤
恒速过滤
恒速过滤是维持过滤速率恒定的过滤方式。 在这种情况下，由于随着过滤的进行，滤饼不断 增厚，过滤阻力不断增大，要维持过滤速率不变， 必须不断增大过滤的推动力——压力差。
d 2(V Ve )
或
dq
K
d 2(q qe )
积分，得到
恒压过滤方程式 V 2 2VeV KA2
q2 2qeq K
(3-76) (3-76a)
17
恒压过滤
当过滤介质阻力可以忽略时， 恒压过滤方程式
V 2 KA2 q2 K
18
恒压过滤
Ve
介质常数
过滤常数
qe
K
由实验测定
19
第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
一般情况下，s=0～1。对于不可压缩滤饼，s=0。 几种典型物料的压缩性指数值，列于表3－2中。
12
五、过滤基本方程式
最后可得 过滤基本方程式
或
dV
A2p1s
d r(V Ve )
dq p1s
d r(q qe )
（3-71） （3-71a）
13
五、过滤基本方程式
令：
k 1
r
对于一定的悬浮液，k可视为常数。
过滤速度
单位时间通过单位过滤面积的滤液体积，单位m3/s。
u
dV
Ad
3 5a2 (1 )2
( pc )
L
(3-59a)
过滤速率 单位时间获得的滤液体积，单位为m3/s。
dV
3
( Apc )
d 5a2 (1 )2 L
(3-59b)
3
三、滤饼的阻力
滤饼的比阻
r
5a2
(1
3
)2
(3-60)
反映了颗粒形状、尺寸及床层的空隙率对滤液 流动的影响，为单位厚度床层的阻力，单位1/m2。
23
恒速过滤与先恒速后恒压的过滤
恒压阶段的过滤方程
(V 2 VR2 ) 2Ve (V VR ) KA2 ( R )
(V VR ) 转入恒压操作后所得的滤液体积。
( R ) 转入恒压操作后所经历的过滤时间。
24
第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理 3.2.3 过滤基本方程式 3.2.4 恒压过滤 3.2.5 恒速过滤与先恒速后恒压的过滤 3.2.6 过滤常数的测定Biblioteka dVAdV
A
q
uR
常数
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恒速过滤与先恒速后恒压的过滤
代入过滤基本方程式，得到
p ruR2 ruRqe
令
：
a
r
u
2 R
b ruRqe
于是
p a b
对不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其操作压力 差随过滤时间成直线增高。
22
恒速过滤与先恒速后恒压的过滤
先恒速后恒压
图3-19 先恒速后恒压过滤装置
第三章、非均相混合物 分离及固体流态化
3.2 过滤分离原理及设备 3.2.1 流体通过固体颗粒床层的流动 3.2.2 过滤操作的原理 3.2.3 过滤基本方程式
1
一、滤液通过饼层的流动
（1）非定态过程 （2）滞流流动——可用康采尼公式描述
u
3 5a2 (1
)2
( pc
L
)
(3-59)
2
二、过滤速率与过滤速度