第七章：过滤
九年级化学下册第七章溶液7.4结晶现象教案新版粤教版
九年级化学下册：7.4结晶现象本节内容是初中溶液知识体系的继续和完善。
教材开始以展示漂亮的晶体图片让学生欣赏，再通过实验与溶解现象相反过程的另一种现象——结晶现象学习结晶的原理和方法，在此基础上进一步学习两种分离混合物的方法——结晶法和过滤法。
本课程利用之前学习的天然水的净化中，过滤的方法来具体操作，结合有关溶液的知识，向学生介绍分离混合物的一般方法，培养学生实验操作能力及对实验过程和实验结果的表达能力。
【教学目标】1.知识与技能（1）了解晶体和结晶现象。
（2）了解结晶方法的原理和过滤操作要点。
（3）学习使用结晶、过滤的方法分离混合物。
2.过程与方法通过观察常见晶体结晶形成等活动，提高运用观察、实验等方法获取知识的能力。
3.情感、态度与价值观通过分离混合物、制造晶体等活动和过滤操作要点等的学习，培养严谨求实和勇于实践的科学精神。
【教学重点】结晶法分离混合物的原理和操作。
【教学难点】可溶性杂质除去方案的设计；课堂时间的调控。
【教学准备】教学设备：投影仪，计算机实验用品：烧杯、玻璃棒、药匙、量筒(10mL)、胶头滴管、蒸发皿、坩埚钳、酒精灯、漏斗、铁架台(带铁圈)、托盘天平、滤纸、火柴、明矾、粗盐。
一、导入新课国庆节，我去做客，我妈妈冲了一杯很甜的糖水，开始我没喝完，等过了一段时间，发现杯底有白糖析出。
我问妈妈是否当时没搅拌?妈妈说当时糖已经全部溶解，你能帮我分析白糖析出的原因吗？这节课我们学习有关晶体和结晶的知识。
二、推进新课活动1 知道晶体可由饱和溶液形成［复习提问］1.什么叫做饱和溶液？2.温度对固体物质溶解度影响的三种情况？3.将硝酸钾的饱和溶液恒温蒸发掉部分水和将硝酸钾饱和溶液降温冷却分别会有什么现象发生？为什么？（都会有硝酸钾固体析出。
前者因为溶剂量减少，后者因为硝酸钾的溶解度随温度降低而减小。
）［过渡］蒸发溶剂和冷却饱和溶液都可以从硝酸钾饱和溶液中得到硝酸钾固体这个过程化学上称为结晶现象，得到的硝酸钾固体我们称为硝酸钾晶体。
第七章《过滤》答案
7.1 用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为252610V V A t -+=⨯式中：t 的单位为s 。
(1)如果30 min 内获得5 3m 滤液，需要面积为0．4 2m 的滤框多少个?(2)求过滤常数K ，e q ，e t 。
解：（1）板框压滤机总的过滤方程为 252610V V A t -+=⨯在t=30×60s=1800s 内，V=5m 3, 则根据过滤方程有52+5 = 6×10-5A 2×1800求得需要的过滤总面积为A = 16.67 m2所以需要的板块数 n = 16.67 m 2/0.4 m 2= 41.675 ≈42 （2）恒压过滤的基本方程为 222e V VV KA t ==与板框压滤机总的过滤方程比较可得 K= 6×10-5m 2/sVe = 0.5 m 3 , qe = Ve/A =0.5 m 3/16.67 m 2 =0.03 m 3/ m2te = qe 2/K = 0.03 /6×10-5=15 ste 为过滤常数，与qe 相对应，可以称为过滤介质的比当量过滤时间，te = qe 2/K 。
7.2 如例题7．3．3中的悬浮液，颗粒直径为0．1 m m ，颗粒的体积分数为0．1，在9．81×310Pa 的恒定压差下过滤，过滤时形成不可压缩的滤饼，空隙率为0．6，过滤介质的阻力可以忽略，试求：(1)每平方米过滤面积上获得1．5 3m 滤液所需的过滤时间； (2)若将此过滤时间延长一倍，可再得多少滤液?7.3 用过滤机处理某悬浮液，先等速过滤20 min ，得到滤液2 3m ，随即保持当时的压差等压过滤40 min ，则共得到多少滤液(忽略介质阻力)?解：恒速过滤的方程式为 22112KA t V =所以过滤常数为 21212V K A t =此过滤常数为恒速过滤常数，也是恒压过滤开始时的过滤常数，在恒压过滤过程中保持不边，所以恒压过滤方程式为2222222222112112121122V V t V V KA t V V A t V V A t t -=→-=→-=2222261211222(2)2020V t V V m t ⨯=+=⨯40+=总的滤液量为V=4.47m 37.4 有两种悬浮液，过滤形成的滤饼比阻都是13210 6.7510m Pa r --=⨯ ，其中一种滤饼不可压缩，另一种滤饼的压缩系数为0．5。
《生物分离工程》课程笔记
《生物分离工程》课程笔记第一章绪论一、生物分离工程的历史及应用1. 历史生物分离工程的历史可以追溯到古代酿酒和面包制作时期，但作为一个独立领域的发展始于20世纪。
早期的生物分离技术主要依靠自然现象，如沉淀、结晶等。
随着科技的发展，尤其是生物技术的崛起，生物分离工程逐渐形成一门独立的学科，并得到了迅速发展。
2. 应用生物分离技术在医药、食品、农业、环境保护等领域有广泛的应用。
例如，在疫苗生产中，需要从细胞培养液中分离出病毒或细菌；在抗生素提取中，需要从发酵液中提取抗生素；在蛋白质纯化中，需要从混合蛋白质中分离出目标蛋白质；在果汁澄清中，需要去除果汁中的悬浮固体等。
二、生物分离过程的特点1. 复杂性生物分离过程涉及生物大分子（如蛋白质、核酸、多糖等）的分离和纯化，这些生物大分子在结构和性质上具有很高的复杂性，因此生物分离过程也具有较高的复杂性。
2. 多样性生物分离过程中，针对不同的生物大分子和混合物，需要采用不同的分离方法和工艺，因此生物分离过程具有很高的多样性。
3. 灵敏度生物大分子在分离过程中容易受到外界因素的影响，如温度、pH值、离子强度等，因此生物分离过程需要严格控制条件，具有很高的灵敏度。
4. 易失活性生物大分子在分离过程中容易发生变性、降解等失活现象，因此生物分离过程需要尽量减少这些失活现象的发生。
5. 高价值生物大分子往往具有很高的经济价值，如药物、生物制品等，因此生物分离过程需要高效、高收率地分离目标物质，以满足市场需求。
第二章过滤一、过滤基本概念及预处理1. 过滤基本概念过滤是一种基于孔径大小实现固体与流体分离的技术。
在生物分离工程中，过滤技术被广泛应用于细胞培养液、发酵液、酶反应液等混合物的初步分离和纯化。
过滤过程中，混合物通过过滤介质（如滤纸、滤膜等），固体颗粒被拦截在过滤介质上，而流体则通过过滤介质流出，从而实现分离。
2. 预处理为了提高过滤效率，通常需要对混合物进行预处理。
环境工程原理期末复习资料 河南工业大学
1、管路分为简单管路（①、通过各管路的质量流量不变；②、整个管路阻力损失等于各管路阻力损失之和。
）和复杂管路，复杂管路包括分支管路（①、总管流量等于各支管流量之和；②、主管段内各段流量不同，阻力损失需分段加以计算；③、机械能守恒。
）和并联管路（①、总流量等于各支管流量之和；②、各支管中阻力损失相等；③、各支管的流量依据阻力损失相同的原则进行分配。
）。
2、流量计包括测速管（毕托管）（测得的是点速度）、孔板流量计（固定安装，阻力损失较大）、文丘里流量计（比孔板流量计减少了机械能损失），转子流量计（必须垂直安装，流体自上而下流动）。
3、热量传递包括热传导、对流传热、辐射传热。
4、导热系数：①、气体导热系数很小，利于绝热保温，随温度和压强的升高而升高。
②、水的导热系数最大，常用做导热介质。
液体（除水和甘油外）导热系数随温度的升到而减小，压力影响不大。
③、固体：金属的λ选大于非金属的λ；金属有杂质，λ减小；纯金属λ随温度升高而减小，合金λ随温度升高增大；晶体λ随温度升高而减小，非晶体λ随温度升高而增大。
5、环境工程中常见的传质过程有：吸收、萃取、吸附、离子交换、膜分离。
6、重力沉降和离心沉降的比较：区别：①、重力沉降的动力是重力，沉降方向向下，沉降速度恒定，沉降的加速度为重力加速度；②、离心沉降的动力是离心力，沉降方向向外，沉降的速度与半径有关，是变化的，沉降的加速度为离心加速度。
联系：离心分离因数，是离心分离设备的重要指标，表示离心沉降速度较沉降速度可以提高的倍数。
7、过滤可以分为：表面过滤（滤饼过滤）和深层过滤。
8、表面过滤与深层过滤的比较：区别：①、表面过滤的条件是颗粒物浓度高，滤速慢，虑饼易形成，过滤的介质是织布或多孔固体，过滤介质的孔一般比颗粒物的粒径小，有效过滤介质主要是虑饼，实际应用于真空过滤机、板框式压滤机、慢滤池、袋滤器。
②、深层过滤的条件是颗粒物浓度底，滤速快，过滤介质是固体颗粒，过滤介质的空隙大于颗粒物粒径，有效的过滤介质是固体颗粒，实际应用于快滤池。
环境工程原理知识点总结
第I I篇思考题第一章绪论1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？2.去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？3.简述土壤污染治理的技术体系。
4.简述废物资源化的技术体系。
5.阐述环境净化与污染控制技术原理体系。
6.一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。
试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。
第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。
4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。
5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？第二节质量衡算1.进行质量衡算的三个要素是什么？2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。
3.质量衡算的基本关系是什么？4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？第三节能量衡算1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？3．简述热量衡算方程的涵义。
4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？第三章流体流动第一节管流系统的衡算方程1．用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或管径不变，则管径或流速如何变化？2．当布水孔板的开孔率为30％时，流过布水孔的流速增加多少？3．拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系，试简述这种关系，并说明该方程的适用条件。
4．在管流系统中，机械能的损耗转变为什么形式的能量？其宏观的表现形式是什么？5．对于实际流体，流动过程中若无外功加入，则流体将向哪个方向流动？6．如何确定流体输送管路系统所需要的输送机械的功率？第二节流体流动的内摩擦力1.简述层流和湍流的流态特征。
第七章 过滤计算题
7.1 用板框压滤机恒压过滤某种悬浮液，过滤方程为t A V V 252106-⨯=+式中：t 的单位为s 。
(1) 如果30min 内获得5m 3滤液，需要面积为0.4m 2的滤框多少个？(2) 过滤常数K 、q e 。
解：已知t = 30min ， V = 5m 3(1) 将已知数据代入上述方程，得：603010655252⨯⨯⨯=+-A解得：A = 16.67m 2 框个数：2124.067.16=⨯=n(2) 根据过滤方程：t KA VV V e 222=+两方程对照可知：V e = 0.5m 3，s m K /10625-⨯=8. 板框压滤机有20个板框，框的尺寸为450mm×450mm×20mm ，过滤过程中，滤饼体积与滤液体积之比为0.043m 3/m 3，滤饼不可压缩。
实验测得，在50.5kPa 的恒压下，过滤方程为t q q 521016.504.0-⨯=+(q 和t 的单位分别是m 3/m 2和s)。
求：在50.5kPa 恒压过滤时，框完全充满所需要的时间；解：n = 20，f = 0.043m 3/m 3，Δp = 50.5kPa框全充满时，滤饼总体积：3081.002.045.045.020m V s =⨯⨯⨯= 滤液体积：3884.1043.0081.0m f V V s=== 过滤面积：240.720243.043.0m A =⨯⨯⨯= 由此得：23/255.040.7884.1m m A Vq ===代入过滤方程，得：t 521016.5255.004.0255.0-⨯=⨯+解得：t = 1457.8s ，即需要24.3min课外习题1. 采用过滤面积为0.2m 2的过滤机，对某悬浮液进行过滤常数的测定。
操作压强差为0.15MPa ，温度为20℃，过滤进行到5min 时共得滤液0.034m 3；进行到10min 时，共得滤液0.050m 3。
试估算(1)过滤常数K 和q e ；(2)按这种操作条件，过滤进行到1h 时的滤液总量。
环境工程原理第07章过滤讲解
u
?
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r? ?L ?
Le ?
过滤过程中饼厚 L 难以直接测定，而滤液体积 V 易于测量，故用 V 计算过滤速度更为方便。
假设每过滤 1m3 滤液，产生滤饼量 f m3 ，
fV ? LA
L ? fV V：滤液体积， m3 A
同理，生成厚度 Le的滤饼获得过滤介质的当量滤液体
下易变形，导致滤饼中通道变小， 阻力增大。
为降低可压缩滤饼的过滤阻力，可加入助滤剂改 变滤饼的结构。 助滤剂是某种质地坚硬而能形成疏松 饼层的固体颗粒或纤维状物质 ，有两种加法：一是直 接将其混入悬浮液；二是预涂于过滤介质上。
一般只有在以获得清净滤液为目的时才使用助滤 剂。常用的 助滤剂有粒状 （硅藻土，珍珠岩粉，碳粉 或石棉粉等）和 纤维状（纤维素、石棉等）两大类。
悬浮液 (滤浆)
滤饼 过滤介质
滤液
过滤操作的外力：重力、压力差或惯性离心力。
过滤方式很多，适用广泛，固 -液、固 -气、大、小颗 粒等。无论采用何种过滤方式，均需过滤介质，过滤 介质是影响过滤操作重要因素。
二、过滤介质
起支撑滤饼作用，并让滤液通过，基本要求是具有足 够的机械强度、尽可能小的流动阻力，耐腐蚀和耐热
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
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
过滤p 压差?
环境工程原理教案大纲
环境工程教案授课教师：钱力尧课程名称环境工程原理授课对象环境工程专业考核方式考试课程教学基本目的和要求《环境工程原理》是环境工程、环境科学、给水排水工程等相关专业的主干专业基础课，主要讲述水处理工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理处置工程等环境污染防治以及生态修复工程中涉及的具有共性的基本现象和基本过程的基本原理。
主要内容包括环境工程原理基础、分离过程原理和反应工程原理三部分。
环境工程原理基础部分主要讲述物料与能量守恒原理、传递过程等。
分离过程原理部分主要讲述沉淀、过滤、吸收、吸附的基本原理。
反应工程原理部分讲述化学和生物反应计量学、动力学、各类反应器的过程解析等。
教学重点和难点教学重点：1环境工程学的基本概念和基本理论：主要包括物料与能量衡算、流体流动、热量传递和质量传递过程的基本概念和基本理论。
2分离过程的原理：主要包括沉淀、过滤、吸收、吸附、离子交换、膜分离等基本分离过程的原理。
教学难点：反应工程原理：主要包括化学与生物反应计量学及动力学，各类化学与生物反应器的解析与基本设计理论等。
教材、参考书柴诚敬主编，《化工原理》（上，下册），高等教育出版社，2005年。
蒋维钧，戴猷元，顾惠君编著，《化工原理》（第二版），清华大学出版社，2003年。
姚玉英主编，《化工原理》（第一版），天津科学技术出版社，1993年。
余国琮主编，《化学工程辞典》（第二版），化学工业出版社，2003年。
邓修，吴俊生编著，《化工分离工程》（第一版），科学出版社，2002年。
丛德滋,丛梅,方图南;《化工原理详解与应用》,化学工业出版社授课内容第一章绪论教学目的和要求1、了解环境问题与环境学科的发展；了解环境工程学的学科体系。
2、了解环境净化与污染控制的基本方法与原理。
3、了解环境工程原理课程的主要内容及学习方法。
重点难点重点：环境净化与污染控制的基本方法与原理。
教学安排(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等) PPT教学1、环境问题与环境学科的发展2、环境污染与环境工程学3、环境净化与污染控制技术概述4、环境净化与污染控制技术原理5、环境工程原理课程的主要内容思考题、课后作业(1) “环境工程学”的主要研究对象是什么？(2) 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？各种方法的技术原理是什么？教学提升环境工程专业目前就业方向、就业形势与专业提升方向。
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第七章：过滤
(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用？
分离液体非均相混合物，实现液—固分离；分离气体非均相混合物，实现气—固分离。
(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？
1.固体颗粒：由一定形状的固体颗粒堆积而成，包括天然的和人工合成的。
1.1天然：石英砂、无烟煤、磁铁矿粒等。
1.2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。
2.织物介质：又称滤布，如棉、麻、丝、毛、合成纤维、金属丝等编制成的滤布。
3.多孔固体介质：如素烧陶瓷板或管、烧结金属板或管等。
4.多孔膜：由高分子有机材料或无机材料制成的薄膜，根据分离孔径的大小，可分为微滤、超滤等。
(3)过滤的主要类型有哪些？
1.按过滤机理分：表面过滤和深层过滤
2.按促使流体流动的推动力分：
重力过滤：在水位差的作用下被过滤的混合液通过过滤介质进行过滤，如水处理中的快滤池。
真空过滤：在真空下过滤，如水处理中的真空过滤机。
压力差过滤：在加压条件下过滤，如水处理中的压滤滤池。
离心过滤：使被分离的混合液旋转，在所产生的惯性离心力的作用下，使流体通过周边的滤饼和过滤介质，从而实现与颗粒物的分离。
(4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么？
表面过滤采用的过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小，表面过滤通常发生于过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢，滤饼层容易形成的情况下。
深层过滤中过滤介质层的空隙大于待过滤流体中的颗粒物粒径。
一般适合于待过滤流体中颗粒物含量少的场合。
(1)表面过滤的过滤阻力由哪些部分组成？
Rm：过滤介质过滤阻力,
Rc：滤饼层过滤阻力,
(2)表面过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系如何表示？
(3)过滤常数与哪些因素有关？
滤饼的颗粒性质
悬浮液浓度
滤液黏度
滤饼的可压缩性
(4)哪些因素影响滤饼层比阻？
r ：与过滤介质上形成的滤饼层的孔隙结构特性有关
(5)过滤介质的比当量滤液量的物理意义是什么？
qe=Ve/A （qe 称为过滤介质比当量滤液体积）单位过滤介质的虚拟滤液量。
(1) 混合颗粒和颗粒床层有哪些主要的几何特性？
1.混合颗粒的几何特性1.1粒度分布1.2混合颗粒的平均粒径
2颗粒床层的几何特性 2.1颗粒床层的空隙率2.2颗粒床层的比表面2.3颗粒床层的当量直径
(2)混合颗粒的平均粒径和颗粒床层的当量直径如何定义？
混合颗粒通常定义：比表面积等于混合颗粒的比表面积的颗粒粒径。
颗粒床层的当量直径定义为：
eb 444d ⨯⨯⨯⨯===⨯流道截面积流道截面积流道长度流道容积湿润周边湿润周边流道长度流道表面积
(3)流体通过颗粒床层的实际流速与哪些因素有关，与空床流速是什么关系？
1.ul ——流体在床层空隙中的实际流速，m/s ；
deb ——颗粒床层的当量直径，m;
p ——流体通过颗粒床层的压力差，Pa ；
u ——流体黏度，Pa s ；
l’——孔通道的平均长度，m 。
2.
l u
u ε
=
(4)深层过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系如何表示？ R
p rL p u μμ∆=∆= 促使流体流动的推动力p ；
二阻碍流体流动的因素rL ：。