河科大化工原理-实验4 过滤常数的测定

实验4 恒压过滤参数的测定

一、实验目的

⒈ 了解板框压滤机的构造、过滤工艺流程和操作方法。

⒉ 掌握恒压过滤常数K 、e q 、e θ的测定方法，加深对K 、e q 、e θ的概念和影响因素的理解。

⒊ 学习滤饼的压缩性指数s 和物料常数k 的测定方法。 ⒋ 学习

～q dq

d θ

一类关系的实验确定方法。 二、实验内容

测定不同压力下恒压过滤的过滤常数K 、e q 、e θ。 三、实验原理

过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程，过滤介质通常采用带有许多毛细孔的物质如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。含有固体颗粒的悬浮液在一定压力的作用下液体通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质表面上，从而使液固两相分离。

在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度增加，液体流过固体颗粒之间的孔道加长，而使流体流动阻力增加。故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。随着过滤进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。 恒压过滤方程

)()(2e e K q q θθ+=+ （4-1） 式中：q —单位过滤面积获得的滤液体积，m 3 / m 2； e q —单位过滤面积上的虚拟滤液体积，m 3 / m 2； θ—实际过滤时间，s ； e θ—虚拟过滤时间，s ； K —过滤常数，m 2/s 。 将式（4-1）进行微分可得：

e q K

q K dq d 2

2+=θ （4-2） 这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘q dq d -θ的关系，可得直线。其斜率为K

2

，截距为

e q K

2

，从而求出K 、e q 。至于e θ可由下式求出： e e K q θ=2 （4-3） 当各数据点的时间间隔不大时，

dq d θ可用增量之比q

∆∆θ来代替。

过滤常数的定义式： s p k K -∆=12 （4-4） 两边取对数

)2lg(lg )1(lg k p s K +∆-= (4-5) 因常数='=

ν

μr k 1

，故K 与p ∆的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率为s -1，由此可得滤饼的压缩性指数s ，然后代入式（4-4）求物料特性常数k 。

四、实验装置

⒈ 本实验共有八套装置，设备流程如图4-1所示，滤浆槽内放有已配制有一定浓度的硅藻土～水悬浮液。用电动搅拌器进行搅拌使滤浆浓度均匀（但不要使流体旋涡太大，使空气被混入液体的现象），用真空泵使系统产生真空，作为过滤推动力。滤液在计量瓶内计量。 2. 不同滤浆槽内滤浆的浓度不同。

3. 过滤介质1、2分别指真空吸滤器（玻璃漏斗）G2、G3（G2、G3是玻璃漏斗的型号，出厂时标注在漏斗上）。真空吸滤器的过滤面积为0.00385m 2。

图4-1 正交试验法在过滤研究实验中的应用的流程图

请写出流程图上每个数字标注的名称

1 ；

2 ； 3，4，6，11，14 ； 5，7 ；8 ； 9 ； 10 ；12 ；1

3 主要仪器技术参数

过滤板: 160*180*11（mm ）。 滤布： 过滤面积0.0475m 2

。 计量桶：长225mm 、宽330mm 。

五、实验方法

实验的操作步骤：

⒈ 在滤浆槽中加入CaCO 3和一定量的水，配成CaCO 3含量为2～4%（质量的滤浆）。系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器2。将滤液槽10内浆液搅拌均匀。

⒉ 排好板和框的位置和顺序，装好滤布，压紧板框待用。排列顺序为：固定头-非洗涤板-框-洗涤板-框-非洗涤板-可动头。

3.使阀门3处于全开、阀4、6、11处于全关状态。启动旋涡泵12，调节阀门3使压力表5达到规定值。

4.待压力表5稳定后，打开过滤入口阀6过滤开始。当计量桶13内见到第一滴液体时按表计时。记录滤液每增加高度20mm时所用的时间。当计量桶13读数为160 mm时停止计时，并立即关闭入口阀6。

5.打开阀门3使压力表5指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。

6.改变压力，从步骤2开始重复上述实验。

7.每组实验结束后应用洗水管路对滤饼进行洗涤，测定洗涤时间和洗水量。

8.实验结束时阀门11接上自来水、阀门4接通下水，关闭阀门3对泵及滤浆进出口管进行冲洗。

六、注意事项

⒈过滤板与框之间的密封垫应注意放正，过滤板与框的滤液进出口对齐。用摇柄把过滤设备压紧，以免漏液。

⒉计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。

⒊实验结束时关闭阀门3。用阀门11、4接通自来水对泵及滤浆进出口管进行冲洗。切忌将自来水灌入储料槽中。

⒋电动搅拌器为无级调速。使用时首先接上系统电源，打开调速器开关，调速钮一定由小到大缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快损坏电机。

⒌启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器。

七、实验数据表

表1 恒压过滤原始数据表

表2 整理数据表

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八、计算举例

以压差 的数据为例 ⒈ q 的计算

⒉ q ∆的计算

⒊ q 的计算

⒋ θ∆的计算

⒌ q ∆∆/θ的计算

⒍ 由图解法求K 、e q 、e θ

图8-2 图解法求解K 、e q 、e θ

⒎ 恒压过滤常数测定值的汇总表

⒏ 由K ～P ∆图求算s 和k

九、实验结果与分析

⒈ 过滤压差由小到大时，实验测得的K 、e q 、e 值的变化规律的特点是什么？为什么？

⒉ 若过滤压强增加1倍时，得到同样的滤液量所需的时间是否也减小一半？

⒊ 滤浆浓度和过滤压强对K 有何影响？