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过滤原理及一水精板现状过滤原理及一水精板现状l l 今天，我们一起来探讨精板的问题精板，在一般人眼里只是简单的冲冲洗洗冲洗精板是保证精板及整个系统正常运行的必要环节，但如果要真正延长精板的运行时间，我们必须要了解过滤的原理，了解助滤剂的性能，预涂的方法，熟悉蒸发、结晶工艺，控制好物料的温度、浓度等······过滤原理l l过滤是使固液两相分离常用的有效方法其基过滤是使固液两相分离常用的有效方法其基本原理是利用有很多毛细孔的物质作过滤介质，本原理是利用有很多毛细孔的物质作过滤介质，利用过滤介质两侧的压力差为推动力，工作时利用过滤介质两侧的压力差为推动力，工作时在外力的作用下，使被过滤的液体由介质的孔在外力的作用下，使被过滤的液体由介质的孔道通过得到澄清的滤液固体颗粒被截留，从道通过得到澄清的滤液固体颗粒被截留，从而实现分离一般通过介质孔道的液体称为滤而实现分离一般通过介质孔道的液体称为滤液，被截留的固体称为滤饼或滤渣，待过滤的液，被截留的固体称为滤饼或滤渣，待过滤的悬浮物称为滤浆悬浮物称为滤浆过滤操作根据作用的原理分为两类：l l筛析过滤：过滤介质的孔目数小于固体颗粒的直径，依靠筛析作用将得到固体颗粒从悬浮物中除去。

l l筛析过滤在过滤初期细小颗粒流出、滤液比较浑浊随着饼层的形成和加厚，滤液逐渐变清由于筛孔逐渐受堵，过滤速度呈降低趋势当滤饼层形成，筛析作用便由饼层产生，过滤介质失去筛析作用，只起支撑饼层的作用，称滤饼过滤l l吸附过滤（深度过滤）：过滤介质网孔数目大于固体颗粒直径，固体颗粒进入过滤介质孔道后被介质表面所吸附l l在实际生产中，筛析和吸附同时作用，吸附过滤介质截留较大颗粒；筛析过滤介质饼层可以吸附较小颗粒过滤介质和助滤剂l l过滤介质l l过滤介质的主要作用是支撑滤饼须具有多孔结构，足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，耐腐蚀性常用的过滤介质类型织物介质工业滤布，金属丝网等粒状介质珍珠岩粉，硅藻土，纤维素等固体纸板脱色木质纸板，合成纤维板等过滤膜由纤维素和其他聚合物构成l l粒状介质是作为助滤剂，预涂于织物介质表面使用，用于粗滤；固体纸板介质多用于半精滤及精滤；过滤膜介质用于精滤及超精滤助滤剂l l现代食品、轻工、医药、化工及冶金工业的发展，现代食品、轻工、医药、化工及冶金工业的发展，常要求对悬浮液进行精细的澄清过滤普通的过常要求对悬浮液进行精细的澄清过滤普通的过滤机采用滤网、滤布等进行过滤，过滤介质的孔滤机采用滤网、滤布等进行过滤，过滤介质的孔道易被悬浮液中的细颗粒，易压缩变形的有机物道易被悬浮液中的细颗粒，易压缩变形的有机物颗粒堵塞，或由于过于致密的滤饼层使滤液无法颗粒堵塞，或由于过于致密的滤饼层使滤液无法通过，过滤操作不能正常进行，此时在过滤机上通过，过滤操作不能正常进行，此时在过滤机上预敷一层助滤剂，或将助滤剂添加混入悬浮液中，预敷一层助滤剂，或将助滤剂添加混入悬浮液中，即可改善滤饼的结构，吸附和截留细微颗粒，使即可改善滤饼的结构，吸附和截留细微颗粒，使过滤顺利经行，获得澄清的滤液（可滤除过滤顺利经行，获得澄清的滤液（可滤除0.1~1μm0.1~1μm的微粒和细菌）以及满意的过滤速度的微粒和细菌）以及满意的过滤速度 l l助滤剂应用最多的是硅藻土，工业过滤中使用的助滤剂50%以上为硅藻土，其他如珍珠岩、高岭土、膨润土、活性炭等。

后者对过滤的性状、质量会有些影响，应予充分注意助滤剂须具有良好的化学稳定性，堆积密度小，比表面积大各地硅藻土的主要物化性质各地硅藻土的主要物化性质 产地 云南腾冲县吉林长白县吉林抚松县吉林海龙县山东临朐县四川米易县新民村四川米易县四代沟浙江塖县颜色、质地白色粉红色白灰色块状白色块状灰、灰褐色块状白色片状灰白色灰白色灰白色片状精土精土原土精土原土原土精土原土精土原土精土原土精土原土精土SiO2(%)85-9285-9492.7593.9690.375.988.4774.5486.5367.6885.5870.878.964.886.96Fe2O3(%)≤2.0≤2.00.50.170.623.130.343.941.11.940.0022.350.062.910.23烧失重(%)≤1.0≤1.02.683.33.696.926.455.665.235.984.553.1堆密度(g/cm3)0.32~0.360.2~0.280.320.340.230.430.290.640.50.520.570.45孔体积(cm3/g)0.451.00.980.871.40.60.970.630.760.613.5比表面积(m2/g)1.857.0319.121.821.74664.965.1334337.157.546.457.2主要孔半径(nm)50-700100-80050-70050-50050-50050-80050-40050-56050-40050-50050-800各地珍珠岩的主要物化性能各地珍珠岩的主要物化性能 分类项目河南#中河南#粗长兴GK-112长兴GK-114标准实测数据标准实测数据标准实测数据标准实测数据堆积密度g/cm3<0.2<0.19<0.15<0.14<0.20.12<0.20.112相对流量s/100ml30~6035~40<30<2530~603630~6036渗透率Darcy0.5~2>1.02~10>2.80.5~21.80.5~21.9悬浮物%≤4<3≤15<14≤43.4≤43.3102μm(150目)筛余物≤7%<6%≤50%<40%<7%6.7%<7%6.7水可溶物%≤0.20.15≤0.20.15<0.20.16<0.20.16盐酸可溶物%≤2.01.25≤2.01.25<2.01.6<2.01.6砷(As)mg/kg≤4.00.005≤4.00.005≤4.03.8≤4.03.8铅(Pb)mg/kg≤4.00.97≤4.00.97<4.02.0<4.02.0PH6~96.76~96.76~976~97Fe2O3 %<2<0.75<2<0.75<20.014<2.00.014氢氟酸残留物%<3726<372609.5.109.5.1烧失量%09.5.509.5.15 <21.2<21.2分类项目昆山KM201昆山KM401昆山KM601昆山KM881基准值检验值基准值检验值基准值检验值基准值检验值烧失量%≤2.00.8≤2.00.7≤2.00.8≤2.00.7Fe2O3 %≤2.00.1≤2.00.1≤2.00.1≤2.00.1水可溶物%≤0.20.2≤0.20.1≤0.20.2≤0.20.1盐酸可溶物%≤2.00.9≤2.01.5≤2.00.9≤2.01.5砷(As)mg/kg≤4.00.5≤4.00.4≤4.00.5≤4.00.4铅(Pb)mg/kg≤4.01.4≤4.03.4≤4.01.4≤4.03.4PH6~97.66~96.66~97.66~96.6相对流速85±4578100±30103160±40162260±50262湿密度g/cc0.140±0.0300.1520.190±0.0200.1920.170±0.0200.1720.170±0.0200.176助滤剂改善过滤状况的作用： l l以预敷的松散助滤剂层作为过滤介质形成深层过滤，提高滤液澄清度。

l l在悬浮液中混入适量的硅藻土，使滤饼结构疏松以提高过滤速度合理的选用助滤剂可使过滤设备充分发挥作用过滤应用的助滤剂必须具备以下特点：l l①由具有一定强度且形态复杂的多孔粒子组成，可以形成复杂的过滤孔道l l②能形成牢固的，无压缩变形的滤饼，透水性好l l③能在必要的高滤速下去除掉微小的固体粒子l l④具有化学稳定性和不溶性l l⑤来源广泛，价格低廉，可满足工业过滤的大量要求在实际的过滤操作中，助滤剂的应用方式有三种 （a）预敷层过滤 （b）混入过滤 （c）预敷层—混入过滤助滤剂的应用方式1、悬浮液 2、大颗粒固相 3、预敷助滤层 4、过滤介质 5、滤液 6、混入助滤剂的悬浮液 7、混合滤饼预敷层过滤 l l珍珠岩助滤剂与液体（待滤浆料或水）按一定比例配置成悬浮珍珠岩助滤剂与液体（待滤浆料或水）按一定比例配置成悬浮液以此珍珠岩悬浮液在过滤装置上反复循环进行过滤操作，液以此珍珠岩悬浮液在过滤装置上反复循环进行过滤操作，直至滤网表面均匀积聚一层硅藻土滤饼（一般厚度为直至滤网表面均匀积聚一层硅藻土滤饼（一般厚度为2-3mm2-3mm，，最高达最高达5mm5mm。

此即为珍珠岩预敷助滤层，此层不可压缩，成为此即为珍珠岩预敷助滤层，此层不可压缩，成为具有无数错综复杂的微细孔道的新过滤介质过滤时液体穿过具有无数错综复杂的微细孔道的新过滤介质过滤时液体穿过珍珠岩层，大颗粒被截留在悬浮液一侧的珍珠岩层表面，小颗珍珠岩层，大颗粒被截留在悬浮液一侧的珍珠岩层表面，小颗粒则进入珍珠岩层，在弯曲错综的孔道中被吸附截留，获得澄粒则进入珍珠岩层，在弯曲错综的孔道中被吸附截留，获得澄清的滤液由于预敷层中不规则的孔道较长，且密集分布于整清的滤液由于预敷层中不规则的孔道较长，且密集分布于整个预敷层，珍珠岩颗粒的硅质壳壁上具有许多天然的小孔和沟，个预敷层，珍珠岩颗粒的硅质壳壁上具有许多天然的小孔和沟，可以吸附容纳较多的微细颗粒，在相当一段时间内保持一定的可以吸附容纳较多的微细颗粒，在相当一段时间内保持一定的过滤速率当过滤孔隙大部分被堵塞时，过滤速率才明显降低过滤速率当过滤孔隙大部分被堵塞时，过滤速率才明显降低然后清除滤饼，再次预敷助滤剂层，准备下一个过滤循环这然后清除滤饼，再次预敷助滤剂层，准备下一个过滤循环这种过滤方式适用于含少量固体小粒子（或胶状物）的液体进行种过滤方式适用于含少量固体小粒子（或胶状物）的液体进行高质量的澄清。

高质量的澄清 混入过滤 l l混入过滤亦称为掺浆过滤，在悬浮液中添加少量混入过滤亦称为掺浆过滤，在悬浮液中添加少量的珍珠岩，搅拌均匀过滤时悬浮液中原来的粒的珍珠岩，搅拌均匀过滤时悬浮液中原来的粒子（或胶状物）与珍珠岩粒子混合堆积在过滤介子（或胶状物）与珍珠岩粒子混合堆积在过滤介质上，该混合滤饼层的透水性得到显著改善即质上，该混合滤饼层的透水性得到显著改善即使滤饼稍厚些也能继续维持一定的过滤速度软使滤饼稍厚些也能继续维持一定的过滤速度软的固体粒子在过滤时易受挤压变形，是过滤阻力的固体粒子在过滤时易受挤压变形，是过滤阻力很快升高的主要原因适量的多孔型珍珠岩粒子很快升高的主要原因适量的多孔型珍珠岩粒子分散在滤饼中，无异于增加了无数新的小过滤面分散在滤饼中，无异于增加了无数新的小过滤面滤饼中珍珠岩粒子彼此接触较多时（助滤剂添加滤饼中珍珠岩粒子彼此接触较多时（助滤剂添加量也较多）滤速较高，反之滤速较慢该过滤方量也较多）滤速较高，反之滤速较慢该过滤方式适用于原来滤饼阻力较大的悬浮液，添加助滤式适用于原来滤饼阻力较大的悬浮液，添加助滤剂降低滤饼比阻，从而保持适当的过滤速率剂降低滤饼比阻，从而保持适当的过滤速率。

预敷层—混入过滤 l l这是前两种过滤方式的结合在过滤介质上预敷这是前两种过滤方式的结合在过滤介质上预敷一层珍珠岩，再将少量的珍珠岩均匀混入悬浮液一层珍珠岩，再将少量的珍珠岩均匀混入悬浮液中过滤时悬浮液中的小粒子甚至细菌类的微细中过滤时悬浮液中的小粒子甚至细菌类的微细物体被预敷层截留不断堆积起来的滤饼中混有物体被预敷层截留不断堆积起来的滤饼中混有珍珠岩，形成透水性好的新的堆积层，并保持相珍珠岩，形成透水性好的新的堆积层，并保持相当的过滤速度，直至滤饼厚度超过临界厚度，滤当的过滤速度，直至滤饼厚度超过临界厚度，滤液流量大大减少，则终止过滤，卸除滤饼，准备液流量大大减少，则终止过滤，卸除滤饼，准备下次过滤这种应用助滤剂的方式在工业上应用下次过滤这种应用助滤剂的方式在工业上应用最普遍，它几乎对任何液体的过滤都适用，特别最普遍，它几乎对任何液体的过滤都适用，特别适用于高速过滤粘滞液体既可获得高质量的滤适用于高速过滤粘滞液体既可获得高质量的滤液，又可在悬浮液中固形物（或胶状物）较多的液，又可在悬浮液中固形物（或胶状物）较多的情况下获得合适的过滤速度情况下获得合适的过滤速度影响过滤速度的因素l l滤浆的粘度：粘度越大，过滤阻力越大，过滤滤浆的粘度：粘度越大，过滤阻力越大，过滤阻力越小。

阻力越小l l滤饼厚度：滤饼厚度越大，阻力越大，过滤速滤饼厚度：滤饼厚度越大，阻力越大，过滤速度越小当厚度达到一定程度会使过滤终止当厚度达到一定程度会使过滤终止l l滤饼性质不可压缩性的颗粒坚硬，滤饼通过的滤饼性质不可压缩性的颗粒坚硬，滤饼通过的流道不会因压力的增大而表小阻力基本保持流道不会因压力的增大而表小阻力基本保持不变，或随过滤时间的持续阻力增加很慢，过不变，或随过滤时间的持续阻力增加很慢，过滤速度基本随压力的升高按比例增大，小颗粒滤速度基本随压力的升高按比例增大，小颗粒的较大压力作用下会堵塞孔道故过滤初期压的较大压力作用下会堵塞孔道故过滤初期压力不能太大，避免流道过早地堵塞力不能太大，避免流道过早地堵塞 过滤机的类型 1 1、板框式纸板压滤机（、板框式纸板压滤机（a a）） 2 2、垂直滤叶的加压叶滤（、垂直滤叶的加压叶滤（b b）） 3 3、离心卸料加压叶滤机（、离心卸料加压叶滤机（c c）） 4 4、管式叶滤机（、管式叶滤机（d d）） 5 5、转鼓真空过滤机等（、转鼓真空过滤机等（e e））一水精板现状分析一水精板现状分析l l我厂一水精密过滤器属于垂直滤叶的加压叶滤机。

过滤面积30m2，精板密度300目（约48μm）一水精板运行时间短最长4-5小时，有时2-3小时，清洗工作量大 一水精板预涂l l为了保证预涂的质量，整个预涂过程必须连续地进行，预涂时应避免震动，压力波动等，防止预敷层脱落助滤剂调浆桶的容积应大于精密过滤器容积（一般为1.25倍）将预涂浆料搅拌均匀，注满整个精密过滤器（使精板全部浸入浆料内）进行循环助滤剂逐步预敷在精板表面直至液体澄清为止l l精密过滤机与进口管道容积：2.35m3按1.25倍计算，助滤剂调浆桶容积为3m3原助滤剂调浆桶容积为1.85m3实际使用容积为0.92m3,偏离要求，且无搅拌助滤剂混合不均匀，预涂层厚薄不一致，预涂质量差V助＝1.85 m3；V有效＝0.92 m3；V锥＝0.35 m3；V管＝0.05 m3助滤剂料浆在过滤机内高度为：H＝（V有效－V锥－V管）／（0.62×3.14）＝460mm助滤剂调浆桶改造l l利用废旧桶，直径利用废旧桶，直径2 2米，高米，高1 1米，容积米，容积3.14m33.14m3l l恢复助滤剂调浆桶搅拌，并控制搅拌转速在恢复助滤剂调浆桶搅拌，并控制搅拌转速在50r/min50r/min以下。

搅拌时间控制在以下搅拌时间控制在8-108-10分钟（实验分钟（实验结果表明，经剧烈搅拌过的助滤剂浆形成的助结果表明，经剧烈搅拌过的助滤剂浆形成的助滤剂比阻与搅拌时间的平方根成比例增大）滤剂比阻与搅拌时间的平方根成比例增大）l l恢复一水精密过滤器顶部放空气门恢复一水精密过滤器顶部放空气门l l改造后，精板预涂层均匀且充满整个精板，但改造后，精板预涂层均匀且充满整个精板，但走料时间反而不长为什么？走料时间反而不长为什么？料液性质 l l精板出现问题，冲洗频繁，大家总是说料液质量不好，太浓三效浓缩槽料液主要来源：项项目目实测实测 浊浊度度NTU颜颜色色温度温度酸度酸度固体物固体物质质含量含量g/100ml100ml常温常温过过滤时间滤时间s三效三效浓缩浓缩槽槽12黄黄50℃77.3%5.6045385项项目目实测实测 温度温度℃酸度酸度五效离心机母液五效离心机母液51.683%钢钢德堡离心机母液德堡离心机母液50.481%老厂三、四效老厂三、四效5689%（甚至（甚至测测不出）不出）南四效南四效5590%（甚至（甚至测测不出）不出）柠檬酸饱和溶解度与温度的关系 l l图中曲线图中曲线ⅠⅠ- -ⅠⅠ是两段直线，在是两段直线，在36.636.6℃℃处有一个转折点，也处有一个转折点，也即无水柠檬酸（即无水柠檬酸（>36.6>36.6℃℃）和一水柠檬酸（）和一水柠檬酸（<36.6<36.6℃℃）的）的临界温度点。

在曲线临界温度点在曲线ⅠⅠ- -ⅠⅠ上的溶液饱和度上的溶液饱和度α=1α=1而在此曲而在此曲线以下线以下α<1α<1，即柠檬酸含量尚未达到饱和浓度，不会结晶，即柠檬酸含量尚未达到饱和浓度，不会结晶析出，溶液时稳定的，故称该区域为析出，溶液时稳定的，故称该区域为“ “稳定区稳定区” ”在曲线ⅡⅡ- -ⅡⅡ上溶液达到了最大过饱和度，故称为上溶液达到了最大过饱和度，故称为“ “过饱和曲线过饱和曲线” ”，溶，溶液中容易起晶，故又称为液中容易起晶，故又称为“ “起晶曲线起晶曲线” ”在曲线ⅡⅡ- -ⅡⅡ之上的之上的区域为区域为“ “介稳区介稳区” ”或或“ “亚稳区亚稳区” ”在此区域，溶液虽然呈过饱在此区域，溶液虽然呈过饱和状态，但无外接刺激，也可以在较长时间内处于稳定状和状态，但无外接刺激，也可以在较长时间内处于稳定状态在此区内，越接近起晶曲线区其态在此区内，越接近起晶曲线区其α α值越大，越容易刺值越大，越容易刺激起晶，结晶的速度也越快，而在育晶时则需要较低的过激起晶，结晶的速度也越快，而在育晶时则需要较低的过饱和度，故介稳区还可以分为饱和度，故介稳区还可以分为“ “刺激起晶区刺激起晶区” ”和和“ “育晶区育晶区” ”，，但他们之间并无严格界限。

但他们之间并无严格界限 无水柠檬酸结晶图解 l l无水柠檬酸结晶，由于临界温度是在36.6℃以上，因此它的体系过饱和温度要高，结晶温度要控制在40℃以上，其结晶过程如图所示 l l当A点溶液浓缩到B点（83%，60℃）后，移入结晶罐中，启动搅拌，用水冷却到C点（48℃）,刺激起晶或添加无水柠檬酸晶种作为晶核，然后仔细控制温度在40~42℃，育晶，使体系按CD线进行至结晶结束，最终温度不能低于40℃ l l老厂三四效，新厂无水南四效母液过滤浓度大，老厂三四效，新厂无水南四效母液过滤浓度大，处于图示不稳定范围内，晶核形成的速率极快处于图示不稳定范围内，晶核形成的速率极快过量的溶质分子来不及扩散到原有晶核表面而是过量的溶质分子来不及扩散到原有晶核表面而是聚集成大量新的晶核，或无规则地堆积在晶粒表聚集成大量新的晶核，或无规则地堆积在晶粒表面，形成面，形成“ “伪晶伪晶” ”甚至甚至“ “聚晶聚晶” ”结晶的速度几乎在瞬结晶的速度几乎在瞬间完成，晶体细而多，与晶体分离困难五效离间完成，晶体细而多，与晶体分离困难五效离心机母液，钢德堡离心机母液中含有大量的晶核，心机母液，钢德堡离心机母液中含有大量的晶核，小的晶体。

而预涂层过滤只适合于含少量固体小小的晶体而预涂层过滤只适合于含少量固体小粒子的液体进行过滤小颗粒很快堵塞孔道，阻粒子的液体进行过滤小颗粒很快堵塞孔道，阻力迅速提高精板压力迅速升高无水精板原来力迅速提高精板压力迅速升高无水精板原来走一星期，增加了日本离心机母液，最长只有走一星期，增加了日本离心机母液，最长只有2 2天原因就是母液中晶核小的晶体多原因就是母液中晶核小的晶体多改造方案：l l控制大溶解槽温度，将蒸汽管道加长至底部控制大溶解槽温度，将蒸汽管道加长至底部l l增加五效缓冲槽，加装蒸汽管，抬高出口管增加五效缓冲槽，加装蒸汽管，抬高出口管道，增加搅拌道，增加搅拌l l增加钢德堡离心机母液缓冲槽，加蒸汽，控增加钢德堡离心机母液缓冲槽，加蒸汽，控制温度l l三效浓缩槽恢复搅拌，控制温度，抬高出口三效浓缩槽恢复搅拌，控制温度，抬高出口管道增加五效缓冲槽。