化工原理 实验讲义实验3 过滤实验(修改).doc

实验3 过滤实验 一﹑实验目的 了解过滤机的构造﹑流程﹑操作原理，掌握过滤的操作方法； 测定恒压过滤时的过滤常数K，qe，s； 测定洗涤速率并验证最终速率和洗涤速率的关系。 二﹑基本原理 在恒压过滤时，其过滤速率方程式为： (3-1) 将上述方程积分可得： (3-1a) 或 (3-1b) 式中：V—τ时间内的滤液体积，m3，由计量筒测定； Ve—虚拟的滤液体积，它是形成相当于滤布阻力的一层滤渣时，应得到的滤液体积，m3； A—过滤面积，m2，现场测定； K—过滤常数，m2/s； τ—过滤时间，s，由秒表测定； q=V/A，即单位过滤面积的滤液体积， m3/m2； qe=Ve/A，即单位过滤面积的虚拟滤液体积，m3/m2。 由(3-1b)有： (3-2) 式(3-2)表明与q成直线关系，其斜率为， 截距为。 如果在恒压过滤前的τ1时间内已通过了q1的滤液量，则在τ1至τ和q1至q的范围内将3-1积分，得到： (3-3) 将上式两边同时除以，则 (3-3)改写为 （3-4） 式(3-4)表明与（q+q1）成直线关系，其斜率为， 截距为。 如果滤饼是可以压缩的，则可在实验中改变过滤压力（差），测得不同K值，由K的定义式，两边取对数有： （3-5） 将K与Δp在双对数坐标上绘图的一直线，直线的斜率为(1-s)，由此可得滤饼的压缩指数s，进而可求滤饼的比阻。 三﹑装置与流程 1. 板框过滤装置(Ⅰ) 本实验装置由调料桶、贮浆罐、板框过滤机、量筒等几部分组成，其流程如图3.5所示。 将悬浮在调料筒内调匀后，放入贮浆罐2内，由压缩空气将料液压入过滤机3中，滤液排出量用量筒进行计量，洗涤滤饼时用压缩空气将贮水桶5中的水压入过滤机进行洗涤。操作压力由压力定值器控制。 图3.5 板框过滤实验装置 1—调料桶；2—贮浆罐；3—过滤器；4—滤液计量筒；5—贮水桶； 6,7—压缩空气进口阀；8—滤浆进口阀；9—洗水进口阀；10—滤液出口阀；11—压力表 2. 卧式圆形过滤装置(Ⅱ) 卧式圆形过滤装置由圆形过滤器、贮浆罐、泵、量筒等组成，其流程如图3.6所示。 图3.6 卧式圆形过滤装置 1—贮浆罐；2—循环泵；3—过滤器；4—滤液计量筒； 5—加料口；6—循环阀；7—过滤阀；8—压力表；9—排污阀 将配好的料浆倒入贮浆罐内，由泵将料浆送入过滤器中，滤液排出量用量筒进行计量。 四、操作步骤 1. 装置(I) (1) 熟悉过滤实验的装置与流程，检查各阀门的启闭是否正确，然后用碳酸镁和水配成滤浆，其浓度在5%(质量百分率)左右。 (2) 安装时先湿透滤布，再将湿滤布覆以滤框的两侧，滤布孔要对准滤机孔道，表面要拉平整，不起皱纹；板和框按板框的镏数以1-2-3-2-1······的顺序排列，最后用压紧螺杆压紧板和框。 (3) 将滤浆导入贮浆罐，开动搅拌机，使滤浆浓度均匀。 (4) 启动压缩机，待压缩机运行正常后，调节空气减压阀，一般减压阀的压力控制在0.1MPa，并保持压力稳定，使系统在此压力下进行恒压过滤。 (5) 当压力恒定，开启阀门8和10，开始过滤。当有滤液流出时即开始记录时间，连续计量一定滤液量所需时间。记录数据之前，要根据过滤面积A与量筒体积大小，选定一个合适的ΔV值，一般每收集100 mL滤液记一次时间，启动秒表的同时，记下量筒中滤液的体积。当量筒中滤液体积每增加一个ΔV值时，记下秒表的时间，重复操作。 (6) 当滤液一滴一滴缓慢流出时，表示滤渣已充满框，过滤阶段可告结束。 (7) 如在不同的恒定压力下进行过滤实验，其滤浆浓度大体上维持不变，并重复步骤(3)、(4)、(5)、(6)。 (8) 若需测定洗涤速度，可在过滤终了时通入洗涤水，并记录洗涤水量和时间，即可算出洗涤速度。 (9) 过滤结束后，将滤饼倒回配料桶后，清洗过滤器。 2. 装置(Ⅱ) (1) 将MgCO3粉末配成滤浆，其量约占贮浆罐2/3，配制浓度为5%左右； (2) 按正确的顺序安装好过滤器； (3) 开供料阀，通过循环管路搅拌一段时间，约15分钟后停泵； (4) 贮浆罐里压力控制在0.1MPa； (5) 用压缩空气将料浆压向过滤器过滤，过滤开始