设为首页加入收藏
全站搜索
新闻详情
 
新闻搜索
 
 
栏目导航
 
 
当前位置
精细过滤及硅藻土助滤剂的应用
作者:管理员    发布于:2015-11-18 13:16:45    文字:【】【】【

  精细过滤及硅藻土助滤剂的应用尤兆玮,孙昕(江苏省化工机械研究所有限公司,江苏南京210024)过滤机的适用范围。介绍了应用硅藻土助滤剂过滤操作的三种方式以及硅藻土过滤机的类型及特点和硅藻土的过滤性能。

  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,普通的过滤机采用滤网、滤布等进行过滤,过滤介质的过滤孔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,即可改善滤饼结构,吸附和截留细微颗粒,使过滤顺利进行,获得澄清的滤液(可滤除0.1~1pm的微粒和细菌)以及满意的过滤速度。

  助滤剂应用多的是硅藻土,经过预处理和分级的硅藻土是工业过滤应用普遍且较为理想的助滤剂。工业过滤中使用的助滤剂50以上为硅藻土,其他如膨胀珍珠岩、白土、凹凸棒土、烟道灰等也可用作助滤剂,后者对滤液性状、质量会有些影响,应予充分注意。硅藻土是一种单细胞硅藻微生物残骸的沉积物,它具有良好的化学稳定性、堆积密度小、比表面积大,因而具有较强的吸附能力和良好的过滤性能。

  1硅藻土助滤剂改善过滤助滤剂改善过滤状况的作用为:以预敷的松散硅藻土层作过滤介质形成深层过滤,提高滤液澄清度;或者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率。合理的选用助滤剂可使过滤设备充分发挥作用。工业过滤应用的助滤剂必须具备以下特点:(1)由具有一定强度且形态复杂的多孔性粒子组成,可形成复杂的过滤孔道。(2)能形成牢固的、无压缩变形的滤饼,透水性好。(3)能在必要的高滤速下去除极微小的固体粒子。(4)具有化学稳定性和不溶性。(5)来源广泛,价格低廉,可满足工业过滤的大量需求。硅藻土兼有这些特性,因此是进行精细过滤的良好的助滤剂。

  在实际的过滤操作中应用的方式有三种。

  硅藻土助滤剂与液体(待滤浆料的液相或水)按一定比例配制成悬浮液,以此硅藻土悬浮液在过滤装置上反复循环进行过滤操作,直至滤网(或滤布)表面均匀积聚一薄层硅藻土滤饼,此即为硅藻土预敷助滤层。

  此层不可压缩,成为具有无数错综交叉微细孔道的新过滤介质。(图la)(a)预敷层过滤(b)混入过滤(C)预敷层-混入过滤硅藻土肋滤剂的应用方式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.混合滤饼过滤时液体穿过硅藻土层,大颗粒被截留在悬浮液一侧的硅藻土层表面,小粒子则进入硅藻土层,在穹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,且密集分布于整个预敷层,硅藻土颗粒的硅质壳壁上又具有许多天然的小孔和沟,预敷层可以吸附容纳较多的微细粒子,在相当时间内保持一定的过滤速率。当过滤孔隙大部分被堵塞时,过滤速率才大大降低。然后清除滤饼(连同硅藻土预敷层一起),再次预敷助滤剂层,准备下一个过滤循环。这种方式的过滤适于含少量固体小粒子(或胶状物)的液体进行高质量的澄清,应用于酒、饮料、制药等。

  过滤与分离Journal预敷层的厚度以过滤过程中不溶性固形物不能穿透预敷层达到过滤介质表面为度,但过厚的预敷层会使硅藻土用量不必要的增加。预敷助滤剂层的过滤介质应选择孔隙较大的多孔性材料,以保证排液通畅。预敷层的硅藻土粒子通常比过滤介质的孔隙小,但由于硅藻土粒子具有不规则的形状,预敷时易起架桥作用,并以原来的过滤介质作支撑骨架,这时过滤精度由硅藻土预敷层来保证。

  混入过滤亦称接装过滤。在悬浮液中添加少量的硅藻土,搅拌均匀,过滤时悬浮液中原来的粒子(或胶状物)与硅藻土粒子混合堆积在过滤介质上(图lb),该混合滤饼的透水性得到显著改善,即使滤饼稍厚一些也能继续维持一定的过滤速率。软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,适量的多孔型硅藻土粒子分散在滤饼中,无异于增加了无数新的小过滤面。滤饼中硅藻土粒子彼此接触较多时(硅藻土添加量也较多)滤速增加大,反之滤速增加少。该过滤方式适合于原来滤饼阻力较大的悬浮液,添加硅藻土降低过滤比阻,从而保持合理的过滤速率。

  应用于果汁、冶金废液等。

  1.3预敷层混入过滤这是前两种过滤方式的结合,在过滤介质上预敷一层硅藻土,再将少量的硅藻土均匀混入悬浮液中。过滤时悬浮液中的小粒子甚至细菌类的微小物体被预敷层截留,不断堆积起来的滤饼中混有硅藻土,形成透水性好的新的堆积层,并保持相当的过滤速度(图lc)。

  直到滤饼厚度超过了临界厚度,滤液流量大大减少,则终止过滤,卸除滤饼,准备下次过滤。这种应用助滤剂过滤的方式在工业过滤中使用普遍,它几乎对任何液体的过滤都适用,特别适合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)稍多的情况下获得合理的过滤速率。可应用于油漆、动植物油、胶、润滑油等。

  采用硅藻土过滤大多数是为得到澄清液体,与硅藻土混在一起的滤饼弃不要,少数需要固相产物的则需要另行处理滤饼,将硅藻土分出来。

  2硅藻土过滤机的类型及特点2.1硅藻土过滤机的类型可预敷硅藻土助滤层的过滤机型式有:板框式纸板硅藻土压滤机、垂直滤叶的加压叶滤机、离心卸料加压叶滤机、管式压滤机、转鼓真空过滤机。预敷硅藻土助滤层的转鼓真空过滤机始终在新鲜的硅藻土预敷层表面进行过滤操作,预敷的助滤层表面不会被堵塞,滤速较快。在一定时间内可连续过滤,硅藻土用量比其他类型过滤机多。其他型式的压滤机预敷助滤层只可进行一次性的过滤操作。在待滤悬浮液中混入硅藻土的混入过滤方式适用于各类过滤机,可改变滤饼结构形成疏松的滤饼,降低滤饼的可压缩性,使滤液能较顺利地通过,混入的硅藻土越多则滤速越快。

  2.2娃藻土过滤机的结构特点2.2.1板框式纸板硅藻土压滤机(a),此类过滤机的结构与普通板框压滤机相同,但过滤介质采用过滤用纤维纸板涂敷硅藻土助滤层。过滤用纤维纸板的湿强度远不如滤布,故要求滤板平整以及对纤维纸板的支持面积大,以免在受压过滤时纤维纸板破裂。滤板一般采用钢板钻孔的装配结构,该机由于采用4mm厚密实的纤维纸板作为支撑介质,微细的硅藻土粒不易穿透,硅藻土助滤层则吸附、截留了悬浮液中的微粒及有机物,滤液的澄清度较好。压滤机的操作易于掌握,但是纤维纸板比较昂责,且多数依赖进口,增加了过滤成本,一般为人工卸渣,多用于酒、制药、饮料等工业。

  2.2.2垂直滤叶的加压叶滤机有卧式和立式两种(b),其过滤元件为垂直布置的平板滤叶,过滤介质为双层婶型金属丝网上涂敷硅藻土助滤层。滤叶两侧均可过滤,结构紧凑,无需滤布或纸板。采用水冲洗除渣或干法振动除渣,减轻劳动强度。垂直滤叶表面的硅藻土与滤饼层在过滤过程中遇到进料波动、过滤中断或受到外界振动时有脱落的倾向,降低过滤质量,需要细心地操作,并控制滤饼厚度。用于植物油脂、饮料、啤酒、化工等工业。

  2.2.3离心卸料加压叶滤机(c)有多个水平布置的圆形滤叶,滤叶的上表面为过滤面,过滤时预敷硅藻土及过滤操作与垂直滤叶的加压叶滤机相同,由于硅藻土预敷层在滤叶上面,重力的影响不致使预敷层破裂、脱落。卸料时转动滤叶的心轴,利用离心力甩掉水平滤叶上面的滤饼及助滤层,因此滤叶的过滤面再生状况较好。用于精细化工、制药、食品、黄磷、海洋化工等工业。

  2.2.4管式压滤机(d),过滤元件为金属网管制成的滤管,垂直布置,金属网管外涂敷硅藻土助滤层。

  卸渣方式采用压缩空气反吹或使滤管振动,或驱动刮环沿滤管向下移动。滤管的刚性较好不易变形,过滤时硅藻土和滤饼不易脱落,反吹压缩空气卸料时助滤层及滤饼易于脱落,用于果汁、饮料、味精、及果糖浆的过滤。

  2.2.5转鼓真空过滤机(e),预敷硅藻土助滤层的转鼓真空过滤机结构与普通的转鼓真空过滤机相似,所不同的是有一连续径向进给的刮料机构。转鼓上预敷助滤层50~100mm,过滤时卸料刮刀作缓慢的径过滤与分离Journal向移动,转鼓每旋转一周卸料刮刀切入助滤层0.015~ 0.2mm,除去滤饼及部分助滤层,持续提供更新的过滤表面,直至转鼓上的助滤层减薄至10mm左右时停止硬,具有良好的化学稳定性、不溶解性和热稳定性(经900*煅烧孔结构仍能保持芫好),因此,硅藻土非常适合用来作助滤剂。

  过滤。重新预敷助滤层,进行新的过滤循环。该机可较长时间连续过滤,获得较快的滤速和理想的过滤效果,适用于过滤含细颗粒的粘稠滤浆,也可澄清过滤浓度很低(0.1左右)的液体。该机硅藻土用量较其他过滤机多,增加了滤饼体积。用于糊状PVC树脂、生化制品、精细化工等的过滤。

  硅藻土过滤的结构型式3硅藻土的过滤性能及过滤操作硅藻土是一种古代硅藻(单细胞低等水生植物)的残骸沉积物,其基本部分是硅藻的硅质壳壁,由于硅藻壳壁具有小室及各种孔、沟的多孔性结构,并且质地坚杂质,不仅影响硅藻土的化学性质,而且还直接影响它的过滤性能(如减小孔隙率及孔体积等丨。所以,应尽可能地去掉硅藻土中所含的杂质,提高其Si02纯度,硅藻土的纯度越高,则硅藻土的过滤性能也越好。通过对硅藻士的处理,包拮筛选、水洗、酸洗、煅烧、分级等过程得到不同粒度的精制硅藻土。酸洗后的硅藻土,微孔内外的酸溶性杂质及有机杂质大为减少,再经煅烧后进一步提高纯度,增大比表面积。这种精制的硅藻土作助滤剂时,可形成疏松、孔洞丰富的滤饼,显著提高滤速。

  对于工业过滤来说,可选择水洗、酸洗、煅烧及分级后的各种规格的硅藻土作助滤剂,可根据过滤料浆性质、过滤精度要求、硅藻土价格等进行初选,再经过滤试验加以验证。我国有丰富的优质硅藻土资源,各地硅藻土的主要物化性质列于表1.硅藻土混入过滤适用于所有间隙和连续操作的过表1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汉沟浙江嵊县颜色、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片状精土原土精土原土精土原土精土原土精土原土精土原土精土烧失重()孔体积(cniVg)比表面积(111*滤机。操作方式有(1)可将硅藻土与母液配成浆料后,与待过滤悬浮液一同送入过滤机过滤;(2)将硅藻土直接均匀混入悬浮液中后进入过滤机。硅藻土添加量受以下因素的影响:被过滤液体中所含固体颗粒的性质、大小和数量,对滤液质量及过滤速率的要求,助滤剂本身质量以及过滤机的类型。硅藻土添加量一般为悬浮预敷助滤剂有四个目的:(1)防止杂质(尤其是易变形的粒子、胶状物质等)阻塞过滤介质孔隙,延长过滤介质使用寿命。(2)提高小粒子截留率,获得高澄清度的滤液。(3)过滤周期结束时易于卸除滤饼和洗涤滤布。(4)能迅速得到澄清的滤液。

  预敷层——混入过滤的设备配置如图(3)所示,不液总量的0.2~2.预敷层——混入过滤及预敷层过滤两种方式主要适用于间歇操作的过滤机。加压及真空叶滤机、管式压滤机、离心卸料加压叶滤机、板框压滤机等均可进行预敷硅藻土过滤。硅藻土可预敷在滤布、金属丝网、滤纸、多孔陶瓷等过滤介质的表面。预敷层厚度一般为2mm,局达3mm.进行混入过滤时则取消图中虚线框内的设备。

  预敷料装及混入料浆一般用无固体粒子的母液或滤液与硅藻土混合而成。上述各种过滤机的预敷层,每平方米过滤面积的硅藻土为500~750克(也有达1000克的),视硅藻土的纯度和品质而别。当悬浮液输送泵的流量不匀或使用新过滤机时硅藻土用量应略多一过滤与分离Journal 1、滤液;2、母液;3、硅藻土;4、预敷料浆;5、混入料浆;6、滤液;7、排料口;8、悬浮液预敷层混入过滤系统的设音配置为使预敷过程连续地进行,预敷料泵配置槽的容积应大于过滤机容积(一般为1.25倍),将预敷料浆注满过滤机(要使过滤元件全部浸入料浆内)进行循环,硅藻土逐步涂敷在过滤介质的表面,直至液体澄清为止。如长时间循环仍不澄清,则需重新进行预敷。

  硅藻土助滤剂应均匀涂敷在过滤介质上,为此料浆不宜过浓。而过稀的料浆又使硅藻土粒子难以架桥,不易形成预敷层。通常预敷料浆的硅藻土(精制的)浓度为0.3~0.6较适宜。如用水洗硅藻土及硅藻土原矿,可浓一些。

  预敷时需避免震动和冲击,防止预敷层脱落。料浆的流速应随所用液体的粘度而变,对过滤元件上的预敷层不发生冲刷侵蚀。预敷液为水时流量40~80 L/m2*mi为宜,保持硅藻土在水中呈悬浮状的佳流速为1.4m/min以上;预敷液为粘稠液时,流量3.5L/m2*min为宜。预敷所需压力0.1 MPa左右。

  用与母液不同的液体配制硅藻土预敷料浆时,为将预敷层中的液体排除掉,可以在过滤元件外输入压缩空气(要防止冲脱预敷层),也可以在过滤元件内抽真空吸出液体。总之,要把预敷液去处后才能进行过滤,在带压情况下切换输入料浆,进入正常过滤操作。

  硅藻土助滤剂的应用,提高了过滤质量及过滤能力,扩大了过滤机的适用范围。普通过滤机原来无法进行的精密过滤及粘滞液体的过滤,只要选择适当粒度的硅藻土作助滤剂即可实现。

  第八届全国非均相分离学术交流会在黄山S开安徽省黄山市召开。本次年会的主要议题是:总结及展示非均相学组各成员近三年里来取得的阶段性成果;交流研讨“十一五”我国非均相分离技术研究的总体规划;推广国内外非均相分离新技术和设备;收集和发布企业改造项目信息;解答企业在生产中出现的疑难问题;吸收专业学组新成员。

访问统计
51客服