一  過(guò)濾基本原理

1．過(guò)濾

過(guò)濾是在外力作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)多孔介質(zhì)的孔道，而懸浮液中的固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固、液分離的操作。

說(shuō)明①其中多孔介質(zhì)稱為過(guò)濾介質(zhì)；所處理的懸浮液稱為濾漿；濾漿中被過(guò)濾介質(zhì)截留的固體顆粒稱為稱為濾餅或?yàn)V渣；通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)后的液體稱為濾液。

②驅(qū)使液體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的推動(dòng)力可以有重力、壓力（或壓差）和離心力；

③過(guò)濾操作的目的可能是為了獲得清凈的液體產(chǎn)品，也可能是為了得到固體產(chǎn)品。

④洗滌的作用：回收濾餅中殘留的濾液或除去濾餅中的可溶性鹽。

2．過(guò)濾介質(zhì)

過(guò)濾介質(zhì)起著支撐濾餅的作用，并能讓濾液通過(guò)，對(duì)其基本要求是具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力，同時(shí)，還應(yīng)具有相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性。工業(yè)上常見的過(guò)濾介質(zhì)：

①織物介質(zhì)：又稱濾布，是用棉、毛、絲、麻等天然纖維及合成纖維織成的的織物，以及由玻璃絲或金屬絲織成的網(wǎng)。這類介質(zhì)能截留顆粒的最小直徑為?？椢锝橘|(zhì)在工業(yè)上的應(yīng)用最為廣泛。

②堆積介質(zhì)：由各種固體顆粒（砂、木碳、石棉、硅藻土）或非紡織纖維等堆積而成，多用于深床過(guò)濾中。

③多孔固體介質(zhì)：具有很多微細(xì)孔道的固體材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金屬制成的管或板，能攔截 的微細(xì)顆粒

④多孔膜：用于膜過(guò)濾的的各種有機(jī)高分子膜和無(wú)機(jī)材料膜。廣泛使用的是醋酸纖維素和芳香酰胺系兩大類有機(jī)高分子膜?？捎糜诮亓? 以下的微小顆粒。

3．深層過(guò)濾和濾餅過(guò)濾

（1）濾餅過(guò)濾：懸浮液中顆粒的尺寸大多都比介質(zhì)的孔道大。過(guò)濾時(shí)懸浮液置于過(guò)濾介質(zhì)的一側(cè)，在過(guò)濾操作的開始階段，會(huì)有部分小顆粒進(jìn)入介質(zhì)孔道內(nèi)，并可能穿過(guò)孔道而不被截留，使濾液仍然是混濁的。隨著過(guò)程的進(jìn)行，顆粒在介質(zhì)上逐步堆積，形成了一個(gè)顆粒層，稱為濾餅。在濾餅形成之后，它便成為對(duì)其后的顆粒起主要截留作用的介質(zhì)。因此，不斷增厚的濾餅才是真正有效的過(guò)濾介質(zhì)，穿過(guò)濾餅的液體則變?yōu)槌吻宓囊后w。

（2）深層過(guò)濾：此時(shí)，顆粒尺寸比介質(zhì)孔道的尺寸小得多，顆粒容易進(jìn)入介質(zhì)孔道。但由于孔道彎曲細(xì)長(zhǎng)，顆粒隨流體在曲折孔道中流過(guò)時(shí)，在表面力和靜電力的作用下附著在孔道壁上。因此，深層過(guò)濾時(shí)并不在介質(zhì)上形成濾餅，固體顆粒沉積于過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)部。這種過(guò)濾適合于處理固體顆粒含量極少的懸浮液。

4．濾餅的可壓縮性和助濾劑

濾餅的可壓縮性是指濾餅受壓后空隙率明顯減小的現(xiàn)象，它使過(guò)濾阻力在過(guò)濾壓力提高時(shí)明顯增大，過(guò)濾壓力越大，這種情況會(huì)越嚴(yán)重。

另外，懸浮液中所含的顆粒都很細(xì)，剛開始過(guò)濾時(shí)這些細(xì)粒進(jìn)入介質(zhì)的孔道中會(huì)將孔道堵死，即使未嚴(yán)重到這種程度，這些很細(xì)顆粒所形成的濾餅對(duì)液體的透過(guò)性也很差，即阻力大，使過(guò)濾困難。

為解決上述兩個(gè)問(wèn)題，工業(yè)過(guò)濾時(shí)常采用助濾劑。 

二  過(guò)濾設(shè)備

1．板框過(guò)濾機(jī)

（1）結(jié)構(gòu)與工作原理：由多塊帶凸凹紋路的濾板和濾框交替排列于機(jī)架而構(gòu)成。板和框一般制成方形，其角端均開有圓孔，這樣板、框裝合，壓緊后即構(gòu)成供濾漿、濾液或洗滌液流動(dòng)的通道?？虻膬蓚?cè)覆以濾布，空框與濾布圍成了容納濾漿和濾餅的空間。 

板和框的結(jié)構(gòu)如圖所示。懸浮液從框右上角的通道1（位于框內(nèi)）進(jìn)入濾框，固體顆粒被截留在框內(nèi)形成濾餅，濾液穿過(guò)濾餅和濾布到達(dá)兩側(cè)的板，經(jīng)板面從板的左下角旋塞排出。待框內(nèi)充滿濾餅，即停止過(guò)濾。如果濾餅需要洗滌，先關(guān)閉洗滌板下方的旋塞，洗液從洗板左上角的通道2（位于框內(nèi)）進(jìn)入，依次穿過(guò)濾布、濾餅、濾布，到達(dá)非洗滌板，從其下角的旋塞排出。 

如果將非洗滌板編號(hào)為1、框?yàn)?、洗滌板為3，則板框的組合方式服從1—2—3—2——1—2—3之規(guī)律。組裝之后的過(guò)濾和洗滌原理如圖所示。

濾液的排出方式有明流和暗流之分，若濾液經(jīng)由每塊板底部旋塞直接排出，則稱為明流（顯然，以上討論以明流為例）；若濾液不宜暴露于空氣中，則需要將各板流出的濾液匯集于總管后送走，稱為暗流。

說(shuō)明：①板框壓濾機(jī)的操作是間歇的，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理五個(gè)階段組成。（詳見教材）

②上面介紹的洗滌方法稱為橫穿洗滌法，其洗滌面積為過(guò)濾面積的1/2，洗滌液穿過(guò)的濾餅厚度為過(guò)濾終了時(shí)濾液穿過(guò)厚度的2倍。若采用置換洗滌法，則洗滌液的行程和洗滌面積與濾液完全相同。

（2）主要優(yōu)缺點(diǎn)：板框壓濾機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，過(guò)濾面積大而占地省，過(guò)濾壓力高，便于用耐腐蝕材料制造，操作靈活，過(guò)濾面積可根據(jù)產(chǎn)生任務(wù)調(diào)節(jié)。主要缺點(diǎn)是間歇操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)生效率低。