Фильтрование
Фильтрование (лат. filtrum — войлок, англ., франц. filtration) — это процесс разделения неоднородных систем (например, суспензия, аэрозоль) при помощи пористых перегородок, пропускающих дисперсионную среду и задерживающих дисперсную твёрдую фазу.
Техника фильтрования
Фильтрование жидкостей в лаборатории проводят с помощью воронок.
Фильтрование осуществляется либо в режиме постоянной разности давлений (например, вакуум-фильтры), либо в режиме постоянной скорости (например, рамный фильтр-пресс).
Все современные способы очистки можно разделить укрупненно на две группы:
- механические фильтры, являющиеся перфорированной перегородкой той или иной конструкции;
- очистители в силовых полях (гравитационные, центробежные, магнитные, электростатические).
Недостатком первых является малая грязеемкость, увеличение перепада давления по мере забивания отверстий или пор в перегородке, наличие байпасного клапана, перепускающего без очистки часть жидкости из линии загрязненной жидкости в линию очищенной жидкости, ограничения по степени загрязненности, подаваемой на очистку жидкостей, большие габаритные размеры, увеличивающиеся по мере увеличения пропускной способности или тонкости очистки, и др. Все это приводит к необходимости периодической замены или регенерации фильтрующего элемента, встройки сигнальных устройств и т.п. Следует попутно отметить, что запыленность окружающей среды зачастую настолько велика, что простая замена фильтроэлементов в гидросистемах вносит загрязнений больше, чем изнашивание за все время эксплуатации.
Очистка в силовых полях при достаточно большой грязеемкости имеет свои недостатки.
- Гравитационная очистка (осаждение):
- большое время на очистку;
- большие площади очистительных ванн;
- малая производительность;
- зависимость от плотности частиц;
- температурных и других условий.
- Центрифуги:
- сложность конструкции;
- невозможность встройки непосредственно в технологический цикл;
- необходимость периодической разборки для очистки с последующей балансировкой;
- огромные энергетические затраты на очистку и др.
- Магнитная очистка:
- отбор в основном ферромагнитных частиц;
- необходимость в малой скорости обтекания (до 0,01м/с);
- тонкость слоя жидкости, в котором магнитное воздействие эффективно;
- невозможность удерживания на магните большой массы уловленных частиц;
- зависимость от температуры, ударов (для постоянных магнитов) и др.
- Электростатическая очистка:
- возможность работы только в токонепроводящих жидкостях;
- низкая производительность.
Выходом из этого положения в области очистки различных жидкостей явился принцип гидродинамической очистки. В ее основе лежит создание возле каждой ячейки фильтроэлемента потоков, которые позволяют проникнуть через отверстие только частицам, размер которых заведомо (в 3÷10 раз) меньше размера отверстия. Более крупные частицы сбрасываются из фильтра или складируются в бункере. Реализуется основной принцип: задача фильтра не в том, чтобы задержать на поверхности фильтроэлемента недопустимо крупные частицы, а в обеспечении чистоты жидкости, прошедшей через фильтр. Благодаря такому принципиальному решению фильтроэлемент не засоряется и не требует технического обслуживания в течение длительного времени работы, не нуждается в сменных элементах либо периодической регенерации имеет меньший и постоянный перепад давления, большую пропускную способность.
В технике фильтрование осуществляют в специальных аппаратах — фильтрах, снабжённых пористыми фильтровальными перегородками, которые пропускают жидкость или газ, но задерживают твёрдую фазу (например, рукавные фильтры).
Основные понятия
Качество разделения суспензии определяется пористостью фильтрующего материала и дисперсионной характеристикой взвеси.
Фильтрующие материалы
Разделение суспензий или аэрозолей производят с помощью пористых перегородок, пропускающих жидкость или газ.
В качестве фильтрующего материала применяют специальные лабораторные фильтры из фильтровальной бумаги.
В промышленности используют фильтровальные ткани (напр. бельтинг), пористые материалы (наприпер, фильтры из прессованного титана, асбеста, пористого стекла и др.).
