实验四板框压滤机过滤常数的测定

实验五 板框压滤机过滤常数的测定一、实验目的1、 了解板框过滤机的结构，掌握其操作方法；2、 熟悉板框压滤机的构造和操作；3、 掌握过滤常数(K、qe、e）的测定方法；4、 验证洗水速率与过滤速率的关系。二、实验装置本试验所用板框过滤机的整套装置由调浆桶、清水桶、压缩空气系统、板框过滤机和贮液量筒组成。在调浆桶内配制一定浓度的碳酸镁（MgCO3）悬浮液，用压缩空气将悬浮液送入板框过滤机进行过滤,调节阀门开度以维持恒压过滤时所需要的恒定压力，滤液流入贮液量筒计量，洗涤水同样用压缩空气从洗水桶送至板框压滤机进行洗涤,洗涤水也用也用贮液量筒计量其液量。实验完毕拆卸板框压滤机,将板框压滤机内的滤渣放回调浆桶。实验装置如图示。图1（a） 过滤实验装置流程图图1(b） 过滤实验装置实物图三、实验原理过滤是以某种多控物质作为介质来处理悬浮乳液的操作.在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截流下来,从而实现固液分离，因此,过滤操作本质上是流体通过固体颗粒通过床层的流动,所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，起过滤速率不断降低.影响过滤速度的主要因素除压强差p，滤饼厚度L外,还有滤饼和悬浮页液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，故以应用流体力学的方法处理。比较过滤过程与流体经过流动床的流动可知：过滤速度即为流体通过固定床的表现速度u.同时,流体细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动是层流雷诺数范围,因此,可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系,应用层流时泊肃叶公式不难推导出过滤速度计算式:式中,u过滤速度,m/K-康采尼常数，层流时，=。0；-床层的空隙率，m/m-颗粒的比表面积，mmp-过滤的压强差，Pa-滤液的粘度，PasL床层厚度，m由此可导出过滤基本方程式为:式中，V-滤液体积，m-过滤时间,s-过滤面积，019S滤饼压缩性指数，无因次。一般情况下S=01，对不可压缩滤饼S=0滤饼比阻，1/m,r=-单位压差下的比阻，1/m,=rV滤饼体积与相应滤液体积之比,无因次。Ve虚拟滤液体积，恒压过滤时,令,，对上式积分可得式中，q-单位过滤面积的滤液体积，q单位过滤面积的虚拟滤液体积，e虚拟过滤时间,sK-滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定,K，qe,e三者总称为过滤常数。利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先需要知道,q，e,它们只有通过实验才能确定。对上式微分可得该式表明以 d/dq为纵坐标，以为横坐标作图可得一直线,直线斜率为2/K，截距为2 qe /K。在实验测定中，为便于计算,微分可用差分替代，把上式改写成:在恒压条件下,用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔及对应的滤液体积V，由此算出一系列在直角坐标系中的/q和q,绘制出函数关系,得一直线。根据直线的斜率和截距便可求出K和q。 四、实验操作1、 安装滤布，调整设备（按图1所示，从又到左为-2-21-2-31 )；2、 采用MgCO3粉或上次试验的滤饼搅拌配置5的待过滤的料浆；3、 将初步搅拌分散好的料浆悬浮液倾入高位槽，通过高位槽送至搅拌槽(打开排气阀，进料阀),进料后关闭排气阀和进料阀,使料浆自流入密封搅拌釜中，进一步搅拌分散,等待进入板框滤机中；4、 启动密封搅拌釜的搅拌器,并一直开到实验结束；5、 加完料后，打开连接搅拌槽与与空压机连接阀门（此时注意要关闭空气进入洗水贮罐的阀门）。6、 观察空气进入密封搅拌釜管路上的压力表，当其读数到达规定压力(如0。2)时，开始过滤:打开连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的过滤阀门，让料浆压入板框中,并记录不同时间得到的滤液量V（每隔1-3min,记录计量槽液位的高度与时间间隔)以及相应的压力表读数；7、 （此时注意洗水贮罐进入板框滤机管路上的阀门是否关闭，如没有关闭，否则料浆可能由此进入洗水贮罐中）8、 过滤结束后，关闭连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的过滤阀门,准备洗涤；9、 用自来水将洗水贮罐灌满,关闭自来水进入洗水贮罐的阀门；10、 将空压机压送出来的空气接入洗水贮罐中（关闭连接密封搅拌釜与板框滤机管路上的过滤阀门），当达到一定压力后，打开连接洗水贮罐与板框滤机管路上的阀门，立即开始记录数据(每隔20 s记录一次,记录计量槽液位的高度与时间间隔）;11、 过滤结束后，拆开板框滤机，查看滤饼的形状及特点;12、 清洗滤布、板、框,关水、电，清扫卫生。五、实验数据处理每隔20s记录滤液高度,数据如下表：表1 过滤数据记录时间/滤液高度/mm时间s滤液高度/m时间/滤液高度/mm226337204572010480354064413309504716070320758047880193343806004851002153038962049020333809964047105140040605310266420416805081281440425005122002964643720512203104804417405182403235005实验现象：起初滤液较浑浊，流速较快，随着滤液的流出流速变慢;表2 数据处理h13mV03m3q03/m2q0m3/m2s/q13sm10.12。23。769605.306032520.263.800628821.83825372.591207.717251。6429.82.1249.322816.3333。101。7672111310.93658.69202。273377.5839。691。4922012.127359。782。29。060220884388.57641.178016。98399.947.0021。178216。978479。38349。1231。62208。86449。7435。70。9420.224015.11.0022018.64464104454.50.8242024。2544780。755508。82462024.25449011。277220.58923395650311.31892530。7068975111.526.314.472042.45518116550200412042445=20s = A。191因此 由以上数据可得/q 函数关系图：直线方程为y=0。4982861故，此直线的斜率为 又可得此直线的截距为 则得到过滤常数 K= e=qe2K=9.103 s六、思考题1、过滤过程中，搅拌可以停吗？为什么?答:不可以。搅拌停止后会使液体内较大的颗粒沉淀,造成滤浆沉淀，影响后面的过滤效果。 、若操作压力增加一倍，其K值是否也增加一倍？要得到同样的滤液时,其过滤时间是否缩短了一半?答：一般压力越大,过滤速度会越快，但都是有限度的，所以过滤压力不可能无限度的加大.K和P成比例增大，但是并不是线性关系,故就算压强增大一倍，K也不一定会增大一倍，时间会缩短，但不会减半。 、过滤开始时,为什么滤液是浑浊的？答：开始滤布表面没有附着滤饼,所以开始滤液会浑浊，新滤布的话，会更明显。 4、板框次序装错了,可能出现那些后果？答：可能会影响过滤的效率和所要完成的样品含量。、如果过滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？ 答：可以加热升高温度降低粘度后再过滤，可还加入适当的分散剂来降低粘度。文中如有不足，请您指教！6 / 6