过滤常数测定实验.pdf

- 9 - 过滤常数的测定 一. 实验目的 1、了解板框过滤机的结构、流程及操作方法。 2、测取不同过滤压力（范围 0.05-0.2MPa ）下恒压过滤常数K、单位过滤面积当量过滤量 e q、 当量过滤时间 e 3、测取滤饼的压缩性指数s 和物料常数k。 4、测定 q q 关系并绘制不同压力下的 q q 关系曲线。 5、测定 lg P-lgK 关系并在双对数坐标下绘制不同压力下的lg P-lgK 关系曲线。 二实验原理 过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（滤布和滤渣），使悬浮液中的固体、液体 得到分离的单元操作。过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动，所不同的是，该固体颗粒 床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。过滤操作分为恒压过滤和恒速过滤。当恒压操作时，过 滤介质两侧的压差维持不变，单位时间通过过滤介质的滤液量不断下降；当恒速操作时，即保持过 滤速度不变。 过滤速率基本方程的一般形式为 )( 12 e s VV PA d dV (1) 一般情况下，s=01，对于不可压缩滤饼，s=0。 在恒压过滤时，对（1）式积分可得：qqe) 2 K( e) (2) 将(2) 式微分得 : e q k q kdq d22 (3) 此为直线方程，于普通坐标系上标绘 dq d 对 q 的关系，所得直线斜率为: k 2 ，截距为 e q k 2 ，从而求出，K ，qe e 由下式得 : q 2 eKe (4) 当各数据点的时间间隔不大时， dq d 可以用增量之比来代替即: q 与 q 作图。 另过滤常数的定义式: 2k p1-s (5) 两边取对数 : lgK(1-s)lg(p)lg(2k) (6) 因 s 常数，k v 1 常数，故 K 与 P 的关系，在双对数坐标上标绘是一条直线。直线的斜率 1-S ， - 10 - 由此可计算出压缩性指数 S ，读取 P-K 直线上任一点处的K， p 数据一起代入 (5) 式计算物料特 性常数 k 。 三. 实验设备装置图、特点及主要技术数据 实验装置由规格为 160 ×180× 11 （mm ） 过滤板、工业用滤布、 过滤框组成的过滤面积为0.0475m 2 的小型工业用板框过滤机。 板框过滤机旁设有滤浆槽。滤浆槽滤浆通过搅拌器搅拌，搅拌器型号为KDZ-1、功率为 160w、 转速为3200 转/ 分，滤浆由旋涡泵及调节阀调节流量，经机前压力表打入板框过滤机，滤液由计量 桶计量，计量桶规格为长327mm 、宽 286mm 。 如图所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在2-4%左右），用电动搅拌器进 行均匀搅拌 ( 浆液不出现旋涡为好) 。启动旋涡泵，调节阀门3 使压力表5 指示在规定值。滤液在计 量桶内计量。 过滤、洗涤管路如图所示： 恒压过滤实验流程示意图 1调速器 ;2 电动搅拌器 ;3 、4、6、11、14阀门 ; 5、7压力表8板框过滤机; 9压紧装置 ;10 滤浆槽 ; 12旋涡泵； 13- 计量桶 - 11 - 四. 实验设备特点及主要技术数据 特点： 1.该实验设备由过滤板、过滤框组成的小型工业用板框过滤机，实验设备简单，操作方便。 2.可测定过滤常数: K ， qe，e及 s，k。 3. 实验数据稳定、可靠，重现性好。 4. 过滤压力范围（0.05-0.2MPa ） 。 主要技术参数： 1. 旋涡泵 : 转速 : 2900转/ 分 2.搅拌器 : 型号 : KDZ-1 ; 功率 : 160w 转速 : 3200转/ 分; 3. 过滤板 : 规格 : 160*180*11（mm ） 。 4. 滤布：型号工业用；过滤面积0.0475m 2。 5. 计量桶：长275mm 、宽 325mm 。 五. 实验步骤 1 、系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器2。将滤液槽10 内浆液搅拌均匀。 2、板框过滤机板、框排列顺序为：固定头- 非洗涤板 - 框- 洗涤板 -框 - 非洗涤板 - 可动头。用压紧 装置压紧后待用。 3、使阀门3 处于全开、阀4、6、11 处于全关状态。启动旋涡泵12，调节阀门3 使压力表 5 达 到规定值。 4、待压力表5 稳定后，打开过滤入口阀6 过滤开始。当计量桶13 内见到第一滴液体时按表计 时。记录滤液每增加高度10mm 时所用的时间。当计量桶13 读数为 160 mm时停止计时，并立即关闭 入口阀 6。 5、打开阀门3 使压力表 5 指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽内，将 滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。 6、改变压力，从（2）开始重复上述实验。 7、每组实验结束后应用洗水管路对滤饼进行洗涤，测定洗涤时间和洗水量。 8 、实验结束时阀门11 接上自来水、阀门4 接通下水，关闭阀门3 对泵及滤浆进出口管进行冲 洗。 - 12 - 六. 实验数据表 数据表实例： - 13 - 七. 实验注意事项 1、过滤板与框之间的密封垫应注意放正，过滤板与框的滤液进出口对齐。用摇柄把过滤设备 压紧，以免漏液。 2、计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。 3、实验结束时关闭阀门3。用阀门11、4 接通自来水对泵及滤浆进出口管进行冲洗。切忌将自 来水灌入储料槽中。 4、电动搅拌器为无级调速。使用时首先接上系统电源，打开调速器开关，调速钮一定由小到大 缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快损坏电机。 5、启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器。 八. 思考题 预习思考题： 1、影响过滤速率的因素有哪些？ 2、滤浆浓度和过滤压强对K有何影响？ 3、过滤压强增加1 倍后，得到同样滤液量所需的时间是否也减少一半？ 实验报告思考题： 4、为什么过滤开始时，滤液常有一点混浊，过一段时间才澄清？ 5、实验数据中第一点有无偏低或偏高现象？怎样解释？如何对待第一点数据？ 6、 q 取大些好还是取小些好？同一实验， q 不同，所得出的 K 、 e q 会不会不同？ 作直线求 K 和 e q 时，直线为什么要通过矩形顶边的中点？ 九. 实验要求： 1、绘制不同压力下的 qq 关系曲线； 2、计算不同过滤压力（范围 0.05-0.2MPa ）下恒压过滤常数 K 、单位过滤面积当量过滤量 e q 、 当量过滤时间 e ，列出完整的过滤方程式。 3、 绘制的 lg P-lgK 关系曲线； - 14 - 十. 附图： - 15 -