凡是能使濾漿中流體通過,其所含固相顆粒被截留,以達(dá)固液分離目的的多孔物都統(tǒng)稱為過濾介質(zhì)。它是過濾機(jī)上關(guān)鍵組成部分,它決定了過濾操作的分離精度和效率,也直接影響過濾機(jī)的生產(chǎn)強(qiáng)度及動(dòng)力消耗。

  工業(yè)上應(yīng)用的過濾介質(zhì)種類繁多,按其結(jié)構(gòu)分為撓性介質(zhì),剛性介質(zhì)及松散性過濾介質(zhì)三大類:

  · 撓性過濾介質(zhì)：

  o 金屬過濾介質(zhì)

  o 非金屬過濾介質(zhì)：棉織物、毛織物、絲織物、合成纖維織物、玻璃纖維織物、非織造纖維織物：非織造濾布(、濾紙、濾氈、過濾襯墊)

  o 金屬、非金屬混合介質(zhì)

  · 剛性過濾介質(zhì)

  o 燒結(jié)金屬網(wǎng)、金屬纖維燒結(jié)氈、粉末燒結(jié)材料、多孔陶瓷、燒結(jié)多孔塑料、燒結(jié)鋁氧化物、玻璃過濾介質(zhì)

  · 松散過濾介質(zhì)

  o 硅藻土、膨脹珍珠巖粉、纖維素，砂，木炭粉、無煙

  過濾介質(zhì)的作用原理與過濾操作機(jī)理相關(guān)。用于濾餅過濾的過濾介質(zhì)技術(shù)特性必須滿足此種過濾的特殊要求:介質(zhì)的結(jié)構(gòu)能保證開始過濾時(shí),顆粒能迅速在介質(zhì)表面"架橋",使細(xì)顆粒不致流失(即穿濾);介質(zhì)的孔道內(nèi)夾持顆粒的比率低,介質(zhì)的堵塞小;濾餅?zāi)苋菀椎赝耆匦冻?介質(zhì)結(jié)構(gòu)便于清洗再生。常用的濾餅過濾介質(zhì)主要有濾布,濾紙,濾網(wǎng),側(cè)邊式濾芯等,對(duì)用作深層過濾的介質(zhì),則要求其結(jié)構(gòu)滿足指定的截留精度,能阻擋要求阻擋的顆粒;床層要有足夠的容量,使其被顆粒堵塞的進(jìn)程緩慢,以延長操作周期。

  對(duì)各種過濾介質(zhì)的共同要求是:優(yōu)良的過濾特性(比阻小,截留精度高等);良好的物理、機(jī)械性能(強(qiáng)度高,搞蠕變,剛?cè)嵝?耐磨性高等),在一定工藝操作條件及環(huán)境下,化學(xué)穩(wěn)定性好(耐腐蝕,耐高溫及微生物等),清洗、再生方便,價(jià)格便宜,來源可靠。

  1.2 選擇過濾介質(zhì)的基本要求

  (1) 過濾介質(zhì)對(duì)固體顆粒的捕集能力

  這關(guān)系到過濾的分離次序。所謂捕集能力就是能截留的小顆粒尺寸。捕集能力取決于介質(zhì)本身的孔隙大小及分布情況。下表為各類過濾介質(zhì)能捕集的小顆粒。

  (2)滲透率

  過濾介質(zhì)的滲透率反映了它對(duì)濾液流動(dòng)的阻力,它影響過濾機(jī)的生產(chǎn)強(qiáng)度和過濾推動(dòng)力---壓強(qiáng)差

  過濾介質(zhì)的滲透率可由達(dá)西方程來描述：

  對(duì)由顆?；蚶w維填充的過濾床,其滲透率K可用柯茲尼-卡爾曼方程式給出：

  單絲紡織纖維介質(zhì)的滲透率可由以下半經(jīng)驗(yàn)方程給出：

  由此可見,過濾介質(zhì)的滲透率與介質(zhì)本身的孔隙率有關(guān)。常用過濾介質(zhì)的空隙率如下表：

  (3)卸渣和清洗再生性能

  卸渣能力就是指過濾結(jié)束后能利用濾餅自身策略或壓縮空氣吹除,機(jī)械刮除等措施把濾餅從介質(zhì)表面除凈的能力,這對(duì)于象轉(zhuǎn)鼓,翻盤,帶式真空過濾機(jī)等連續(xù)過濾機(jī)來說是維持正常操作的先決條件。過濾過程中總有少量濾渣顆粒堵塞在介質(zhì)孔隙中,必須在每個(gè)操作循環(huán)的卸渣工序結(jié)束后用沖洗,吹掃等方法把顆粒從介質(zhì)表面,孔隙中清洗掉,以維持介質(zhì)的過濾效率和性能。再生性能主要取決于過濾介質(zhì)的構(gòu)成材料和紡織、加工方法(制造工藝)。

  (4)化學(xué)穩(wěn)定性能

  由于過濾過程所處理的物料多種多樣,它們的化學(xué)性質(zhì)各不相同。有酸性,堿性,強(qiáng)氧化性,有機(jī)溶劑等,而且都在一定的溫度下過濾。這就要求所選用的過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)材料能在被處理的物料中具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,耐化學(xué)腐蝕,耐溫度變化,耐微生物作用。一般而言,聚丙烯纖維具有良好的耐酸性。耐堿性和耐氧化劑作用,聚乙稀纖維在室溫下對(duì)酸,堿溶液具有穩(wěn)定性,滌綸材料具有良好的耐酸性。(5)材料的物理,機(jī)械性能

  材料的物理,機(jī)械性能包括吸濕性,耐磨性,機(jī)械強(qiáng)度,伸延率等,均影響介質(zhì)的過濾性能及使用壽命。不同類型結(jié)構(gòu)的過濾機(jī)對(duì)介質(zhì)物理、機(jī)械性能要求也有差異,如板框過濾機(jī)與葉片過濾機(jī)、轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)相比,對(duì)濾布的機(jī)械強(qiáng)度要求更高。帶式過濾機(jī)對(duì)濾布的強(qiáng)度要求比傾覆盤式過濾機(jī)高,而且要求一定負(fù)荷下延伸率盡可能低。

  1.3 常用過濾介質(zhì)及其主要性能

  1.3.1 濾布

  這是在工業(yè)上品種多,應(yīng)用的過濾介質(zhì)。濾布有紡織濾布與非紡織濾布之分。其構(gòu)成材料均為天然纖維(棉,毛,絲,麻)或合成纖維。濾布的過濾性能決定于材質(zhì),纖維織法及后處理加工。

  (1)紡織濾布

  紡織濾布由三種不同類型的紗線織成:單纖(單縷紗),復(fù)絲長纖(定長纖維紗)和短纖(多縷紗)。單絲一般是合成纖維拉成直徑0。16-0。32(某些場合甚至1)的單根長絲,由它織成的濾布具有表面光滑、空隙單純、比阻小、堵塞性小、易清洗和卸渣性能等優(yōu)點(diǎn),但它捕集粒子直徑圈套,精密過濾時(shí)不宜采用。對(duì)粒徑分布范圍較寬的懸浮液分離時(shí),分離效果受到影響。復(fù)絲長纖紗是由二股以上原絲捻紡而成,用它織成濾布,抗拉強(qiáng)度好,對(duì)顆粒的截留性能較單絲為好,卸渣性能稍差。短纖是用天然棉,毛纖維或合成短纖維多股捻制而成,因其具有絨毛狀纖維而呈現(xiàn)良好的顆粒截留性能,密封性也佳,但缺點(diǎn)是孔隙易被粒子堵塞,清洗和卸渣性能較差。

  濾布的織法也有三種:即平紋、斜紋和緞紋。一般來說,平紋濾布構(gòu)造致密,孔隙小,故顆粒截留性好,濾液澄清度高,使用壽命長,價(jià)格也較便宜。缺點(diǎn)是比阻大,易堵塞,卸渣性能差。緞紋織布的孔隙,比阻小,不易堵,卸渣性能好。但顆粒截留能力低,穿濾嚴(yán)重,過濾效果差。斜紋濾布的各項(xiàng)性能居中,抗磨擦能力很強(qiáng),過濾速度也大,壽命長,因而被應(yīng)用。

  下面扼要介紹不同材質(zhì)織成的濾布使用條件,供選擇時(shí)參考。

  棉布：普通棉紗織成的濾布只能用在100oC以下的中性濾漿、20oC以下的酸性濾漿和10oC以下的堿性濾漿的分離。在堿性介質(zhì)中,棉織濾布會(huì)產(chǎn)生溶脹。在水和硫酸鋁溶液中會(huì)產(chǎn)生收縮。故在使用前應(yīng)先用溶液浸泡,使之預(yù)收縮。棉織濾布對(duì)霉菌的侵蝕抵抗力較弱,用于易產(chǎn)生微生霉變的場合需經(jīng)銅氨液預(yù)處理,抵抗力才會(huì)提高。

  硝化棉織成的濾布有較硬表面,易于卸渣,對(duì)濃硫酸,硝酸及其混合酸以及鹽酸溶液,氯化鋅溶液具有穩(wěn)定性,但不耐堿。在還原性物質(zhì)及有機(jī)溶劑中,易遭腐蝕。硝化棉濾布具有很危險(xiǎn)的可燃性,這限制了它的使用。

  毛織布：一般用綿羊毛制成,對(duì)酸性濾漿的耐蝕性較棉布稍好,在處理5%-6%的濃縮無機(jī)酸物料時(shí)的使用壽命近于棉布在中性物料中的使用壽命。不耐高溫及堿的作用,也不耐鈉、鈣的次氯酸鹽的破壞。用駝毛制成的布,對(duì)無機(jī)酸具有穩(wěn)定性。毛織布在強(qiáng)度和對(duì)顆粒的截留性能方面均稍遜于棉布,價(jià)格也遠(yuǎn)較棉布高。

  聚氯乙烯布：對(duì)酸,鹽,礦物油,微生物 的作用具有穩(wěn)定能;但受氧化劑,濃堿作用會(huì)遭破壞。有光滑的表面,利于卸渣,但只能在60oC以下使用。

  聚丙烯布：有很強(qiáng)的耐酸(有機(jī)和無機(jī)),堿腐蝕能力和彈性。使用溫度可達(dá)110oC,價(jià)格低,但布的強(qiáng)度較弱,用于纖維型濾漿及粗晶體過濾。聚丙烯布表面光滑,質(zhì)地柔軟,卸渣性能好;密謀密度低,能耐酸、堿及強(qiáng)氧化劑腐蝕和微物作用。但能溶于二甲苯,四氯乙烷溶劑里,吸濕性低,在0。3%以下,安全使用溫度在100oC以下,常用在顏料,染料過濾上。

  聚酰胺(尼龍66)布：在干濕狀態(tài)下均有很高的強(qiáng)度,壽命長,耐磨性能極好,熱穩(wěn)定性亦好,一般使用溫度可在120-150oC。在堿性濾漿中的化學(xué)穩(wěn)定性較好,可使用到100oC,但在酸性介質(zhì)中,則只有在常溫下,對(duì)稀酸性物料才具有穩(wěn)定性。

  滌綸布：強(qiáng)度高,具有撓性,耐麻性好,壽命長,有優(yōu)越的顆粒截留性能?；瘜W(xué)穩(wěn)定性方面能耐酸腐蝕。耐堿性方面稍差,但優(yōu)于丙烯腈纖維。滌綸布對(duì)微生物作用也有高的抵抗力,滌綸濾布品種很多,應(yīng)用。我國目前二水法磷酸工廠從磷酸濾漿中分離二水石膏大多采用滌綸734#濾布

  奧綸布：它是由85%的丙烯腈加丙烯酸酯、乙烯基吡啶的共聚體制成的纖維布。具有高的熱穩(wěn)定性和耐磨性,對(duì)無機(jī)酸具有良好的耐蝕性,在濃度超過80%的濃硫酸中才溶解。對(duì)弱堿及室溫下的強(qiáng)堿也具有一定的耐蝕性,它不會(huì)被常用溶劑、油脂、中性鹽及大多數(shù)酸性鹽所侵蝕。

  交織布：由聚丙烯腈纖維和滌綸纖維交織而成的濾布,具有很光滑的表面和很高的機(jī)械強(qiáng)度,不受污染物的堵塞,便于卸渣。兼有二種纖維的化學(xué)特性。特別適用于污水處理和磷酸工廠的酸石膏料漿的過濾。據(jù)國外報(bào)導(dǎo),其使用壽命也長,是很有前途的新型濾布。

  (2)非紡織濾布

  用加熱方法,將各種纖維連同一定的樹脂粘接劑和溶劑制成0。2-2厚度的紙片狀濾布。這種濾布的纖維組織不是規(guī)則的而是雜亂而又緊密排列,故其強(qiáng)度較紡織濾布差,比濾紙強(qiáng),孔隙率也較濾紙粗,故比阻比濾紙小。非織造濾布已用于壓濾機(jī)及水平盤式過濾機(jī)上,主要用于澄清過濾,凈化低濃度懸浮液中的固體顆粒。如飲料,乳漿,清漆,潤滑油等和植物樹膠的過濾。非紡織濾布的過濾機(jī)理,大致是分級(jí)過濾,即由這種濾布的表層部分截大顆粒粒子(大于100),其里層截獲高分散性的小顆粒。

  (3)濾布織成的后加工

  為了改善濾布的過濾特性和物理、機(jī)械性能,可以對(duì)織成的濾布進(jìn)行織后精加工。其加工方法有:

  砑光：將濾布坯布在熱的壓輥下受碾壓,使坯布表面光滑,降低江布紗線間的孔隙率,以改善濾布對(duì)顆粒的捕集性能和卸渣能力。砑光后的濾布強(qiáng)度有些降低。

  起絨：即在濾布坯布的一面用微齒鋼梳刷使濾布表面紗束的纖維產(chǎn)生細(xì)柔的絨毛,提高濾布截留微小細(xì)粒子的能力,改善分離效果,提高濾液的澄清度。

  熱軋?zhí)幚?span style="color:#333333;font-size:14px;">：這只限于合成纖維濾布,目的是改善濾布的熱穩(wěn)定性或機(jī)械強(qiáng)度,使之更適于較高溫度下操作。物別是對(duì)于單絲織成的濾布必須進(jìn)行熱軋?zhí)幚怼?/span>

  1.3.2 濾網(wǎng)

  濾網(wǎng)也是編織過濾介質(zhì),其材質(zhì)主要是金屬,凡是可以拉絲的金屬和合金,如不銹鋼、黃銅、蒙乃爾鎳銅合金、鎳、銀等都可以作為金屬絲網(wǎng)的材質(zhì)。近來也有采用塑料原絲織成的濾網(wǎng)。正由于材質(zhì)是金屬材料，故濾網(wǎng)表面光滑、耐磨、耐腐蝕和耐高溫,基本上不產(chǎn)生收縮、伸延現(xiàn)象,不易被顆粒堵塞,易清洗、再生，使用壽命遠(yuǎn)較纖維濾布為長。只是一次性投資較貴,但操作費(fèi)用要比濾布低。

  濾網(wǎng)也有平紋和斜紋織法之分。

  濾網(wǎng)既可以直接安裝在葉濾機(jī)或轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)上作過濾用(一般只能做粗濾),還可以做為布,濾紙的支持體使用。此時(shí),濾網(wǎng)必須用輥?zhàn)訚L壓,使其表面光滑,然后再同濾布等過濾介質(zhì)一起安裝,以免損傷所支持的過濾介質(zhì)。我國目前工業(yè)用金屬絲編織篩網(wǎng)有銅、錫、青銅、不銹鋼、碳鋼等材質(zhì)。

  1.3.3 濾氈

  將合成纖維(如聚丙烯腈纖維，尼龍，聚丙烯等)或羊毛纖維作無規(guī)則的密集排列,可添加或不添加樹脂粘接劑(如熱粘接),經(jīng)過壓實(shí)耐而制成不同厚度的氈。裝在壓濾機(jī)或轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)上。當(dāng)用褶制金屬網(wǎng)定型可用作濾芯構(gòu)件。濾氈過濾機(jī)理屬于深層過濾。合成纖維濾氈具有防腐,防霉,顆粒截留性能好等優(yōu)點(diǎn),用途比毛氈。

  1.3.4 過濾襯墊

  過濾襯墊是以石棉和纖維素制成的抄造型過濾介質(zhì),厚度2~5mm, 纖維直徑為200~250埃,另用直徑為20~30的纖維素纖維為支持體,石棉纖維在其中構(gòu)成空隙,用于壓濾機(jī)上,如在其中充填硅藻土顆粒,可提高墊子的孔隙率。由于過濾襯墊的空隙率很細(xì)微,主要用作精密過濾,處理含固量低且顆粒細(xì)小的懸浮液。

  1.3.5 過濾膜(多孔塑料薄膜)

  以纖維素酯,聚氯乙烯,聚乙烯或聚四氟乙烯等高分子材質(zhì),通過特定的工藝加工成厚度為0。2~150um,孔徑0。3~10um的薄膜,安裝于專門的設(shè)備上。這種多孔過濾膜的過濾精度可達(dá)0。1um。主要用于醫(yī)藥工業(yè)及生物化學(xué)帶菌污水處理等超群同精密過濾場合。

  1.3.6 硬質(zhì)(剛性)多孔介質(zhì)

  剛性多孔過濾介質(zhì)包括多孔陶瓷,金屬陶瓷,多孔燒結(jié)塑料、金屬纖維燒結(jié)氈、多層金屬燒結(jié)網(wǎng)等。

  它們是通過陶瓷,金屬及塑料的細(xì)粉在高溫下燒結(jié)成型。通過對(duì)細(xì)粉粒度,燒結(jié)溫度,壓力,時(shí)間及粘結(jié)劑品種,配方的控制來制得孔隙均勻,滲透性,孔隙率和形狀各異的過濾介質(zhì)成品。厚度一般在20mm以上(燒結(jié)金屬的厚度一般為1。6mm)。做成圓筒狀(包括管式)適于加壓過濾,板狀則多用于真空過濾式重力過濾。多孔過濾介質(zhì)的過濾機(jī)理一般適于深層過濾,但也可以用于表面過濾。由于它們的不撓性,使得過濾中的壓力波動(dòng)對(duì)濾餅的影響很少,其孔隙可以從幾千到1個(gè),故大多用作精密過濾。

  多孔陶瓷包括普通多孔陶瓷和剛玉陶瓷兩種,前者主要原料是耐火粘土,后者是氧化鋁粉,它將它們分別與熱固性樹脂以及溶劑混合成所需要的形狀,在1400oC的窯內(nèi)煅燒而成。具有耐高溫和腐蝕性,基礎(chǔ)剛玉對(duì)濃無機(jī)酸很穩(wěn)定,但對(duì)弱堿性及堿性鹽的水溶液不穩(wěn)定。普通陶瓷則能耐稀、濃的無機(jī)酸及它們的鹽類水溶液的腐蝕。但對(duì)堿性液體作用不夠穩(wěn)定。多孔陶瓷用于氣體凈化過濾(如硝本生產(chǎn)中空氣過濾),也用于無機(jī)酸及酸性鹽水溶液的澄清過濾。

  金屬纖維燒結(jié)氈：

  是新型的過濾材料，產(chǎn)品過濾精度3-100微米，用于石油、化工、化纖、航空、航天領(lǐng)域，是不可取代的高科技材料。