FILTRACE. Základní pojmy a charakteristické veličiny. Princip filtrace: povrchová filtrace (koláčová, ultrafiltrace, dialýza, elektrodialýza)

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "FILTRACE. Základní pojmy a charakteristické veličiny. Princip filtrace: povrchová filtrace (koláčová, ultrafiltrace, dialýza, elektrodialýza)"

Petra Říhová
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 FILTRACE Základní pojmy a charakteristické veličiny Princip filtrace: povrchová filtrace (koláčová, ultrafiltrace, dialýza, elektrodialýza) hloubková filtrace (zachycení částic přímým kontaktem, vlivem setrvačných sil, difůze, gravitačních sil a hydrodynamických efektů) Koláčová filtrace Hloubková filtrace 1 filtrační koláč, 2 filtrační přepážka, 3 nosná podložka (rošt nebo síto)

kontaktem, vlivem setrvačných sil, difůze, gravitačních sil a hydrodynamických efektů) Koláčová

2 Výtěžek filtrace Výtěžek filtrace je definován jako poměr hmotnosti pevných částic zadržených filtrem m z k celkovému množství těchto částic ve filtrované suspenzi m: η = m z m Filtrační rychlost Filtrační rychlost je definována jako objem filtrátu, který protekl jednotkou plochy filtru za jednotku času u 1 S dv dt =, kde S je filtrační plocha a mimovrstvová rychlost filtrátu u se nazývá filtrační rychlost. Faktory ovlivňující rychlost filtrace: vlastnosti filtrátu (viskozita) vlastnosti suspendovaných částic (koagulace, flokulace ) tlakový spád (stlačitelnost koláče) fyzikálně chemických jevů (elektrostatické pole) Průměrné hodnoty filtračních rychlostí pro některé typy filtrů pískové rychlofiltry na vodu pískové pomalé filtry na vodu koláčové plachetkové filtry filtry na viskózní kapaliny ultrafiltry na mikroorganismy Typ filtru u [m h -1 ] 4 1 max. 1,,1 1,,3,15 max.,3

3 Teorie kol Teorie koláčov ové filtrace filtrace Průtok kapaliny vrstvou filtračního koláče ρ ε ε λ u D h p p z = Re A c = λ Filtrační vrstvy jsou zpravidla z jemně zrnitých materiálů, dochází v nich většinou k plouživému proudění: ( )µ ε ρ = 1 p D u Re ( ) hu K u D h D u A u D h p p p p z µ ρ ε ε ρ µ ε ρ ε ε λ = = = K propustnost (obsahuje pouze veličiny charakterizující vlastnosti vrstvy)

většinou k plouživému proudění: ( )µ ε ρ = 1 p D u Re ( ) 2 3 2 3 1 1 1 1 hu K u D h D u A u D h p p p

4 Hmotnostní bilance pevné fáze S h ( 1 ε ) ρ S = ρv W h = ρw V ( 1 ε ) ρ S S v jednotkové množství filtrátu Celková tlaková ztráta při koláčové filtraci 1 ρw 1 pz = pzk + pzm = µ vu + µ h K k m ( 1 ε ) ρ K S m u p z = a vu + 1 b1u

5 1 u Filtrace za konstantní filtrační rychlosti d v u = = konst. v = ut V = uts d t 2 p z = a u t + b u = A t B2 Filtrace za konstantního rozdílu tlaků dt a1 b1 = = v + v p p d t dt p z = a1vu + b1u = konst. z v = z = av + b 2 ( av + b) dv t = av + bv 2 u = dv dt = 1 av + b = Rovnice filtrační přímky 1 1 2at + b 2

rozdílu tlaků dt a1 b1 = = v + v p p d t dt p z = a1vu + b1u = konst.

6 Filtrační test Rovnice filtrační přímky d t d v a1 b1 = v + p p z z = av + b a = tgα Filtrace za proměnného tlaku a rychlosti V některých případech se v průběhu filtrace mění jak tlak, tak i rychlost filtrace. Typickým příkladem je taková filtrace, kdy filtrační tlak vytváří odstředivé čerpadlo, které dopravuje suspenzi do filtru. p z = K VV + K V& = p 1 & 2 zk + p zm t V dt = dv V&

7 Procesy úprav filtračního koláče, cyklus filtrace Pracovní cyklus filtru: vlastní filtrace promývání filtračního koláče odvodňování filtračního koláče (prosoušení, lisování) odstranění filtračního koláče vyčištění a sestavení filtru

filtračního koláče odvodňování filtračního koláče

8 Druhy a konstrukce filtrů Filtrační materiály: děrovaná síta a rošty (hrubozrnné suspenze, nosný podklad) kovové tkaniny (hrubozrnné suspenze, drenážní podklad) tkaniny z textilních vláken plachetky ze syntetických vláken volně ložené přepážky (čiřící hloubková filtrace, částice) vláknité materiály (vata, plsť obtížná regenerace ) Provedení děrovaných sít (a kruhové otvory, b štěrbinové otvory, c frézované štěrbinové otvory, d rošty)

vláken volně ložené přepážky (čiřící hloubková filtrace, částice) vláknité materiály (vata, plsť obtížná

9 Orientační hodnoty minimálních rozměrů částic, které se zachytí na filtrační přepážce Minimální rozměr Druh přepážky zachycených částic [µm] volně ložené částice písek, křemelina submikronové perforovaná síta 1 drátěná síta > 5 tkaniny z přírodních a syntetických vláken 1 porézní keramika 1 spékané kovové materiály 3 plsť 1 papír 2 speciální membrány (ultrafiltry),5

křemelina submikronové perforovaná síta 1 drátěná síta > 5 tkaniny z přírodních a

10 Vlastnosti některých filtračních materiálů Materiál vláken Odolnost proti kyselinám zásadám abrazi Cena bavlna špatná dobrá dobrá nízká vlna dobrá špatná dobrá střední sklo výborná uspokojivá nízká nízká polyester tereftalátové kyseliny polyamid (Silon, Nylon) dobrá uspokojivá výborná střední uspokojivá dobrá výborná střední polypropylen výborná výborná dobrá střední akryl výborná špatná dobrá střední polytetrafluoretylen (Teflon) výborná výborná dobrá vysoká Podmínky omezující použití špatná odolnost proti mikroorganismům a kyselinám, tendence k zanášení nízká pevnost, špatná odolnost proti mikroorganismům velmi špatná mechanická odolnost pomalu rozpustný ve slabých zásadách je napadán silnými kyselinami a podléhá oxidaci měkne při teplotách 9 C špatná odolnost zásadám, nízká tahová pevnost vysoká pořizovací cena

střední polytetrafluoretylen (Teflon) výborná výborná dobrá vysoká Podmínky omezující použití špatná odolnost proti mikroorganismům a kyselinám, tendence k zanášení nízká pevnost, špatná odolnost

11 Koláčové filtry pracující periodicky Nuč (tlaková, vakuová) Výhody: jednoduchost malé pořizovací náklady dokonale rovnoměrné proprání filtračního koláče snadná kontrola filtrační plochy Nevýhody: značné půdorysné rozměry Vakuová nuč 1 nádoba na suspenzi, 2 filtrační přepážka, 3 filtrát

filtračního koláče snadná kontrola filtrační plochy Nevýhody: značné

12 Listový filtr (vakuový, tlakový) Element listového filtru 1 U-trubky, 2 pletivo, 3 plachetka, 4 příčná lišta pro zachycení plachetky Schéma práce listového filtru 1 sběrná trubka, 2 přípojka na vakuum, 3 nádrž na suspenzi, 4 nádrž na promývací kapalinu, 5 nádrž na odstranění koláče, 6 šnek

práce listového filtru 1 sběrná trubka, 2 přípojka na vakuum, 3 nádrž na

13 Tlakový listový filtr Kelly Tlakový listový filtr Sweetland

14 Svíčkový filtr Svíčkový filtr 1 plášť filtru, 2 víko, 3 odklápěcí dno, 4 deska, 5, 6 kanálky pro filtrát, 7 filtrační svíčky, 8 sběrač filtrátu, 9 perforovaná přepážka, 1 přívod suspenze, 11 hrdlo pro cirkulující suspenzi Řez filtračním elementem svíčkového filtru 1 porézní válec (svíčka), 2 centrální trubka, 3 filtrační koláč, 4 podélná žebra

přívod suspenze, 11 hrdlo pro cirkulující suspenzi Řez filtračním elementem svíčkového

15 Kalolis (rámový, komorový) Uspořádání kalolisu 1 filtrační přepážka, 2 mechanické nebo hydraulické uzavírací zařízení, 3 nosníky pro uložení filtračních elementů, 4 vstup suspenze, 5 výstup filtrátu, 6 výstup filtračního koláče

uzavírací zařízení, 3 nosníky pro uložení filtračních

16 Schéma rámového kalolisu

17 Desky komorového kalolisu 1 deska, 2 plachetka, 3 přívod suspenze, 4 těsnící vložka, 5 drenážní prostor

18 Koláčové filtry pracující kontinuálně Kontinuální bubnový filtr Bubnový filtr celový (komůrkový) 1 plášť bubnu s filtrační plachetkou, 2 podélné přepážky, 3 vnitřní plášť, 4 snímací nůž, 5 trubky, 6 rozváděcí hlava, 7 kruhový disk s otvory, 8 míchadlo

filtrační plachetkou, 2 podélné přepážky, 3 vnitřní plášť, 4

19 Rozváděcí hlava bubnového filtru Způsoby snímání koláče u bubnových filtrů a nožem, b tkanicové, c pomocí válečků, d pomocí nekonečné filtrační plachetky

20 Schéma zapojení bubnového filtru 1 zásobník suspenze, 2 filtr, 3 zásobník filtrátu, 4 zásobník promývací kapaliny, 5 odlučovač kapek, 6, 7 čerpadla, 8 barometrická nádrž, 9 vývěva, 1 šnekový dopravník

21 Kotoučový filtr

22 Talířový filtr

23 Pásový filtr 1 pryžový pás, 2 filtrační plachetka, 3 hnací buben, 4 napínací buben, 5 přívod suspenze, 6 přívod promývací vody

24 Hloubkové filtry Pískový filtr otevřený

25 1 tlaková nádoba, 2 trubkový scezovací systém, 3 injektorové promývací zařízení, 4 ventil, 5 odvzdušňovací ventil, 6, 7, 8 ventily, 9 tryska, 1 centrální trubka, 11 ventil Uzavřený pískový filtr

Podobné dokumenty

PRŮMYSLOVÉ PROCESY. Přenos hybnosti IV Filtrace

PRŮMYSLOVÉ PROCESY. Přenos hybnosti IV Filtrace PRŮMYSLOVÉ PROCESY Přenos hybnosti IV Filtrace Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.. (e-mail: Tomas.Jirout@fs.cvut.cz, tel.: 2 2435 2681) PRŮTOK PORÉZNÍ VRSTVOU Průmyslové aplikace Náplňové aparáty Filtrační zařízení