固液分离

1固液分离概述2重力沉降3过滤4离心分离固液分离单元操作1固液分离概述广义的固液分离指任何体系中固相与液相之间的分离。常见的固液分离现象在生活中处处可见。广义的固液分离的方法：1.机械分离法：利用机械力（如重力场、离心力场、压力、真空等）使液体与固体颗粒分离，可分为重力沉降、离心分离、加压或真空过滤等方法；2热力分离法：利用热能使液相汽化或溶解度与温度的关系，使固液分离（如蒸发、结晶、干燥等过程）；3物理化学分离法：利用物理吸附或化学反应等其它的方法达到分离效果。（如使用萃取剂、沉降剂或絮凝剂等）1固液分离概述狭义的固液分离：指在固相与液相组成的非均相物系（一般为固液悬浮物）中固相与液相之间的分离。而在化工工业中我们一般所讨论的固液分离指的就是狭义的固液分离。主要的分离方法可分为以下三种：（1）重力沉降（2）过滤（3）离心分离1固液分离概述（1）水分的赋存形态物料中的水分，以不同的形态赋存于物料中。（1）自由水；其运动受重力场控制，存在于固体颗粒之间，最容易被脱去。（2）毛细管水分，松散物料颗粒之间的小孔隙产生的毛细管现象。水分保留在这些孔隙和孔隙度有关，孔隙度越大可能保留的水分越多。液相和固相性质及对固液分离的影响1固液分离概述（3）结合水分。固体与液相水接触时，由于其物理化学性质与固体内部不同，位于固体或液体表面的分子具有表面自由能，将吸引相邻相中的分子，在固体表面形成水膜，结合水又分为强结合水和弱结合水。（4）化合水分。是水分和物质按固定的质量比率直接化合而成为并成为新物质的一个组成部分，它们之间的结合牢固，只有在加热到物质晶体被破坏的温度才能使化合水分释放出来。1固液分离概述（1）孔隙度，孔隙度大时容易脱水。（2）比表面积，比表面积大，吸附的水多且不易脱除。（3）密度，密度大，吸附的水少。（4）湿润性，湿润性差的疏水矿物，含水少且易脱除。（5）细泥含量，泥质属亲水矿物，水不容易脱除。（6）粒度组成，粒度越小，其比表面积大，吸附的水分多且不易脱除。（2）固相物料的性质对固液分离的影响1固液分离概述2重力沉降非匀相混合物的分离可利用相间的密度差使颗粒在重力作用下发生下沉或上浮来进行。这个分离过程称为重力沉降分离过程。重力沉降既可达到连续相的澄清又可达到固相颗粒的增浓。重力沉降通常作为非匀相混合物分离的第一道工序，常常在沉降槽中进行，设备结构简单，操作容易。修正的斯托克斯定律工业上处理的非匀相混合物（或悬浮体系）中颗粒的浓度一般较高，颗粒之间有明显的相互作用。为干扰沉降。（1）每个颗粒因受附近颗粒的干扰，颗粒之间流动空隙的形状和面积不断变化，使得靠近颗粒处的速度梯度加大，因而剪力应力加大，颗粒受到比自由沉降时更大的阻力。2重力沉降（2）大颗粒是相对于小颗粒的悬浮体系进行沉降，所以，介质的表观密度和表观黏度都大于纯净的液体或气体介质。悬浮体系中颗粒浓度越大，介质的表观密度越大，表观黏度也越大，使得沉降速度越小。悬浮体系中的小颗粒有被沉降较快的大颗粒向下拖曳的趋势，故而被加速，因此，悬浮体系中颗粒浓度的沉降速度减慢，小颗粒的沉降速度加快。2重力沉降凝聚剂和絮凝剂凝聚剂和絮凝剂都可使胶体（固体颗粒小于1um的固体分散体系）或悬浮液中微细固体聚集而使尺寸变大，从而会大大提高沉降速度。2重力沉降絮凝剂是利用含有极性官能团的高分子聚合物——絮凝剂分子上吸附多个微粒的架桥作用而使多个微粒形成絮团。相对凝聚，絮凝产生的聚集物要大得多。凝聚剂对固体县浮颗粒表面上双电层的消除或压缩，从而降低微细颗粒间的排斥能来达到的，从微细颗粒作用明显。2重力沉降影响沉降分离的因素重力沉降分离的依据是分散相和连续相之间的密度差。（1）颗粒的性质。同种固体物质，粗颗粒比细颗粒沉降速度快，球形的颗粒也沉降速度快。（2）悬浮体系中颗粒的浓度。在液体中增加均匀分散的颗粒的数量（浓度增加），则会减少每个单独颗粒的沉降速度。2重力沉降（3）介质的性质。介质与颗粒的密度差越大，介质的黏度越小，沉降速度就越快。（4）凝聚剂和絮凝剂的种类与用量。（5）沉降容器。沉降槽的分离效率和液体的澄清度随物料在容器内停留的时间的增加而提高。2重力沉降过滤过滤：在推动力的作用下，迫使含有固体颗粒的液体通过多孔介质，而固体颗粒则被截留在介质上，从而达到液体与固体分离的目的。过滤过程的物理实质是流体通过多孔介质和颗粒床层的流动过程，因此，流体通过均匀的、不可压缩的颗粒床层的流动规律是研究过滤的基础。3过滤1、过滤过程过滤在悬浮液的分离中用得较多。过滤用的悬浮液称为滤浆或料浆，分离得到的清液为滤液，截留在过滤介质上的颗粒称为滤饼或滤渣。促使流体流动的推动力可以是重力、压力差或离心力。3过滤过滤操作中用以拦截流体所含固体颗粒并对滤饼起支撑作用的各种多孔性材料。要求：（1）流体阻力小；（2）细孔不易被颗粒堵塞或即使堵塞也能简单清除；（3）介质上的滤饼要求能够容易剥离。具备：（1）多孔性；（2）具有化学稳定性；（3）足够的机械强度，使用寿命长。过滤介质3过滤工业上常用的过滤介质有：①编织材料（滤布），由天然或合成纤维、金属丝等编织而成的滤布和滤网，此类材料价格便宜，清洗和更换方便,可截留的最小粒径为5～65μm。用聚酰胺、聚酯或聚丙烯等纤维制成的单缕滤网，质地均匀、耐腐蚀、耐疲劳，正在逐步取代其他织物滤布。②多孔性固体，包括多孔陶瓷、烧结金属（粉末冶金材料）或玻璃，或由塑料细粉粘结而成的多孔性塑料管等。此类材料可截留的最小粒径为1～3μm，常用于处理含有少量微小颗粒的悬浮液。3过滤④多孔膜，由高分子材料制成，膜很薄，孔很细，可以分离到0.05μm的颗粒，有超滤和微滤。此外，工业滤纸也可与上述过滤介质合用，以拦截悬浮液中少量微细颗粒。近年来，高分子多孔膜的制造与应用有很大发展，应用于更微小的颗粒的过滤，以获得高度澄清的液体。③堆积介质，如砂、砾石、木炭和硅藻土等颗粒状物料，或玻璃棉等非编织纤维的堆积层。一般用于处理固体含量很少的悬浮液，如城市给水和待净化的糖液等。3过滤（1）滤饼过滤又称为表面过滤。使用织物、多孔材料或膜等作为过滤介质。过滤介质的孔径不一定要小于最小颗粒的粒径。过滤开始时，部分小颗粒可以进入甚至穿过介质的小孔。但很快由颗粒的架桥作用使介质的孔径缩小形成有效的阻挡。被截留在介质表面的颗粒形成称为滤饼的滤渣层，透过滤饼层的则是被净化了的滤液。随着滤饼的形成真正起过滤介质作用的是滤饼本身，因此称为滤饼过滤。滤饼过滤主要适用于含固量较大（1%）的场合。3过滤重力过滤：依靠液体的位差使液体穿过过滤介质的流动。推动力不大。加压过滤：使用普遍。离心过滤：利用使滤浆旋转所产生的离心压力使滤液流过滤饼和过滤介质，从而与颗粒分离。过滤效率高。3过滤2、料浆性质。指料浆浓度、粒度和pH值。浓度增加可提高过滤效果，增加产量；粒度细难过滤；pH值小于8.5；温度提高可提高过滤速度。1、过滤的推动力，是指真空度，压力差的增加可提高过滤机的处理能力和降低滤饼水份。3、过滤介质的性质。过滤阻力小，滤液中固体少，易清洗且强度好，尼龙布比较理想。影响过滤机生产能力的因素4、助滤剂的添加种类和量。3过滤板框压滤机3过滤3过滤3过滤3过滤每个压滤周期分为五个阶段：①闭锁阶段，液压柱使滤布提起，过滤板密封；②给矿过滤阶段，由滤室上部的给矿总管将矿浆分送到各滤室，直到其被滤饼充满；③压缩阶段，向滤室通入压缩空气，进一步排除滤饼中的残留水分；3过滤④卸饼阶段，液压柱拉开所有的过滤室和底部的卸料门，同时滤布下放，排出滤饼；⑤冲洗滤布阶段，用水冲洗滤布时，液压柱使滤布复位，滤板闭合，卸料门也关闭。3过滤加压过滤机分类：（1）盘式加压过滤机（2）转鼓加压过滤机（3）筒式内滤加压过滤机。工作过程：将类似于圆盘真空过滤机的设备装入特制的压力容器内，利用压缩空气作为过滤的推动力，在过滤介质两侧产生压差，使物料在过滤盘上形成滤饼并用瞬时吹风或刮刀把滤饼卸下。3过滤转台真空过滤机（水平旋转圆盘真空过滤机）它实际是圆盘真空过滤机的变种。适用于对滤饼洗涤效果要求较高的料浆过滤，也适用于过滤粗颗粒、密度大的料浆或密度小的悬浮颗粒的料浆。转台真空过滤机的结构和工作原理见下图3过滤转台真空过滤机的特点1）有效过滤面积大，设备重量轻；2）可具有大直径和转速，设备生产率高；3）采用螺旋卸料，易破坏物料晶形；4）卸料不完全，过滤效率较低；5）滤布再生效果较差；6）可在一台设备同时进行固液分离与洗涤过程3过滤离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在过滤介质上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现液-固分离；4离心过滤ThankYou!