4. Фильтрование

   1. Общая характеристика процесса

Фильтрованием называют процесс разделения суспензий, дымовых газов и пылей путем прохождения их через пористую перегородку, способную задерживать взвешенные частицы и пропускать фильтрат или очищенный газ. Фильтрование обеспечивает почти полное освобождение жидкости или газа от взвешенных частиц и поэтому имеет значительные преимущества перед осаждением. В качестве фильтровальных перегородок применяют ткани хлопчатобумажные (бельтинг, миткаль и др.), синтетические (капрон, нейлон, капрон–лавсан) и шерстяные, а также плетеные и штампованные металлические сетки, песок, гравий и пористые керамические материалы. Роль фильтровальной перегородки выполняет и слой осадка, который при фильтровании образуется на перегородке, причем его фильтрующие свойства зачастую более высокие, чем фильтрующие свойства перегородки.

В качестве вспомогательных материалов при фильтровании применяют измельченный асбест, костяной и древесный активные угли, диатомит, перлит и др. Их используют при непосредственном вводе в суспензию или путем предварительного намыва слоем на рабочую поверхность фильтра. Накапливаясь вместе с осадком на фильтровальной перегородке, они значительно повышают пористость осадка и понижают его гидравлическое сопротивление, что в свою очередь способствует увеличению скорости фильтрования. Кроме того, применяемые при этом активные угли, диатомит и др., обладая адсорбционными свойствами, избирательно поглощают из жидкости не только мельчайшие частицы, но и красящие вещества, что широко используется при осветлении жиров, масел, сахарных сиропов, пива, вина и др.

Выделяемые при фильтровании частицы могут отлагаться в виде слоя осадка на фильтрующем материале или в самой фильтровальной перегородке, забивая ее поры. В соответствии с этим различают фильтрование с образованием осадка и фильтрование с забивкой пор. Наиболее распространено фильтрование с образованием слоя осадка, осуществляемое при постоянном перепаде давлений, так как этот режим (по сравнению с проведением процесса при постоянной скорости) прост и удобен. Для поддержания необходимой скорости фильтрования слой осадка на ткани по мере протекания процесса приходится удалять.

Получаемые при фильтровании осадки подразделяют на сжимаемые, частицы которых с повышением давления деформируются и уплотняются, а размер капилляров уменьшается, и несжимаемые, размер и форма частиц которых практически не меняются с увеличением давления при фильтровании. Сжимаемые осадки состоят из коллоидных или вообще из хлопьевидных частиц, а несжимаемые – из кристаллических и некристаллических твердых частиц. Сопротивление несжимаемых осадков при фильтровании меньше, чем сжимаемых.

Движущей силой процесса фильтрования является разность давлений над фильтровальной перегородкой и под ней или величина центробежной силы, создающей давление жидкости на фильтровальную перегородку. В соответствии с этим различают фильтрование под действием перепада давлений, или просто фильтрование, и центробежное фильтрование, называемое центрифугированием.