Фильтры для жидкостей. Общие положения, классификация фильтров.

Основное назначение фильтров для жидкостей состоит в полном или частичном разделении суспензий на жидкую фазу в виде фильтрата и твердую фазу в виде осадка фильтрованием через пористую фильтрующую перегородку. Кроме процесса фильтрования ряд фильтров производит очистку осадка от остатков дисперсионной среды методом промывки, а также его отжим и просушку.

Фильтрующая перегородка вместе с частицами осадка, которые также участвуют в процессе фильтрования, образуют фильтрующую среду.

Движущая сила процесса, под действием которой происходит разделение суспензии, — это перепад давления по обе стороны филь­трующей среды. Перепад давления может создаваться за счет вакуума, гидростатического давления столба жидкости или избыточного давле­ния, создаваемого гидравлическими или воздушными насосами.

Процесс фильтрования может происходить при постоянной или переменной разности давлений и при постоянной или переменной ско­рости процесса.

Фильтрование обычно проводят при следующих разностях дав­лений:

─ под вакуумом 5∙10^-4- 9∙10^-4 Н/м² (0,5∙10^-4- 0,9∙10^-4 кг/м²);

─ под давлением сжатого воздуха не более 3∙10⁴ Н/м² (0,3∙10⁴ кг/м²);

─ при подаче поршневым или центробежным насосом до 50∙10⁴ Н/м²

(5∙10⁴ кг/м²);

─ под гидростатическим давлением слоя суспензии до 5∙10⁴Н/м²

(0,5∙10⁴кг/м²).

Фильтрующие перегородки должны отвечать следующим основ­ным требованиям: обладать сквозными порами, через которые легко проходит дисперсионная среда – фильтрат и которые задерживают дисперсионную среду – твердые частицы осадка; быть устойчивыми к химическим и механическим воздействиям ком­понентов, участвующим в процессе фильтрования; обладать доста­точной механической прочностью.

В большей части фильтров применяют гибкие фильтрующие перегородки (метал­лические сетки или ткань). В химической промышленности используют фильтрующие перегородки из волокон полиамидных (капрон), полиэфирных (лавсан), полиолефиновых (полиэтилен, полипропилен), хлорсодержащих (хлорин), акрилнитрильных (нитрон), стеклянных и др., а также фильтрующие перегородки из бу­мажной ленты одноразового использования. В отдельных случаях допускается применение ткани из натуральных волокон (хлопка, шелка, шерсти). Жесткие несжимаемые перегородки изго­товляют из керамики и керметов; из-за ограниченных размеров такие фильтрующие перегородки выполняют чаще всего в виде патронов. Преимущество таких перегородок состоит в возможности проведения процесса фильтрования при высоких температурах.

При разделении суспензий с небольшой концентрацией тонкодисперсной твердой фазы часто применяют фильтровальные вспомогатель­ные вещества, препятствующие проникновению твердых частиц в поры фильтровальной перегородки. Намывной слой предохраняет поры фильтрующей перегородки от быстрого закупо­ривания в случае разделения малоконцентрированных суспензий, содержащих тонкодисперсные твердые частицы. Намывной слой из инертного порошкового или волокнистого материала (диатомит, перлит, асбест, целлюлоза и др.) наносят на фильтрующую перегородку предварительно или вводят в подлежащую очистке суспензию в определенных количествах в зависимости от концентрации твердой фазы суспензии, дисперсного состава частиц и др. Толщина намывного слоя обычно не превышает 50 мм. Намывной слой вместе с осадком удаляется и может быть регенерирован. Пленочные полимерные фильтрующие материалы (мембраны) изготовляют толщиной 10—100 мкм| с размером пор от 5 до 0,1 мкм. Такие мембраны эффективны при получении сверхчистых и стерильных жидкостей в химической, микробиологической и медицинской промышленности.

Режим работы фильтра, физико-механические свойства компонентов суспензий и фильтрующей среды определяют параметры фильтра.