Разделение суспензий в химической промышленности - Малиновская Т.А.
Скачать (прямая ссылка):
Основными величинами, служащими для характеристики суспензии и расчета процессов фильтрования, принято считать удельные сопротивления, осадка av или а, показатель сжимаемости s и объем осадка, отлагающийся при получении единицы объема фильтрата и. Величина удельного сопротивления осадка имеет определенный физический смысл, связана математической зависимостью с основной структурной характеристикой осадка е и удобна в исследованиях по изучению влияния на процесс фильтрования различных факторов, например физико-химических или способов выделения твердой фазы. Удоб-
16
на эта величина также^ расчетах процессов фильтрования, осо-г бенно в случае переход^ с одного| режима фильтрования' на
I другой (например, с фильтрования1 при постоянном давлении*
на фильтрование с постоянной скоростью процесса). Однако-для оценки свойств суспензий^в производственной практике она Л недостаточно наглядна и простив определении. ,
Существуют другие способы уценки фильтрационных свойств ! суспензий. Например, Пёрчесом Ч, [23] предложено основной
•¦'l фильтрационной характеристикой Ъуспензий считать время об-
разования; на фильтрующей перегорддке осадка толщиной 1 см. Эта величина более наглядна и проста в определении, чем а,, но обладает рядом недостатков. Часто на практике трудно получить осадок указанной толщины, либо в связи с низкой ско-ростью фильтрования, либо в связи с тем, что содержание твер-_ дой фазы в суспензии слишком мало |для получения такого
• осадка. Удобно пользоваться для оценки свойств суспензий уни-
фицированной методикой (см. гл. У),.в основу которой положе-( ны данные о кинетике фильтрования суспензии в так называе-
мых стандартизованных условиях, например при перепаде дав1-ления Р — 0,05 МПа [24]. Простейшее эмпирическое соотношение между удельным объемом фильтрата V и продолжитель-T*j ностью фильтрования х имеет следующий вид:
\ ; V" = V"„x6 (1.7>
Лг* где V'o — объем фильтрата, “полученный за ;1 мин с единицы площади филь-
трования; м3/м2; т—-продолжительность фильтрования, мин; Ь — показатель.
, - степени. S
;v> 1 * !
При обработке уравнения (1.7) в координатах lg V—lgt по-1,4 лучается прямая с tg угла наклона к оси абсцисс равным Ъ\
, V'o равно значению удельного объема при %—1 мин. (рис. 2-4) _
‘ у Если при оценке свойств суспензии всегда принимать Р = = 0,05 МПа, то V'o будет являться вполне определенной величиной, однозначно характеризующей фильтрационные свойства суспензии. Роль величины и в этом случае выполняет расчетная толщина осадка 6о, образовавшегося за 1 мин. Вместо величины s, показывающей степень влияния давления на удельное сопротивление осадка, для описания фильтрационных свойств па унифицированной методике используется величина ф — показатель степени в эмпирическом уравнении 1 1
: V'op = V’01P<? 1 (l.8>
где V'oр — удельный объем фильтрата, получаемый за 1 мин. при давлении: V'ot—-удельный объем фильтрата, получаемый за \ мин, при Р=0,1 МПа;.. Ф — тангенс угла наклона прямой в координатах lg V'0P — lg P.
Величина <p показывает интенсивность изменения скорости фильтрования при изменении давления.
При возможных пределах изменения среднего размера частиц для суспензий химической промышленности от микронов до миллиметров, удельное сопротивление изменяется в миллионы
^—677 ц.—----- ¦ 1Т
- библиотека.......f
.- Днепр. ¦..Ямихо-т.?»*. :
Рис. 1-2. Схема образования агрегатов из сферических микрочастиц: -частицы не агрегированы; б — частицы собраны в мелкие агрегаты (первая ступень агрегации); в — образование крупных агрегатов :(вторая ступень агрегации).
раз. Так как скорость фильтрования обратно пропорциональна величине сопротивления осадка, то скорость фильтрования различных суспензий химических производств, а следовательно, и производительности фильтров различаются весьма существенно. Естественно, что для широких пределов изменения скоростей фильтрования нужны фильтры, работающие при различных перепадах давлений и с различной поверхностью фильтрования. Анализируя уравнение (1.2) можно увидеть, что одной из величин, от которых зависит проницаемость осадка при прочих равных условиях, является пористость, изменяющаяся у реальных осадков в широких пределах от 0,3 до 0,95. Эти изменения пористости осадка объясняются различной степенью агрегации исходных частиц суспензии.
На рис. 1-2 схематически представлена структура осадка, образованного из сферических высокодисперсных частиц, связанных в агрегаты. В зависимости от размера, формы и химической природы вещества степень агрегации частиц и прочность агрегатов могут быть различными. С уменьшением размера исходных ;частиц степень агрегации « соответственно пористость осадка увеличиваются. Высокой степенью агрегации частиц может быть объяснена высокопористая структура многих осадков органического происхождения, которые после фильтрования в необезвоженном состоянии содержат 90% и более влаги. ;Так как агрегация или дезагрегация (разрушение агрегатов) определяется величиной поверхностных сил на границе раздела, твердой фазы с жидкостью [25], то эти поверхностные или элек-трокинетические силы, в частности величина электрокинетиче-ского потенциала на границе фаз (g — потенциал), в конечном итоге и определяют степень агрегации частиц и прочность агрегатов, а следовательно, и, прочность структуры, от которой зависит сжимаемость осадков. ;
