Разделение суспензий в химической промышленности - Малиновская Т.А.
Скачать (прямая ссылка):
Так как седиментационный и микроскопический методы дисперсного анализа имеют свои достоинства и недостатки и не во всех случаях каждый из них может быть применен, то с целью сравнения результатов были построены кривые распределения 'частиц, полученные микроскопическим (с помощью установки ПМС «Миллипор») и седиментационным (на седиментометре «Сарториус») методами. Сравнительные результаты показаны на рис. 5-1. Анализ рисунка дает основание считать, что для технических целей оба метода примерно равноценны.
196
5.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ОСАЖДЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЯ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ В СУСПЕНЗИИ1
Содержание твердой фазы в суспензии определяется фильтрованием определенного объема суспензии, высушиванием: и взвешиванием осадка. При отборе пробы суспензию следует тщательно перемешать и в случае быстрорасслаивающихся суспензий проводить 3—4 параллельных анализа. Содержание твердой фазы в суспензии (cmV) рассчитывается из соотношения J
^С.ОС WbjiCq е
CmV — ус (“•*)
где Vc — объем суспензии, м3.
Скорость осаждения твердой фазы суспензии дает предварительный ответ на ряд вопросов, связанных с выбором оборудования. Если суспензия монодисперсна и вся твердая фаза ее быстро осаждается, то для разделения такой суспензии может быть применено оборудование, предназначенное для проведения процессов отстаивания в гравитационном или центробежном поле.
Скорость осаждения определяется в обычном мерном цилиндре емкостью 0,25—0,5 л или в стеклянной закрытой снизу градуированной трубке диаметром 40—50 мм. Цилиндр или трубку закрывают сверху пробкой, суспензию тщательно перемешивают, многократно переворачивая цилиндр, затем цилиндр ставят, а трубку закрепляют в штативе вертикально и одновременно с моментом начала отстаивания включают секундомер. Через определенные промежутки времени фиксируют уровень границы осаждающейся твердой фазы. После окончания осаждения строят кривую осаждения в координатах Н—т0с, где Н — высота осветленной части жидкости, а т0с — время. В первый период времени, если суспензия не очень концентрирована, осаждение идет с постоянной скоростью. Если суспензия поли-дисперсиа, то необходимо определять две скорости осаждения: по верхнему уровню границы раздела (как в первом случае) и по наиболее грубой фракции. Скорость осаждения по верхнему уровню границы раздела определяет, как и в случае монодис-персных суспензий, целесообразность сгущения суспензии перед фильтрованием. Скорость осаждения грубой фракции характеризует возможность использования для разделения суспензий фильтров с обратным или перпендикулярным направлением движения фильтрата к направлению действия силы тяке-сти. Сложность определения скорости осаждения грубой фракции состоит в том, что суспензии часто бывают интенсивно-окрашены, и если границу уровня осаждающейся сплошным слоем твердой фазы можно зафиксировать с помощью подсвечивания с обратной стороны цилиндра или трубки, то скорость осажде-
14—677 197
ния наиболее грубых частиц в общей массе таким образом определить невозможно.
Если известна плотность твердой фазы суспензии, то примерная скорость осаждения грубых частиц может быть рассчитана из уравнения (2.127). При этом необходимо предварительно определить методом микроскопии максимальный размер частиц, а также вязкость и плотность фильтрата.
5.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРИСТОСТИ W СЖИМАЕМОСТИ ОСАДКА
Общая пористость осадка обычно определяется из соотношения (1.1). Величина пористости осадка не входит в уравнения для практических расчетов фильтров, но необходима при анализе процесса или при определении возможности его интенсификации физико-химическими методами.
Так как пористость осадка входит в выражение (1.2) в третьей степени, то ее необходимо определить с максимальна возможной точностью. Проанализируем степень точности, которую можно получить при расчете е в случае измерения обычными методами всех величин, входящих в уравнение (1.1). Относительная погрешность измеряемой величины определяется из уравнения [112, 113].
As Д/ят Дрт ДКос
— = —+-^г+-т^ <5-2>
Де Апц Дрт ДКос
где —, ---с—относительные погрешности соответствую*
е тт рт Кос
щих величин; Де, Дтт, Дрт, ДУ0С—возможные абсолютные погрешности измеряемых величин.
Объем слоя осадка определяется из соотношения
Voc = S6 = jt/-26 (5..3)
где S — поверхность фильтра; г — его радиус; 6 — толщина осадка.
Относительная погрешность при определении У0с составит ДИоо 2Д г Д6
-^г =—+— <5-4>
Допустим, что масса осадка отт= 1 • 10~2 кг при точности взвешивания 1 • Ю-5 кг; плотность твердей фазы: рт,= 1500 кг/м3 при точности' измерения 10 кг/м3; радиус фильтра г= 16-10-*-3 м при точности' измерения ЫО-4 м; толщина осадка 6 = 1 -10-2 м при точности измерения 5 -10-4 м. Тогда и* уравнений (5.2) и (5.4)
Де 0,00001 10 2-0,0001 0,0005
0,01 т 1500 f 0,016 0,01
: 0,001 + 0,0067 + 0,0124 + 0,005 = 0,07
т. е. погрешность при определении составит ±7% от абсолютного значения величины е.
198
Самое значительное увеличение погрешности получается из-за малой точности определения толщины осадка б. Для повышения точности определения величины б необходимо увеличивать абсолютное значение этой величины. Так, при увеличении б до 5-10-2 м точность определения е повышается до ±3%.
