恒压过滤常数的测定

一、目的要求

1．掌握恒压过滤常数的测定方法。

2．学会测定过滤常数K、qe、θe及压缩指数S的方法。

3．加深对过滤操作中各影响因素的理解。

二、实验原理

过滤是在一定的压力或真空度的作用下，发酵液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而将发酵液中的液、固两相有效地进行分离的一种常用单元操作。因此，过滤在本质上是流体通过颗粒层的流动，所不同的仅仅是固体颗粒层厚度随着时间的延长而增加，因而在过滤压差不变的情况下，单位时间得到的滤液量也在不断下降，即过滤速度不断降低。其中，过滤速度表示为单位时间内通过单位过滤面积的滤液量，即

式中 A——过滤面积（m2）；

V——透过过滤介质的滤液体积量（m3）；

影响过滤速度的主要因素有压强差ΔP、滤饼厚度L、滤饼和悬浮液的性质、悬浮液温度等。过滤基本方程式的一般形式为

式中 ΔP ——压强差（105Pa）；

r'——单位压强差下滤饼的比阻（1/m2）；

S ——滤饼的压缩指数，无因次；

υ——滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次；

µ ——液体的黏度（Pa•s）；

V——滤液量（m2）；

ve——虚拟滤液量（m2）；

其他变量意义同前。

恒压过滤时，对上式积分可得

(qqe)2K(θθe )

其中 q ——单位滤饼面积的滤液量，q=V/A（m3/m2）；

θ——过滤时间（s）；

qe、 θe——介质常数，反映过滤介质阻力大小；

K——滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定的常数。

改变实验所用过滤压强差 P ，可测得不同的K值，由K值的定义式两边取对数得

lg K1( S lg() P )2lg() k

当k为常数时，在对数坐标上标绘的K与P应是一条直线、斜率为（1-S），由此可得滤饼的压缩指数S，然后可求得其他物料特性常数。

三、仪器与试剂

加压过膜装置如图1-3-1所示。

图1-3-1 加压过膜装置

试剂：50%的石灰水。

实验装置：真空吸滤器、滤浆槽、搅拌桨、缓冲罐及真空泵。

测试装置：计量筒、秒表。

四、实验操作与步骤

（1）采用小的过滤压强差进行恒压过滤实验。

（2）以计量瓶中开始见到清液的时刻作为恒压过滤的零时刻。然后用秒表计时，定时读取计量瓶的液位值，并记录。

（3）改变压强差，重复第2步。

（4）数据记录，见表1-3-1和表1-3-2。

表1-3-1 数据记录表1

表1-3-2 数据记录表2

6）对lg K1( S lg() P )2lg() k 作图，计算压缩指数S。

五、实验说明

（1）压强差的变化在一定的范围内进行。

（2）计量桶的流液管口应贴桶壁，防止液面波动影响读数。

（3）注意公式换算中的单位一致。

六、思考题

1．为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过一段时间后才变清？

2．当操作压强增加一倍，K值是否也增加一倍？要得到同样的过滤液，过滤时间是否缩短一半？

3．滤浆浓度和过滤压强对K值有何影响？