凡是能使濾漿中流體通過(guò),其所含固相顆粒被截留,以達固液分離目的的多孔物都統稱(chēng)為過(guò)濾介質(zhì)。它是過(guò)濾機上關(guān)鍵組成部分,它決定了過(guò)濾操作的分離精度和效率,也直接影響過(guò)濾機的生產(chǎn)強度及動(dòng)力消耗。

  工業(yè)上應用的過(guò)濾介質(zhì)種類(lèi)繁多,按其結構分為撓性介質(zhì),剛性介質(zhì)及松散性過(guò)濾介質(zhì)三大類(lèi):

  · 撓性過(guò)濾介質(zhì)：

  o 金屬過(guò)濾介質(zhì)

  o 非金屬過(guò)濾介質(zhì)：棉織物、毛織物、絲織物、合成纖維織物、玻璃纖維織物、非織造纖維織物：非織造濾布(、濾紙、濾氈、過(guò)濾襯墊)

  o 金屬、非金屬混合介質(zhì)

  · 剛性過(guò)濾介質(zhì)

  o 燒結金屬網(wǎng)、金屬纖維燒結氈、粉末燒結材料、多孔陶瓷、燒結多孔塑料、燒結鋁氧化物、玻璃過(guò)濾介質(zhì)

  · 松散過(guò)濾介質(zhì)

  o 硅藻土、膨脹珍珠巖粉、纖維素，砂，木炭粉、無(wú)煙

  過(guò)濾介質(zhì)的作用原理與過(guò)濾操作機理相關(guān)。用于濾餅過(guò)濾的過(guò)濾介質(zhì)技術(shù)特性必須滿(mǎn)足此種過(guò)濾的特殊要求:介質(zhì)的結構能保證開(kāi)始過(guò)濾時(shí),顆粒能迅速在介質(zhì)表面"架橋",使細顆粒不致流失(即穿濾);介質(zhì)的孔道內夾持顆粒的比率低,介質(zhì)的堵塞小;濾餅能容易地完全地卸除;介質(zhì)結構便于清洗再生。常用的濾餅過(guò)濾介質(zhì)主要有濾布,濾紙,濾網(wǎng),側邊式濾芯等,對用作深層過(guò)濾的介質(zhì),則要求其結構滿(mǎn)足指定的截留精度,能阻擋要求阻擋的顆粒;床層要有足夠的容量,使其被顆粒堵塞的進(jìn)程緩慢,以延長(cháng)操作周期。

  對各種過(guò)濾介質(zhì)的共同要求是:優(yōu)良的過(guò)濾特性(比阻小,截留精度高等);良好的物理、機械性能(強度高,搞蠕變,剛柔性,耐磨性高等),在一定工藝操作條件及環(huán)境下,化學(xué)穩定性好(耐腐蝕,耐高溫及微生物等),清洗、再生方便,價(jià)格便宜,來(lái)源可靠。

  1.2 選擇過(guò)濾介質(zhì)的基本要求

  (1) 過(guò)濾介質(zhì)對固體顆粒的捕集能力

  這關(guān)系到過(guò)濾的分離次序。所謂捕集能力就是能截留的小顆粒尺寸。捕集能力取決于介質(zhì)本身的孔隙大小及分布情況。下表為各類(lèi)過(guò)濾介質(zhì)能捕集的小顆粒。

  (2)滲透率

  過(guò)濾介質(zhì)的滲透率反映了它對濾液流動(dòng)的阻力,它影響過(guò)濾機的生產(chǎn)強度和過(guò)濾推動(dòng)力---壓強差

  過(guò)濾介質(zhì)的滲透率可由達西方程來(lái)描述：

  對由顆?；蚶w維填充的過(guò)濾床,其滲透率K可用柯茲尼-卡爾曼方程式給出：

  單絲紡織纖維介質(zhì)的滲透率可由以下半經(jīng)驗方程給出：

  由此可見(jiàn),過(guò)濾介質(zhì)的滲透率與介質(zhì)本身的孔隙率有關(guān)。常用過(guò)濾介質(zhì)的空隙率如下表：

  (3)卸渣和清洗再生性能

  卸渣能力就是指過(guò)濾結束后能利用濾餅自身策略或壓縮空氣吹除,機械刮除等措施把濾餅從介質(zhì)表面除凈的能力,這對于象轉鼓,翻盤(pán),帶式真空過(guò)濾機等連續過(guò)濾機來(lái)說(shuō)是維持正常操作的先決條件。過(guò)濾過(guò)程中總有少量濾渣顆粒堵塞在介質(zhì)孔隙中,必須在每個(gè)操作循環(huán)的卸渣工序結束后用沖洗,吹掃等方法把顆粒從介質(zhì)表面,孔隙中清洗掉,以維持介質(zhì)的過(guò)濾效率和性能。再生性能主要取決于過(guò)濾介質(zhì)的構成材料和紡織、加工方法(制造工藝)。

  (4)化學(xué)穩定性能

  由于過(guò)濾過(guò)程所處理的物料多種多樣,它們的化學(xué)性質(zhì)各不相同。有酸性,堿性,強氧化性,有機溶劑等,而且都在一定的溫度下過(guò)濾。這就要求所選用的過(guò)濾介質(zhì)結構材料能在被處理的物料中具有良好的化學(xué)穩定性,耐化學(xué)腐蝕,耐溫度變化,耐微生物作用。一般而言,聚丙烯纖維具有良好的耐酸性。耐堿性和耐氧化劑作用,聚乙稀纖維在室溫下對酸,堿溶液具有穩定性,滌綸材料具有良好的耐酸性。(5)材料的物理,機械性能

  材料的物理,機械性能包括吸濕性,耐磨性,機械強度,伸延率等,均影響介質(zhì)的過(guò)濾性能及使用壽命。不同類(lèi)型結構的過(guò)濾機對介質(zhì)物理、機械性能要求也有差異,如板框過(guò)濾機與葉片過(guò)濾機、轉鼓過(guò)濾機相比,對濾布的機械強度要求更高。帶式過(guò)濾機對濾布的強度要求比傾覆盤(pán)式過(guò)濾機高,而且要求一定負荷下延伸率盡可能低。

  1.3 常用過(guò)濾介質(zhì)及其主要性能

  1.3.1 濾布

  這是在工業(yè)上品種多,應用的過(guò)濾介質(zhì)。濾布有紡織濾布與非紡織濾布之分。其構成材料均為天然纖維(棉,毛,絲,麻)或合成纖維。濾布的過(guò)濾性能決定于材質(zhì),纖維織法及后處理加工。

  (1)紡織濾布

  紡織濾布由三種不同類(lèi)型的紗線(xiàn)織成:單纖(單縷紗),復絲長(cháng)纖(定長(cháng)纖維紗)和短纖(多縷紗)。單絲一般是合成纖維拉成直徑0。16-0。32(某些場(chǎng)合甚至1)的單根長(cháng)絲,由它織成的濾布具有表面光滑、空隙單純、比阻小、堵塞性小、易清洗和卸渣性能等優(yōu)點(diǎn),但它捕集粒子直徑圈套,精密過(guò)濾時(shí)不宜采用。對粒徑分布范圍較寬的懸浮液分離時(shí),分離效果受到影響。復絲長(cháng)纖紗是由二股以上原絲捻紡而成,用它織成濾布,抗拉強度好,對顆粒的截留性能較單絲為好,卸渣性能稍差。短纖是用天然棉,毛纖維或合成短纖維多股捻制而成,因其具有絨毛狀纖維而呈現良好的顆粒截留性能,密封性也佳,但缺點(diǎn)是孔隙易被粒子堵塞,清洗和卸渣性能較差。

  濾布的織法也有三種:即平紋、斜紋和緞紋。一般來(lái)說(shuō),平紋濾布構造致密,孔隙小,故顆粒截留性好,濾液澄清度高,使用壽命長(cháng),價(jià)格也較便宜。缺點(diǎn)是比阻大,易堵塞,卸渣性能差。緞紋織布的孔隙,比阻小,不易堵,卸渣性能好。但顆粒截留能力低,穿濾嚴重,過(guò)濾效果差。斜紋濾布的各項性能居中,抗磨擦能力很強,過(guò)濾速度也大,壽命長(cháng),因而被應用。

  下面扼要介紹不同材質(zhì)織成的濾布使用條件,供選擇時(shí)參考。

  棉布：普通棉紗織成的濾布只能用在100oC以下的中性濾漿、20oC以下的酸性濾漿和10oC以下的堿性濾漿的分離。在堿性介質(zhì)中,棉織濾布會(huì )產(chǎn)生溶脹。在水和硫酸鋁溶液中會(huì )產(chǎn)生收縮。故在使用前應先用溶液浸泡,使之預收縮。棉織濾布對霉菌的侵蝕抵抗力較弱,用于易產(chǎn)生微生霉變的場(chǎng)合需經(jīng)銅氨液預處理,抵抗力才會(huì )提高。

  硝化棉織成的濾布有較硬表面,易于卸渣,對濃硫酸,硝酸及其混合酸以及鹽酸溶液,氯化鋅溶液具有穩定性,但不耐堿。在還原性物質(zhì)及有機溶劑中,易遭腐蝕。硝化棉濾布具有很危險的可燃性,這限制了它的使用。

  毛織布：一般用綿羊毛制成,對酸性濾漿的耐蝕性較棉布稍好,在處理5%-6%的濃縮無(wú)機酸物料時(shí)的使用壽命近于棉布在中性物料中的使用壽命。不耐高溫及堿的作用,也不耐鈉、鈣的次氯酸鹽的破壞。用駝毛制成的布,對無(wú)機酸具有穩定性。毛織布在強度和對顆粒的截留性能方面均稍遜于棉布,價(jià)格也遠較棉布高。

  聚氯乙烯布：對酸,鹽,礦物油,微生物 的作用具有穩定能;但受氧化劑,濃堿作用會(huì )遭破壞。有光滑的表面,利于卸渣,但只能在60oC以下使用。

  聚丙烯布：有很強的耐酸(有機和無(wú)機),堿腐蝕能力和彈性。使用溫度可達110oC,價(jià)格低,但布的強度較弱,用于纖維型濾漿及粗晶體過(guò)濾。聚丙烯布表面光滑,質(zhì)地柔軟,卸渣性能好;密謀密度低,能耐酸、堿及強氧化劑腐蝕和微物作用。但能溶于二甲苯,四氯乙烷溶劑里,吸濕性低,在0。3%以下,安全使用溫度在100oC以下,常用在顏料,染料過(guò)濾上。

  聚酰胺(尼龍66)布：在干濕狀態(tài)下均有很高的強度,壽命長(cháng),耐磨性能極好,熱穩定性亦好,一般使用溫度可在120-150oC。在堿性濾漿中的化學(xué)穩定性較好,可使用到100oC,但在酸性介質(zhì)中,則只有在常溫下,對稀酸性物料才具有穩定性。

  滌綸布：強度高,具有撓性,耐麻性好,壽命長(cháng),有優(yōu)越的顆粒截留性能?；瘜W(xué)穩定性方面能耐酸腐蝕。耐堿性方面稍差,但優(yōu)于丙烯腈纖維。滌綸布對微生物作用也有高的抵抗力,滌綸濾布品種很多,應用。我國目前二水法磷酸工廠(chǎng)從磷酸濾漿中分離二水石膏大多采用滌綸734#濾布

  奧綸布：它是由85%的丙烯腈加丙烯酸酯、乙烯基吡啶的共聚體制成的纖維布。具有高的熱穩定性和耐磨性,對無(wú)機酸具有良好的耐蝕性,在濃度超過(guò)80%的濃硫酸中才溶解。對弱堿及室溫下的強堿也具有一定的耐蝕性,它不會(huì )被常用溶劑、油脂、中性鹽及大多數酸性鹽所侵蝕。

  交織布：由聚丙烯腈纖維和滌綸纖維交織而成的濾布,具有很光滑的表面和很高的機械強度,不受污染物的堵塞,便于卸渣。兼有二種纖維的化學(xué)特性。特別適用于污水處理和磷酸工廠(chǎng)的酸石膏料漿的過(guò)濾。據國外報導,其使用壽命也長(cháng),是很有前途的新型濾布。

  (2)非紡織濾布

  用加熱方法,將各種纖維連同一定的樹(shù)脂粘接劑和溶劑制成0。2-2厚度的紙片狀濾布。這種濾布的纖維組織不是規則的而是雜亂而又緊密排列,故其強度較紡織濾布差,比濾紙強,孔隙率也較濾紙粗,故比阻比濾紙小。非織造濾布已用于壓濾機及水平盤(pán)式過(guò)濾機上,主要用于澄清過(guò)濾,凈化低濃度懸浮液中的固體顆粒。如飲料,乳漿,清漆,潤滑油等和植物樹(shù)膠的過(guò)濾。非紡織濾布的過(guò)濾機理,大致是分級過(guò)濾,即由這種濾布的表層部分截大顆粒粒子(大于100),其里層截獲高分散性的小顆粒。

  (3)濾布織成的后加工

  為了改善濾布的過(guò)濾特性和物理、機械性能,可以對織成的濾布進(jìn)行織后精加工。其加工方法有:

  砑光：將濾布坯布在熱的壓輥下受碾壓,使坯布表面光滑,降低江布紗線(xiàn)間的孔隙率,以改善濾布對顆粒的捕集性能和卸渣能力。砑光后的濾布強度有些降低。

  起絨：即在濾布坯布的一面用微齒鋼梳刷使濾布表面紗束的纖維產(chǎn)生細柔的絨毛,提高濾布截留微小細粒子的能力,改善分離效果,提高濾液的澄清度。

  熱軋處理：這只限于合成纖維濾布,目的是改善濾布的熱穩定性或機械強度,使之更適于較高溫度下操作。物別是對于單絲織成的濾布必須進(jìn)行熱軋處理。

  1.3.2 濾網(wǎng)

  濾網(wǎng)也是編織過(guò)濾介質(zhì),其材質(zhì)主要是金屬,凡是可以拉絲的金屬和合金,如不銹鋼、黃銅、蒙乃爾鎳銅合金、鎳、銀等都可以作為金屬絲網(wǎng)的材質(zhì)。近來(lái)也有采用塑料原絲織成的濾網(wǎng)。正由于材質(zhì)是金屬材料，故濾網(wǎng)表面光滑、耐磨、耐腐蝕和耐高溫,基本上不產(chǎn)生收縮、伸延現象,不易被顆粒堵塞,易清洗、再生，使用壽命遠較纖維濾布為長(cháng)。只是一次性投資較貴,但操作費用要比濾布低。

  濾網(wǎng)也有平紋和斜紋織法之分。

  濾網(wǎng)既可以直接安裝在葉濾機或轉鼓過(guò)濾機上作過(guò)濾用(一般只能做粗濾),還可以做為布,濾紙的支持體使用。此時(shí),濾網(wǎng)必須用輥子滾壓,使其表面光滑,然后再同濾布等過(guò)濾介質(zhì)一起安裝,以免損傷所支持的過(guò)濾介質(zhì)。我國目前工業(yè)用金屬絲編織篩網(wǎng)有銅、錫、青銅、不銹鋼、碳鋼等材質(zhì)。

  1.3.3 濾氈

  將合成纖維(如聚丙烯腈纖維，尼龍，聚丙烯等)或羊毛纖維作無(wú)規則的密集排列,可添加或不添加樹(shù)脂粘接劑(如熱粘接),經(jīng)過(guò)壓實(shí)耐而制成不同厚度的氈。裝在壓濾機或轉鼓真空過(guò)濾機上。當用褶制金屬網(wǎng)定型可用作濾芯構件。濾氈過(guò)濾機理屬于深層過(guò)濾。合成纖維濾氈具有防腐,防霉,顆粒截留性能好等優(yōu)點(diǎn),用途比毛氈。

  1.3.4 過(guò)濾襯墊

  過(guò)濾襯墊是以石棉和纖維素制成的抄造型過(guò)濾介質(zhì),厚度2~5mm, 纖維直徑為200~250埃,另用直徑為20~30的纖維素纖維為支持體,石棉纖維在其中構成空隙,用于壓濾機上,如在其中充填硅藻土顆粒,可提高墊子的孔隙率。由于過(guò)濾襯墊的空隙率很細微,主要用作精密過(guò)濾,處理含固量低且顆粒細小的懸浮液。

  1.3.5 過(guò)濾膜(多孔塑料薄膜)

  以纖維素酯,聚氯乙烯,聚乙烯或聚四氟乙烯等高分子材質(zhì),通過(guò)特定的工藝加工成厚度為0。2~150um,孔徑0。3~10um的薄膜,安裝于專(zhuān)門(mén)的設備上。這種多孔過(guò)濾膜的過(guò)濾精度可達0。1um。主要用于醫藥工業(yè)及生物化學(xué)帶菌污水處理等超群同精密過(guò)濾場(chǎng)合。

  1.3.6 硬質(zhì)(剛性)多孔介質(zhì)

  剛性多孔過(guò)濾介質(zhì)包括多孔陶瓷,金屬陶瓷,多孔燒結塑料、金屬纖維燒結氈、多層金屬燒結網(wǎng)等。

  它們是通過(guò)陶瓷,金屬及塑料的細粉在高溫下燒結成型。通過(guò)對細粉粒度,燒結溫度,壓力,時(shí)間及粘結劑品種,配方的控制來(lái)制得孔隙均勻,滲透性,孔隙率和形狀各異的過(guò)濾介質(zhì)成品。厚度一般在20mm以上(燒結金屬的厚度一般為1。6mm)。做成圓筒狀(包括管式)適于加壓過(guò)濾,板狀則多用于真空過(guò)濾式重力過(guò)濾。多孔過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾機理一般適于深層過(guò)濾,但也可以用于表面過(guò)濾。由于它們的不撓性,使得過(guò)濾中的壓力波動(dòng)對濾餅的影響很少,其孔隙可以從幾千到1個(gè),故大多用作精密過(guò)濾。

  多孔陶瓷包括普通多孔陶瓷和剛玉陶瓷兩種,前者主要原料是耐火粘土,后者是氧化鋁粉,它將它們分別與熱固性樹(shù)脂以及溶劑混合成所需要的形狀,在1400oC的窯內煅燒而成。具有耐高溫和腐蝕性,基礎剛玉對濃無(wú)機酸很穩定,但對弱堿性及堿性鹽的水溶液不穩定。普通陶瓷則能耐稀、濃的無(wú)機酸及它們的鹽類(lèi)水溶液的腐蝕。但對堿性液體作用不夠穩定。多孔陶瓷用于氣體凈化過(guò)濾(如硝本生產(chǎn)中空氣過(guò)濾),也用于無(wú)機酸及酸性鹽水溶液的澄清過(guò)濾。

  金屬纖維燒結氈：

  是新型的過(guò)濾材料，產(chǎn)品過(guò)濾精度3-100微米，用于石油、化工、化纖、航空、航天領(lǐng)域，是不可取代的高科技材料。