真空过滤技术

　　真空过滤是应用Z为广泛、在理论与实践方面Z为成熟的一种过滤方法。和其他滤饼过滤的方法一样，真空过滤技术也是使用多孔过滤介质支撑滤饼。所不同的是真空过滤所使用的推动力较小，因而适用于一些特殊情况的应用。

真空过滤的工作原理

　　真空过滤，是由于真空机的作用，在过滤机滤鼓内抽成负压，形成过滤介质层(滤布)的两面压力差。随着过滤机的转动，碱液中的母液被抽走，重碱则吸附在滤布上，Z后被刮刀刮下。

　　转鼓真空过滤机构造：

　　真空过滤机一般指转鼓真空过滤机。转鼓真空过滤机主要包括大滚筒、小滚筒、滚筒驱动减速机、滤浆槽搅拌器、分配头、洗涤装置以及真空管道。

　　1、大、小滚筒及其驱动系统

　　大滚筒内预先装有很多根大口径直管与筒体本体焊接在一起，因此大滚筒内将分成许多个相互各自独立的小滤室，将隔筛板装在各滤室大滚筒本体外圆弧外缘上，隔筛板格栅的外侧上装上滤布，大圆筒通过可调速的无极摆尔减速机以及蜗轮蜗杆传动机构运行。

　　小滚筒也有独立的无极摆尔减速机驱动。大、小滚筒相互间隔50mm，两滚筒相互对滚，一起构成对辊排料方式。

　　2、滤浆槽搅拌器

　　通过用一台定速减速机带动搅拌桨以28r/min频率不间断运行，将悬浮液槽内的浆液充分混合以防止浆液沉淀，同时通过滤液泵不断的向悬浮液槽注入滤液。

　　3、分配头

　　分配头是整个转鼓过滤机的核心部件。通过分配头和分配板之间相互转动变换位置，将大滚筒外弧表面分为3 个区，即吸附区、脱水区、卸料区。滤布表面滤饼的厚度和滤饼的含水率可以通过调节真空度来实现。

　　4、真空系统

　　由专门的真空泵提供过滤机所需的真空度。真空泵使真空罐中产生真空，抽出的气体再通过分配头与滚筒相连，提供所需要的气源。

　　真空过滤原理：

　　大滚筒表面被滤布完全覆盖，并且在无极摆尔减速机的驱动下通过链式传动方式带动旋转。当大滚筒表面处于悬浮液的滤槽内，滚筒内部的分配管沉浸在滤浆里形成一个个小滤室，小滤室与真空源接通(进入吸附区)，在负压的作用下，颗粒大的滤渣吸附在滚筒表面，颗粒小的滤液则穿越滤布，流经滚筒内的分配管，再从分配头进入滤液槽里。滤渣转出滤槽液面后进入脱水区，然后是卸料区。

　　滚筒表面在脱水区的这一段滤布，分配头和分配板之间的位置仍然停留在负压区，在负压的作用下持续脱水。在卸料区域内，分配头的交换面转到与压缩风相通，这段区域的滤布形成正压，压缩空气经分配管从转鼓内部反吹，使滤布隆起，通过大、小滚筒对辊排料方式将滤饼脱落，再用刮刀将小滚筒上的积料刮落。

真空过滤的助滤剂选择

　　在过滤过程中，液体中的悬浮物往往较细小且易被压缩，造成过滤机表面的滤布细孔堵塞或粘住不易清除，所以常常在滤布表面预涂一层助滤剂，助滤剂形成一层极为细密的过滤面，可截留悬浮固体物，并可隔离固体物和介质，从而使操作周期延长许多倍。

　　由于硅藻土具有以下几个特点，故常用作真空过滤机的助滤剂。

　　1、可以形成非常疏松的滤饼，因硅藻土助滤剂的颗粒形状不规则，故不能紧密堆积。颗粒间的空隙组成一个通道网，使形成滤饼的孔隙率高达85%～90%以上。这不仅使在过滤开始时滤液流量较高，且可有较多的空间截留溶液中的悬浮固体颗粒。

　　2、表面积小。表面积越小，颗粒间的间隙越大，阻力越小，流量越大。

　　3、颗粒度分布适当。使用粗颗粒的硅藻土助滤剂固然滤液流量较大，但澄清度不够理想;而颗粒度太细，虽然滤液澄清度较好，然流量有显不足，所以要求硅藻土助滤剂的颗粒度有一定的范围，例如，单独采用颗粒度为8μm的硅藻土助滤剂预涂的滤饼，滤液几乎无法通过，但如果其中混入少量的颗粒度大于100μm的硅藻土助滤剂，就成为良好的助滤剂。

　　4、含杂质少甚至不含杂质。可溶性的盐类、有机物、着色剂、有味物质及砂粒在硅藻土助滤剂中含量极少甚至没有。

　　5、有一定的化学稳定性，水及多种溶剂与硅藻土助滤剂不发生任何化学反应。

影响真空过滤效果的因素

　　工业生产中既要求过滤速率达到Z大，又要求滤液澄清度好，这除了要求助滤剂硅藻土本身性能良好以外，还应注意以下方面的因素：

　　1、滤布的疏密程度和结构情况

　　滤布选型确定后此影响因素变为固定因素，但是若转鼓表面(即滤布)太脏，滤布的微孔被堵塞，则可能导致助滤剂硅藻土层预涂不上。

　　每次开停车时要对滤布表面进行充分清洁，如使用压力较高脱盐水流、压缩空气等，尽量使滤布的每一个微孔都处于清洁畅通的状态，这样才可确保预涂的助滤剂硅藻土厚度均匀。同时单块滤布使用一段时间后(根据使用次数及被过滤介质的干净程度不同)，若明显涂覆效果变差，需要更换新的滤布。

　　2、真空度的大小

　　真空度的大小主要取决于已选定真空泵的工作能力，但通过手动或自动的真空调节阀开度大小、真空水环液的温度及流量变化都可以调整真空度的大小。

　　刚开始预涂时，滤布表面尚没有助滤剂，如果猛然施以较大真空，则容易造成助滤剂中颗粒度较小的硅藻土冲过滤布的通道，造成滤液浑浊，或者堵塞在真空吸管的孔道中，阻碍真空的传导，造成此位置滤饼吸附过慢，Z后的结果就是平整的滤饼表面有很多大坑，影响过滤效果。

　　另一方面，若瞬间通过滤布被抽到气液分离罐中的滤液太多，容易造成气液分离罐液位的迅速上升，从而导致滤液被吸入真空泵内，造成真空泵由于负荷过大跳车，实际硅藻土预涂过程中，刚开始可选择Z小的真空度，如将真空调节阀门全开，随后根据滤饼厚度的增加情况缓慢关小真空调节阀开度，增大真空，在硅藻土涂覆完成切换至溶液过滤后，根据实际需要的过滤速度适当增减真空。

　　3、溶液的固有特性

　　如果溶液粘度大，过滤速度会相应减慢，可通过升高溶液温度，降低溶液粘度再通过转鼓过滤的方法，若溶液粘度较小，此影响因素可忽略。

　　4、溶液中杂质含量的多少

　　如溶液中含有SO₄^2-离子，可通过计算加入适量的BaCO₃粉末，SO₄^2-+ Ba²⁺ → BaSO₄↓;CO₃^2-+2H⁺ →H₂CO₃，加热后碳酸极易分解放出二氧化碳气体和水蒸气，释放至空气中，未反应的微溶物BaCO₃及反应生成的BaSO₄沉淀被截留在滤饼表面，然后由刮刀刮除，这样既过滤了溶液中的物理杂质，也去除了溶液中的化学杂质，使溶液得到了彻底的净化。

　　5、刮刀刮去滤饼的速度

　　若初始过滤时滤饼表面很脏，可手动点下按钮连续进刀，过滤速度开始上升，另外根据溶液的干净程度可自动设定刮刀的进刀速度，溶液较脏时，可将刮刀进刀速度稍微调大一些，同样的滤饼厚度下，可过滤的工作周期缩短，反之溶液干净时，降低刮刀自动进刀速度，维持过滤速度基本稳定。

　　6、转鼓的速度

　　转鼓速度快，过滤速度也快，在助滤剂硅藻土涂覆的初始阶段适当降低转鼓转速，如降至Z低,随滤饼厚度增加，可适当增大转鼓速度直至Z大时过滤速度达到Z大，过滤溶液时根据需要设定转鼓的转速。

　　7、滤饼

　　滤饼对过滤速度影响Z明显，硅藻土选型完成后影响过滤速度的因素就主要取决于滤饼的厚度，这就要求准确地使用助滤剂硅藻土的量，若助滤剂硅藻土太少，将使滤液澄清度不够;若太多，滤饼过厚，阻力增加，影响过滤速率，一般滤饼的厚度以6～7cmZ好。

　　8、预滤层时的疏密程度

　　若滤饼太密实，其过滤速度变慢。反之疏松则过滤速度变快，这主要取决于预涂硅藻土时转鼓的转速和真空度的大小，另外当溶液较脏时，可选择将助滤剂硅藻土层涂的密实一些，这样虽然降低了过滤速度，但溶液的过滤效果要更好一些。

影响真空过滤滤液质量的因素

　　过滤操作一般有两种不同的方式，即：恒压过滤和恒速过滤。

　　以真空转鼓过滤机来讲，恒压过滤是指过滤时转鼓的真空不变;恒速过滤是指在整个过滤过程中过滤速度保持不变，但实际操作过程中，随过滤不断进行，滤饼逐渐变薄，溶液通过滤饼的阻力变小，要维持滤槽中液位的稳定，过滤速度应该有增大趋势。而转鼓真空泵在水环液温度、流量、真空阀门开度大小不变的情况下，透过逐渐变薄的滤饼后的吸力应该有增大趋势，但泵出口真空表显示的真空应该是逐渐变小。总之，都需要在过滤过程中进行调整。但是不管使用何种过滤方式，一定要求经过过滤后的溶液质量可以达到目标要求。

　　影响滤液质量的因素有：

　　1、选型滤布的孔洞太大，滤布有破洞未及时发现，都会造成助滤剂硅藻土混入溶液中造成溶液的进一步污染。实际开停车时需特别注意检查滤布有无破损，发现后及时更换。

　　2、局部滤层脱落或预涂不上，由于局部地方真空吸管被堵塞或真空泵跳车等引起的预涂效果较差或滤饼脱落，容易使悬浮液未经过滤直接进入转鼓内。

　　3、滤层有裂缝或泡状的孔洞

　　在硅藻土涂覆的过程中需注意观察，当滤饼表面出现气泡时适当增大真空，当滤饼开始出现裂缝时可适当降低真空并微开喷淋水使出现裂缝复原，严格避免助滤剂硅藻土层的开裂和收缩，裂纹会使未经过滤的脏溶液直接接触到滤布，使滤布很快堵塞，如果裂纹十分严重，则可使整个滤饼从转鼓表面脱落下来。

　　助滤剂硅藻土层涂覆完成后需排净并冲洗干净滤槽，然后将所要过滤的溶液切换到滤槽中。此过程会有部分时间滤饼一直处于吸干阶段，应特别小心防止助滤剂硅藻土层由于干裂而脱落(可微开喷淋水喷淋)。

　　4、转鼓式真空过滤机运转过程中，助滤剂硅藻土层(即滤饼)被刮刀不断刮去逐渐变薄，当其厚度减少到1cm时，便不能继续过滤。因为这时不但滤液的澄清度达不到要求，而且操作极不安全，故应冲洗剩余滤饼，重新预涂新鲜的助滤剂硅藻土层。

　　目前，国内外各个厂家对真空转鼓过滤机的真空系统、卸料系统、连续过滤时间、处理能力等进行了积极的改造，使其能适应越来越精细的生产要求，真空转鼓过滤机在工业生产中的应用也一定会越来越广泛。