恒压过滤常数的测定

1、 长 江 大 学实 验 报 告 恒压过滤常数的测定班级： 姓名： 学号： 班内序号： 指导老师： 一、实验目的1、熟悉板框压滤机的构造和操作方法；2、通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理；3、学会测定过滤常数K、qe、e及压缩性指数S的方法；4、了解操作压力对过滤速率的影响。二、实验原理过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截流下来，从而实现固液分离，因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动，所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，其过滤速率不断降低。 影响过滤速度的主要因素除压强差

2、p，滤饼厚度L外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等有关。过滤基本方程式： 式中，V滤液体积，m3 过滤时间，s； A过滤面积，m2； S滤饼压缩性指数，无因次。一般情况下，S=01，对于不可压缩滤饼，S=0； R 滤饼比阻，1/m2，r=5.0a2（1-）2/3 r单位压差下的比阻，1/m2 滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次； Ve虚拟滤液体积，m3在恒压过滤时，对（2）式积分可得： 式中，q 单位过滤面积的滤液体积，m3/m2； qe单位过滤面积的虚拟滤液体积，m3/m2； e虚拟过滤时间，s； K滤饼常数，由物理特性及过滤压差所决定，m2/sK，qe，e三者总称为过

3、滤常数。利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先需要知道K, qe, e,它们只有通过实验才能确定。对上式微分得： 该式表明以d/dq为纵坐标，以q为横坐标作图可得一直线，直线斜率为2/K，截距为2 qe /K。在实验测定中，为便于计算，可用增量替代，把上式改写成 在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔及对应的滤液体积，由此算出一系列在直角坐标系中绘制的函数关系，得一直线。由直线的斜率和截距便可求出K和qe，再根据e=qe/K，求出e。四、实验装置与流程（一）实验装置实验流程：CaCO3的悬浮液在配料槽内配置一定浓度后，用泵抽入搅拌釜中，开搅拌使碳酸钙不致沉降；开空压机，控制系统压力恒定

4、，利用压缩空气的压力将滤浆送入板框过滤机过滤，滤液流入烧杯计量。实验毕，系统压力从原料液搅拌釜上的放空阀排出。（二）实验步骤：1. 配制含CaCO335（wt%）的水悬浮液。2. 开启空压机，关闭阀1、阀4、阀5，打开阀3、阀2，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。 3. 正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿。滤布要绷紧，不能起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。4. 等配料槽料液搅拌均匀后，关闭阀3，打开阀5及压力料槽上的排气阀，使料浆自动由配料桶流入压力料槽至其视镜2/3处，关闭阀2、阀5。5. 打开阀4，通压缩空气至压

5、力料槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。6. 调节压力料槽的压力到需要的值（2050kpa）。主要依靠调节压力料槽出口处的压力定值调节阀来控制出口压力恒定，压力料槽的压力由压力表读出。虑各个压力值的分布，从低压过滤开始做实验较好。7. 放置好电子天平，按下电子天平上的“on”开关，打开电子天平，将料液桶放置到电子天平上。做好准备工作，可以开始实验。8. 做压力实验：打开阀6、阀9及阀12、阀13，开始加压过滤。一般可以用一个阀调节不同的三个压力来做实验，具体压力根据操作情况现场决定。9. 手动实验时每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时候作为开始时刻，每次V取0.1

6、0.5kg左右，滤液量可以由电子天平处读出。记录相应的过滤时间及滤液量。每个压力下，测量810个读数即可停止实验。10. 每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆桶内，实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布不要折，应用刷子刷。五、实验数据记录及处理过滤面积：A=0.216 m2 料液温度：t=18 p1=50kPa序号时间/s/s滤液质量M/g滤液量/ml143433003000.0138930960.01389 2104616006000.0138943920.02778 3147439009000.0138930960.04167 423588120012000.0138963360

7、.05556 529964150015000.0138946080.06944 636061180018000.0138943920.08333 742464210021000.0138946080.09722 849167240024000.0138948240.11111 955968270027000.0138948960.12500 1060950300030000.0138936000.13889 1168172330033000.0138951840.15278 1275372360036000.0138951840.16667 1382875390039000.013895400

8、0.18056 1490476420042000.0138954720.19444 1598177450045000.0138955440.20833 16106079480048000.0138956880.22222 17113979510051000.0138956880.23611 18122081540054000.0138958320.25000 19130888570057000.0138963360.26389 20138981600060000.0138958320.27778 21147788630063000.0138963360.29167 22156487660066

9、000.0138962640.30556 23165389690069000.0138964080.31944 24174591720072000.0138965520.33333 25183890750075000.0138964800.34722 26193395780078000.0138968400.36111 27202996810081000.0138969120.37500 28212798840084000.0138970560.38889 292228101870087000.0138972720.40278 302330102900090000.0138973440.416

10、67 对作图得：由图知： 则所以可得P=80kPa时：序号时间/s/s滤液质量M/g滤液量/ml 112123003000.013898640.01389227156006000.0138910800.02778352259009000.0138918000.0416747018120012000.0138912960.05556510636150015000.0138925920.06944613630180018000.0138921600.08333717135210021000.0138925200.09722820736240024000.0138925920.11111924437

11、270027000.0138926640.1251028339300030000.0138928080.138891132441330033000.0138929520.152781236747360036000.0138933840.166671341245390039000.0138932400.180561445846420042000.0138933120.194441550547450045000.0138933840.208331655449480048000.0138935280.222221760450510051000.0138936000.23611186565254005

12、4000.0138937440.251971155570057000.0138939600.263892076655600060000.0138939600.277782182357630063000.0138941040.291672288057660066000.0138941040.305562394060690069000.0138943200.3194424100060720072000.0138943200.3333325106363750075000.0138945360.3472226112764780078000.0138946080.36111271192658100810

13、00.0138946800.37528125967840084000.0138948240.3888929132768870087000.0138948960.4027830139770900090000.0138950400.41667同在50kPa时做图，同理可得，关系式为： P=100kPa时：序号时间/s/s滤液质量M/g滤液量/ml 1773003000.013895040.01389 220136006000.013899360.02778 338189009000.0138912960.04167 45820120012000.0138914400.05556 581231500

14、15000.0138916560.06944 610625180018000.0138918000.08333 713226210021000.0138918720.09722 816129240024000.0138920880.11111 919130270027000.0138921600.12500 1022332300030000.0138923040.13889 1125734330033000.0138924480.15278 1229235360036000.0138925200.16667 1332937390039000.0138926640.18056 143673842

15、0042000.0138927360.19444 1540639450045000.0138928080.20833 1644842480048000.0138930240.22222 1749143510051000.0138930960.23611 1853443540054000.0138930960.25000 1958046570057000.0138933120.26389 2062646600060000.0138933120.27778 2167549630063000.0138935280.29167 2272449660066000.0138935280.30556 237

16、7551690069000.0138936720.31944 2482752720072000.0138937440.33333 2588154750075000.0138938880.34722 2693655780078000.0138939600.36111 2799256810081000.0138940320.37500 28105058840084000.0138941760.38889 29110959870087000.0138942480.40278 30117061900090000.0138943920.41667 同在50kPa时做图，同理可得，关系式为： 将在p=50

17、,80,100kPa时所做的关系图做在一张图标上，可得如下关系图：(2) 滤饼压缩性指数s的求取，将不同压力下测得的K值作lgKlgp曲线，拟合的直线为：则1-s=0.13794 得s=0.86206 2k=-3.89302得k=-1.96451查表可知，典型碳酸钙的压缩指数是0.19，实验值与理论值相差甚远，分析原因可能有：a) 第一次操作不熟练，很多方面没有注意到，实验中的q并不能保证每次都是300g的差值，手动多少会有偏差b) 每组实验做完滤浆的浓度会发生变化，每每进样的浓度会发生变化，并且浓度的不同，会导致滤饼的厚度不同，过滤效果不理想，达不到好的实验结果。六、思考题1，为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？答：开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，使滤液