板框过滤实验报告.doc

实验五 过滤实验
１ 实验目得
１、1 了解板框过滤机得构造、流程与操作方法。
1、2 　测定某一压力下过滤分内工程中得过滤常熟K、ｑe、τe值,增进对过滤理论得理解。
1、３ 测定洗涤速率与最终过滤速率间得关系。
2 实验原理
2、１ 过滤就是以某种多孔物质为介质，在外力得作用下,使悬浮液中得连续相液体通过介质得孔道,分散相固体颗粒被截留在介质上,从而实现固/液分离得操作。液体通过过滤介质与滤饼空隙得流动就是流体经过固定床流动得一种具体情况,但过滤操作中得床层厚度不断增加,在一定压差下,滤液通过床层得速率随过滤时间得延长而减小,即过滤操作不属于定态过程。
在恒压过滤时,由于滤饼得增厚，过滤速率将随过滤时间得增加而降低。对滤饼得洗涤过程,由于滤饼厚度不再增加,压差与速率得关系与固定床相同。
恒压过滤方程:

上式两边除以A2得

2、2 测定K、ｑe、τｅ:
测与一系列得△τ、△q值,然后以△τ/△q为纵坐标，以ｑ为横坐标作图,即可以得到一条斜率为,截距为得直线,则可以算出K、qｅ得值；再以q＝０,τ=0代入式子,便可以求出τe。
2、3 　测定洗涤速率与最终过滤速率
洗涤速率:

最终过滤速率：

３　　实验流程
8 3 9 4 14
× × × 6
13 17
× ×
× 15
× 12 ×
2 11 ×
×
10 16
1 × 18 5 ×

× 7

图1 实验装置流程图
1－空气压缩机;2－配浆槽;３-压力表;4-贮浆罐;5-洗水罐；6-板框压滤机；７－计量桶；8－压缩空气进气阀；９-空气过滤减压阀；10-进浆阀;11、12－压缩空气进口阀;13－进水阀；１4-安全阀;１5－洗水进口阀;16-滤浆进口阀;17-滤液出口阀;１8－滤浆出口阀
4　 实验步骤
4、1 将碳酸镁在储浆槽中加水配制成5、3％得悬浮液作滤浆,并在启动空压机前不停地搅拌,防止固体沉淀;
4、2　 按板、框得钮数为１－２－３－2-1－２-3-2－1得顺序排列号板框过滤机。将滤布复在２号板框两侧,使其表面平整,然后用压紧螺杆压紧板与框;
4、3 　启动空气压缩机,第一次控制压力在0、0６MPa;
4、4 将计量筒放置在滤液出口出,记录液面得初始读数,准备好秒表;
４、5 关闭洗水阀,打开滤液出口阀,开启滤浆进口旋塞,当有滤液连续流出时开始记录时间,计量筒中液面每上升3ｃm记录一次时间。记录时两人用秒表同时间隔记录;
4、6　 当流出得滤液呈细线状流出时,则过滤已完毕，停止计时,关闭进口旋塞;
４、7 关闭进水阀,滤液出口阀,开洗水进口阀进行洗涤。洗水从滤液出口处流出时开始计时，每上升３cm记录一次时间，记录两组数据即可。
4、8 　洗涤完毕后,关闭洗水进口阀等阀门,清洗滤布,重新安装，调节压力在０、16MPa，按上述操作再进行另一次实验。
５ 　数据处理
过滤机类型:板框过滤机
滤框个数:8
滤布种类:帆布
滤框尺寸:170×1７0ｍm
过滤总面积Ｓ=0．19１m2
滤浆名称:碳酸镁悬浮液 　5、1%
温度:26．２摄氏度
表1　0、08MPa 实验原始数据记录表
过滤压力
０、0８
(MPa)
表压
A ＝０.１91ｍ２

序号
Σh(ｍm）
Δh(ｍm)
ΣV(ｍ3）
ΔＶ(m3)
Δτ（s）
q(ｍ3/ｍ2)
1
30
30
0、0007　
0、００0６7５
4、81
0、０0３5３403
２
6０
30
０、00１4
０、0００675
6
0、０0706806
3
９0
30
０、0020
0、00０６7５
8
0、01060209
4
120
30
0、0027　
0、000６75
11、4７
0、014１3６13
5
１50
30
0、0034　
0、000675
1２、59
0、0１7６7０16
6
180
30
０、00４1
０、００06７5
15
0、021２041９
7
21０
30
0、004７　
０、000675
16、０3
０、0247３8２2
８
240
30
０、005４
０、0０0675
17、84
０、0２82722５
9
270
３0
0、0061　
0、000675
17、97
0、03180６28
10
300
３0
0、0068
０、0０067５
19、72
０、0３５340３１
11
3３0
30
0、00７4　
０、0０0675
２1、２9
0、０３8８7435
12
36０
30
0、00８１
0、000675
２４、21
0、04240838
13
３90
30
0、0088
0、000675
2７、０９
0、0４5９42４1
１4
420
３0
0、0095
0、００0675
２7、３4
0、０４947644
15
450
30
0、０１01
0、０00675
３0、78
０、053０104７
１6
4８0
30
０、0108
0、０00675
33、13
0、０565４45
17
５10
30
０、０115
0、0０0675
3６、7２
0、０600７85３
18
５４０
30
0、0１22
0、00067５
39、35
0、０63６１2５７
19
５７0
３0
0、0128　
0、00０６75
43、8２
0、0671466
２0
600
３0
0、013５　
0、00067５
４9、94
０、0706８063
序号
洗水量
（ｍl)
洗涤时间
（ｓ)

１
675

6２、46

2
675

88、56

表2 0、１６ＭPa得实验原始数据记录表
过滤压力
０、16
(MPa)
(表压）
A ＝０.1９1m2

序号
Σh(ｍm)
Δh（mm)
ΣＶ（m3)
ΔＶ(ｍ３)
q(m3／ｍ２)
Δτ（s)
１
30
30
0、0007
0、０00６７5
0、00353４０31
6、15
2
60
3０
0、０0１4
0、0006７５
0、007068063
6、66
3
90
3０
0、00２0　
0、000６75
0、0106０209４
7、８1
4
120
3０
0、002７
0、000675
0、01４1３6１26
7、１３
5
１50
30
0、0034　
０、00067５
0、0１7670157
８、28
６
180
3０
0、0041
0、0００675
0、021204188
8、３４
7
2１０
3０
0、0０47
0、０00675
0、02473822
14、０３
8
240
30
０、0054
0、００0６75
0、

9
27０
30
0、006１
0、０006７5
0、
、2２
10
3００
30
0、０06８
０、000６75
０、
、68
11
3３0
3０
0、0074　
0、００067５
０、
、7２
１2
36０
３０
0、008１　
0、00067５
０、
、25
13
3９0
3０
0、０088　
0、000675
0、
、56
14
4２0
30
０、0095　
０、000675
０、０４9476４4
１７、43
1５
450
30
0、0101
０、000６75
0、
、56
16
4８0
３0
0、0１08　
0、０００675
0、
、６6
17
510
30
０、０１1５
０、00０675
0、
、91
18
540
30
0、0122
0、００0675
0、
、47
1９
570
30
0、0128
0、0０067５
0、
、53
20
６00
３0
0、０1３5
０、０00675
０、
、69
21
6３0
3０
０、014２
０、000６75
０、07421466
2９、0９
2２
660
３０
0、０149
0、0006７5
0、
、75
洗水量
(mｌ)
洗涤时间
(ｓ)

６７5

84、35

６7５

９６、03

表3　数据整理表
0、08
(MＰa)
表压
0、16
(MPa）

q(m3／m2)
Δｑ(m３/m2)
Δτ／Δq（s/m)
q(ｍ3/ｍ2)
Δq(m3/m2)
Δτ/Δq(s/m)
0、00353403
0、
61、05185２
０、003534０31
0、
40、22２２22
0、00706８06
0、
９7、77７７78
0、0０706８０63
０、
84、５3333３
０、01０6０２09
0、
6３、７03704
０、0１0６02094
0、
0９、9４0７４１
０、0１4１３６13
0、
45、５８51８５
0、0１41３6１26
0、
17、52５926
0、017６7016
0、
62、503７04
0、0１7６701５７
0、
４２、933333
0、02120４1９
0、
44、４44444
0、０２12０４1８８
0、
59、９11１11
０、024７３8２2
0、
３5、896２96
0、024738２2
0、
69、97037
0、02８27２25
０、
48、0592５9
0、028272２51
0、
１2、５92５93
0、０31806２８
0、
８4、844４44
０、０３1８０6283
0、
06、6９629６
0、０35340３1
0、
８0、０2963
０、03534０３14
０、
5３、896296
0、0３8８7435
0、
24、281４81
0、03８874３46
0、
48、17７77８
0、042４0838
0、
5０、5333３3
０、04240８3７7
0、
81、111111
０、04594２41
0、
6５、466667
0、0４５９4240８
0、
５１、7925９3
0、049４７644
0、
36、207４07
0、04947６44
0、
32、0４4444
０、053０１047
0、
09、6
0、0５3０104７1
0、
１７、718５1９
0、05６５４45
０、
74、56296３
０、05６544５03
0、
28、97７778
0、060０７8５3
0、
3９０、４
0、0６007853４
０、
16、755556
0、063６1257
０、
１３4、５９2５9

(

(注意:表中得点已经经过筛选；其中0、０8MPa删去最后两点,0、1６MPa删去最后5点)

y = 153481x + 653、22
R
2
= 0、984
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
-0、01
0
0、01
0、02
0、03
0、04
0、05
0、06
0、07

ｑ（ｍ3/m2)
图2 　０、08MPa下过滤图

q(m3/m２）
图3　　0、１6MPa下过滤图
表3 数据计算结果表
过滤压力
０、0８ＭPａ
0、16ＭPａ
K(m２/s）
1、30309×10-5
２、392×10－5
qe(ｍ３/m２)
4、26×1０
0、０１４26
τe(s)
1、39
8、501

1、66０5×10－5
2、4８4×１0-5

9、271×1０-6
7、５16×10-6

0、5５5
0、３０26
计算过程举例:

６ 　结果讨论
(1)从表1、图2得数据可以瞧出，在同一压力得恒压过滤中,得到相同滤液量得时间间隔随过滤得进行而不断增加;又从表2、图3数据中得出,同一压力下，△τ/△q随过滤时间得增加而增大。表明了过滤速度dｑ／dτ随过滤时间得增加而降低。这就是由于在恒压过滤过程中,由于过滤压力与过滤介质阻力都不变,影响过滤速度得主要因素就是滤饼阻力。滤饼会随着过滤得进行而增厚,从而使滤饼阻力得不断增加,最终导致了过滤速度随过滤时间得降低。
(2)从表1、表2得数据可以得出，不同得过滤压力下,得到同体积滤液量得过滤时间不相同,而且，过滤压力较大其过滤相同滤液量得时间较小，也就就是其过滤速率较大。从图2与图3得比较中也可以发现,图3直线得倾斜要比图2直线得倾斜度要小。表明了过滤速率随过滤推动力得增加而增加。过滤推动力就是影响过滤速率得因素之一。两次实验得过滤介质均为碳酸镁悬浮液，单位厚度滤饼层得阻力可以瞧作为恒定,两次实验滤饼阻力得增加速率可以瞧作相等,即两次实验只改变了过滤压力这一因素。所以得出过滤压力越大,过滤速率也会越大。
（3) 但就是在数据计算表中，０、0８ＭPa得洗涤速度大于0、16MPa得洗涤速度,与理论有所不同,造成这样得原因可能就是在实验测量得时候，压力不能保持在误差得范围之内，即在实验得过程中，压力摆动太大,而造成引入过大得误差,这样使得所得得数据有明显得波动性，以及会出现不符合实际得结果。
　 虽然在处理数据得时候已经将部分偏离太大得点除去，但仍然造成对实验得结果以及讨论得影响。
(４)从表3数据可知,两次实验所测得得洗涤速率与最终过滤速率得比值分别为0、555与0、3026。理论上,当洗涤时与过滤时得压力相同时,洗涤速率应为最终过滤速率得1/4,所以本实验所得数据存在较大误差。误差分别为54、９5％以及１7、3８%　 主要原因就是实验过程中由于在后面所得得数据已经开始不在线性范围之内,而处理数据得时候并没有很精细地将这些点排除,从而导致所得得数据误差很大, 当然误差原因还可能有另外两方面:①人为操作不当。除讨论(3）提到得操作不当之外,还有在板框安装时,滤布没有扯平,板框没有压紧，而且操作时对过滤终了时间得判定也有一定得难度；②仪器本身缺陷。板框过滤机得其中一个缺点便就是滤饼洗涤慢、不均匀,这将会影响洗涤速率得计算结果。另外,滤布磨损严重也就是一个重要得原因。
7 思考题
（1) 影响过滤速率得因素有哪些?
答:影响过滤速率得因素有:过滤推动力、过滤阻力。过滤速率与两者得关系为：　　,由此可得，影响过滤得因素有　A过滤面积 ｓ压缩指数　a比表面积 v单位滤液所得体积　 ε空隙率 ΔP两边压差。
（2)△q取大些好还就是取小些好？同一次实验,△q取得值不同，得出得Ｋ、ｑe值会否不同?
答:△ｑ取得大,则实验数据得精确性便会相对较低;若取得小,则容易引起误差。所以应通过实验测出最适得△q取值。△ｑ取得值不同,所画得△τ/△q-ｑ直线得取点并不一样,即所画得得直线不一样,所以得出得K、qe值不同。
(３)过滤压力增大一倍,得到同一滤液量得时间就是否会减半？为什么?
答:过滤压力增大一倍时,要得到统一滤液量得时间理论上会减半。但就是考虑到滤饼得可压缩性,还有过滤系统在实验过程之中得管路阻力，以及操作时候得带入得误差,实际上很难做到,过滤时间减半。