液液过滤试验河北工程大学化工原理试验.doc

课题名称：化工原理实验
实验名称：恒压过滤实验

学院： 理学院
专业： 应用化学 班级： 1001
同组人员：一组 徐德玉 马兴峰 吴峰 王胜
指导老师： 裴振昭
实验日期： 2023年6月16号

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) 测定过滤常数K、qe、θ；
(4) 了解过滤压力对过滤速率的影响。

二． 实验原理

如图一所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在2-4%左右），用电动搅拌器进行均匀搅拌(浆液不出现旋涡为好)。启动旋涡泵，调节阀门3使压力表5指示在规定值。滤液在计量桶内计量。
过滤、洗涤管路如图二示

三． 重要仪器设备
(1) 旋涡泵: 型号:
(2) 搅拌器: 型号: KDZ-1 ; 功率: 160w 转速: 3200转/分
(3) 过滤板: 规格: 160*180*11（mm）
(4) 滤布：型号 工业用；过滤面积0.0475m2
(5) 计量桶：第一套 长275 mm、宽325mm

四． 操作方法与实验环节
(1) 系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器2。将滤液槽10内浆液搅拌均匀。
(2) 板框过滤机板、框排列顺序为：固定头-非洗涤板-框-洗涤板-框-非洗涤板-可动头。用压紧装置压紧后待用。
(3) 使阀门3处在全开、阀4、6、11处在全关状态。启动旋涡泵12，调节阀门3使压力表5达成规定值。
(4) 待压力表5稳定后，打开过滤入口阀6过滤开始。当计量桶13内见到第一滴液体时按表计时。记录滤液每增长高度20mm时所用的时间。当计量桶13读数为160 mm时停止计时，并立即关闭入口阀6。
(5) 打开阀门3使压力表5指示值下降。启动压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。
(6) 改变压力，从（2）开始反复上述实验。
(7) 每组实验结束后应用洗水管路对滤饼进行洗涤，测定洗涤时间和洗水量。
(8) 实验结束时阀门11接上自来水、阀门4接通下水，关闭阀门3对泵及滤浆进出口管进行冲洗。
操作时应注意的事项：
1) 过滤板与框之间的密封垫应注意放正，过滤板与框的滤液进出口对齐。用摇柄把过滤设备压紧，以免漏液。
2) 计量桶的流液管口应贴桶壁，否则液面波动影响读数。
3) 实验结束时关闭阀门3。用阀门11、4接通自来水对泵及滤浆进出口管进行冲洗。切忌将自来水灌入储料槽中。
4) 电动搅拌器为无级调速。使用时一方面接上系统电源，打开调速器开关，调速钮一定由小到大缓慢调节，切勿反方向调节或调节过快损坏电机。
5) 启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌器。

五． 实验数据记录和解决
已知：
槽规格：S=27.5cm*32.6cm=0.08965m2
过滤面积：A=0.0475m2
△ V=S×H
△ q=△V/A

组别
压强（MPa）
时间t（s）
高度H（mm）
Δq (*10-3m3/m2)

Δθ(s)
Δθ/Δq
第一组
0.155
0
79.0
0
0.004
0
3796.2
30
83.2
7.90
0.012
30
4195.8
60
87.2
15.4
0.019
30
3986.0
90
91.0
22.6
0.026
30
4195.8
120
94.8
29.7
0.033
30
4309.2
150
98.5
36.7

30

第二组
0.20
0
79.5
0
0.008
0
1771.6
30
88.5
16.9
0.023
30
2097.9
60
95.1
29.4
0.037
30
2415.8
90
102.7
43.7
0.050
30
2530.8
120
109
55.5
0.060
30
3188.8
150
114
64.9

30

六． 实验结果
由图可得：
压强=0.155MPa时
斜率=14111 K=1.42*100-4m3/m2
截距=3831.4 qe=0.272 m3/m2
θe = qe * qe /K=519.2(s)

压强=0.20MPa时
斜率=24846 K=8.05*100-5m3/m2
截距=1516.9 qe=0.061m3/m2
θe = qe * qe /K=46.22(s)

两次测得的K、qe、θe均不同，且差异较大。一方面， K不仅与滤浆物性有关，并且与过滤操作压差有关，第一组与第二组的K值不同应当重要是由于压强不同导致的。而qe 由介质决定，与压强无关，由qe的变化可以推断介质阻力发生了变化。

七． 讨论、心得
1、 实验存在一定误差，其中重要是读数偏差产生，由于每次的读书高度差相差太小，且液体不断流入导致液面出现波动，所以读数产生的误差较大。更合理的方法可以适当增大两次读数的时间，使液面高度变化的误差减小。
2、 由于刚开始过滤时，滤饼尚未完全形成，过滤介质不能完全阻挡滤浆中的颗粒，导致浑浊现象，所以在过滤开始时，滤液常有一点混浊；一段时间后，滤饼逐渐形成，基本上可以截留住所有的颗粒，所以滤液又会逐渐变得澄清。
3、 一般来说，第一组实验的第一点Δθ/Δq会偏高。由于我们是从看到计量桶出现第一滴滤液时开始计时，在计量桶上升1cm时停止计时，但是在有液体流出前管道里还会产生少量滤液，而实验中管道里的液体体积产生所需要的时间并没有进入计算，从而导致所得曲线第一点往往有较大偏差。
4、 影响过滤速率的重要因素有过滤压强、过滤介质、过滤面积、仪器阻力、滤饼阻力和滤液物性等。