Фільтраційні методи розділення суспензій та газових середовищ.

Фільтруванням називають процес розділення суспензій за допомогою фільтрувальних пористих перегородок, які пропускають рідину, але затриму­ють тверді частинки. Фільтрування здійснюють у спеціальних апаратах – фільтрах.

Схему фільтра являє собою посудину 1, розділену на дві частини фільтрувальною перегородкою 2. Суспензія подається у верхню частину фільтра. По обидва боки фільтрувальної перегородки створюється різниця тисків, під дією якої рідина проходить через перегородку, а тверді частинки затримуються на її поверхні. Отже, суспензія розділяється на чистий фільтрат і вологий осад.

У разі необхідності осад промивається водою або іншою рідиною, після чого продувається повітрям з метою його висушування. Тверді частинки дуже в’язких і слабко концентрованих тонкодисперсних суспензій можуть проникати в пори фільтрувальної перегородки і затримуватися там, не утворюючи осаду. Такий процес називають фільтруванням із закупорюванням пор. Можливий також проміжний вид фільтрування, коли тверді частинки проникають у пори фільтрувальної перегородки і утворюють на її поверхні шар осаду. Для запобігання або уповільнення закупорювання пор використовують допоміжні речовини (діатоміт, перліт, азбест, целюлозу тощо), які додають у суспензію (приблизно 1 % від маси суспензії), або наносять на фільтрувальну перегородку завтовшки до 50 мм. Принцип дії таких матеріалів полягає в тому, що вони над порами утворюють невеликі склепіння, які пропускають рідину і затримують інші тверді частинки. Допоміжні речовини природного походження попередньо спеціально обробляють (нагрівають, подрібнюють, класифікують тощо)

У промисловості фільтрування зазвичай здійснюють за такої різниці тисків:

– під вакуумом                                           

–  Па;

– під тиском стиснутого повітря не більшим ніж  Па;

– під час подавання поршневим або відцентровим насосом до  Па і більшим;

– за гідростатичного тиску шару суспензії до  Па.

Швидкість фільтрування. Швидкістю фільтрування W називають кількість фільтрату V, яка проходить через одиницю поверхні фільтра S за одиницю часу τ.

Враховуючи, що під час фільтрування швидкість процесу в кожний конкретний момент часу прямо пропорційна до різниці тисків і обернено пропорційна до в’язкості рідкої фази, до загального гідравлічного опору шару осаду і до фільтрувальної перегородки, які з часом змінюються, змінну швидкість фільтрування виражають у диференціальній формі:

w=(d*V)/(S*dt)  

Для здійснення процесу фільтрування з утворенням осаду використову­ють як періодично, так і безперервно діючі фільтри. Для проведення фільтру­вання із закупорюванням пор використовують фільтри періодичної дії. На фільтрах періо­дичної дії здійснюють будь-який режим фільтрування, а на фільтрах неперервної дії – практично тільки режим фільтрування за постійної різниці тисків.

До фільтрів періодичної дії належать ємнісні, листові, патронні фільтри та фільтрпреси.

Фільтри неперервної дії – це барабанні, дискові, стрічкові, тарілкові та карусельні.