ГЛАВНАЯНОВОСТИГОСТЕВАЯ КНИГАУСЛУГИ И ЦЕНЫКОНТАКТЫБИБЛИОТЕКА
 
  Вернуться назад

Библиотека

Все документы предоставляются в формате *.pdf, *.djvu

  Скачать PDF-reader
  Скачать DJVU-reader

Механизм улавливания частиц

прямая фильтрация
Механизм улавливания частиц - прямая фильтрация или просеивание
формирование кека
Механизм улавливания частиц - формирование кека

Фильтрация гелеобразных частиц

через мембранный фильтр
Фильтрация гелеобразных частиц через фильтровальную перегородку поверхностного типа
через глубинный фильтр
Фильтрация гелеобразных частиц через фильтровальную перегородку глубинного типа

СТАТЬИ

Фильтрование. Микрофильтрация.
(автор: Ген.директор компании "МИРОВЫЕ ВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" - С.В.Черкасов)

«…фильтрация как метод очистки различного
рода жидкостей используется человеком с давних времен…»
Академик Г.А.Флеров

1. Механизм микрофильтрации
2. Свойства частиц, влияющие на процесс фильтрации
3. Свойства жидкости, влияющие на процесс фильтрации
4. Свойства фильтрующей перегородки, влияющие на процесс фильтрации
5. Типы пористых фильтрующих перегородок
     5.1. Сеточные или ситчатые фильтрующие перегородки
     5.2. Глубинные фильтрующие перегородки
     5.3 Мембранные фильтрующие перегородки
6. Требования, предъявляемые к полимерным мембранам
7. Полимеры для изготовления мембран
8. Проектирование мембранных установок и выбор аппаратурного оформления процесса микрофильтрации
9. Фильтродержатели
     9.1. Шприцевые фильтродержатели
     9.2. Капсульные фильтродержатели
     9.3. Вакуумные фильтродержатели
     9.4. Фильтродержатели дисковых мембран для работы под давлением
10. Патронные фильтрующие элементы (картриджи)
     10.1. Фильтрующие элементы из негибких материалов
     10.1.1. Металлокерамические фильтры
     10.1.2. Керамические фильтры
     10.1.3. Пенокерамические фильтры
     10.1.4. Фильтры из жестких полимерных материалов
       Фильтрующие элементы из вспененных полимеров
       Фильтрующие элементы из волокнообразующих полимеров
     10.2. Фильтрующие элементы из гибких материалов
     10.2.1. Фильтрующие элементы из металлической или полимерной сетки
     10.2.2. Фильтрующие элементы из горфированных фильтровальных материалов

Введение

     С тех пор, как древние Египтяне изобрели бумагу, люди стали фильтровать разнообразные жидкости, чтобы очистить их, и/или вернуть ценные материалы в виде осадка. В данной статье речь пойдет не о фильтровании в его классическом понимании, а о микрофильтрации,  позволяющей осуществить ряд новых решений в технологических процессах тонкой и сверхтонкой очистки жидкостей от механических, коллоидных и микробиологических примесей. 
    Мембранная фильтрация (микрофильтрация) в той или иной мере используется человечеством уже более 120 лет. Но ее широкое развитие началось с момента появления мембран для стерилизации лекарственных препаратов и начала крупномасштабного производства растворов парентерального введения. Мембраны, первоначально разработанные для фармацевтики,  в настоящее время нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. Ведь получение ультрачистой воды для микроэлектроники, медицины и фармацевтики не может обойтись без применения мембранных фильтров. В настоящее время процесс микрофильтрации широко используется для того, чтобы улучшить качество производимой продукции, защитить дорогостоящее оборудование и очистить сточные воды. Даже в бытовых фильтрах устанавливаются мембранные фильтры.
    Отдельным объектом для внедрения мембранной фильтрации является очистка воздуха, различных газов и газовых смесей.
    Микрофильтрация – это процесс отделения из фильтруемой среды крупных коллоидных частиц или взвешенных микрочастиц размером 0,02–25 мкм. Мембраны для микрофильтрации обычно имеют изотропную структуру. Они обладают высокой производительностью, особенно в начальный период эксплуатации. Микрофильтрацию, как правило, осуществляют при небольших перепадах давлениях (до 0,2 МПа) на мембране (или мембранном элементе) во избежание значительных деформаций, которым подвержены мембраны (или мембранный элемент) при приложении на них нагрузки извне.
    Как правило, процесс микрофильтрации осуществляется в 2 стадии:

  • предфильтрация, т.е. одностадийная или многостадийная очистка на фильтрующих элементах глубинного и/или поверхностного типа;
  • микрофильтрация на мембранах или мембранных элементах.

    Фильтры, входящие в состав установки микрофильтрационной очистки, располагаются последовательно (каскадные установки очистки). Каждый фильтр, установленный в каскаде, отвечает за удаление из очищаемой среды определенного набора примесей. 
    На первый взгляд микрофильтрация кажется достаточно простым процессом. Ведь, в самом деле: «грязная» жидкость проходит через фильтр и становится «чистой». Такой подход к микрофильтрации – большое заблуждение. Образ наших мыслей, как правило, должен определяться выбором между тем, что в том или ином процессе нас интересует больше: извлечение как можно большего количества частиц, которые могут помещать нам в дальнейшем или же стерилизующая фильтрация, при которой должны быть удалены все частицы и микробиологические примеси, чтобы получить конечный продукт.

1. Механизм микрофильтрации

    Механизм микрофильтрации достаточно сложен и включает в себя захват механических частиц фильтрующей перегородкой за счет инерционных столкновений, адгезии и суффозии частиц, а также адсорбции.
    В общем, этот механизм можно описать следующим образом: жидкость, содержащая частицы, при прохождении через мембрану образует сложную проточную систему. Через мембрану, т.е. поры мембраны как через сито, поток жидкости дробится на маленькие струи. Первыми в этот процесс естественно вовлекаются поры большего диаметра, затем средние и после достижения на мембране определенного перепада давления начинается движение жидкости и через мелкие поры. Взвешенные в жидкости частицы движутся в ее потоке по инерции. Если их размер меньше размера поры мембраны, то они проходят сквозь нее и становятся частью фильтрата. Остальные частицы либо остаются на поверхности мембраны, либо задерживаются внутри ее матрицы.
    При этом вполне понятно, то, что на поверхности мембраны удерживаются частицы размеры, которых больше размера пор. Но мембраной извлекаются и частицы, размеры которых меньше размера пор. За счет чего это происходит? Вот здесь и вступают в силу те явления, которые позволяют осуществить захват механических частиц фильтрующей перегородкой (мембраной), а именно:
        1. Инерционное столкновение – результат соударения частицы с барьером в виде фильтрационной перегородки, которая ограничивает дальнейшее продвижение частицы в потоке. Захват частицы фильтрующей перегородкой в этом случае происходит тогда, когда габаритные размеры частицы превышают размер пор (отверстий в фильтрующей перегородке), или когда, частица попадает на ту поверхность перегородки, которая в данном месте не имеет поры.
        2.  Адгезия – процесс «прилипания», «приклеивания» одной частицы к другой. Осуществление этого процесса во многом зависит от природы «склеивающихся» частиц,  их сродства и электростатического заряда.
        3. Суффозия – процесс уноса механических примесей из слоя какого-либо материала (в нашем случае из слоя фильтрующего материала).
        4. Процесс адсорбции, как правило, протекает в том случае, когда механические частицы приобретают отрицательный заряд при прохождении фильтруемой среды через фильтрующую перегородку. За счет наведенного отрицательного заряда частицы прикрепляются к любой нейтральной поверхности, которой может служить как фильтрующая перегородка, так и стенки оборудования, трубопроводов и т.д. немаловажную роль при задержке частиц наряду с адсорбцией играют капиллярные явления.
        5. Определенную роль в процессе микрофильтрации играет так называемый побочный поток, т.е. поток жидкости, который возникает в глубине мембраны и направлен параллельно поверхности мембраны или же перпендикулярно направлению основного потока. Данное явление обусловлено возникновением перепада давления и разностью краевых углов смачивания на соседних участках матрицы мембраны. Наиболее отчетливо побочный поток проявляется в глубинных фильтрах, остается значительным, хотя в меньшей степени, в микропористых мембранах с сетчатой структурой и фактически отсутствует в трековых мембранах. Впрочем, различия в процессах фильтрации на указанных видах фильтрующих мембранных перегородок мы разберем позже.
    В итоге процессы, протекающие на фильтрующих перегородках, зависят от свойств задерживаемых частиц, свойств фильтруемой жидкости и свойств фильтрующей перегородки. Рассмотрим подробнее эти свойства.


   Создание сайта: студия «Unstandard»
   Дизайн: С.Черкасов, комп.поддержка: Н.Ксенофонтов

наверх