ГЛАВНАЯНОВОСТИГОСТЕВАЯ КНИГАУСЛУГИ И ЦЕНЫКОНТАКТЫБИБЛИОТЕКА
 
  Вернуться назад

Библиотека

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

  Скачать PDF-reader
  Скачать DJVU-reader

Фильтрование. Микрофильтрация

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

10.2. Фильтрующие элементы из гибких материалов

     Повсеместному использованию гибких фильтрующих перегородок для изготовления фильтрующих элементов различного назначения способствует возможность широкого выбора конструкций этих элементов с развитой фильтрующей поверхностью, имеющих разнообразную компоновку, чего нельзя достичь при применении негибких фильтрующих материалов.
     В зависимости от типа используемого материала фильтрующей перегородки эти фильтрующие элементы могут быть:

  • сетчатыми из металлической или полимерной сетки;
  • гофрированными из фильтровальных картона, бумаги, пористых полимеров;
  • мембранными из полимерных микрофильтрационных мембран.

10.2.1. Фильтрующие элементы из металлической или полимерной сетки

гладкий цилиндрический сетчатый фильтрующий элемент     Свое рассмотрение этой группы фильтрующих элементов начнем с сетчатых (ситчатых) фильтрующих элементов, т.е. картриджей, изготовленных из различного рода сеток.
     Фильтрующие элементы из металлических и неметаллических сеток выполняют цилиндрическими или коническими с гладкой боковой поверхностью и гофрированными в продольном и поперечном направлениях, а также тарельчатыми, дисковыми, и т.д. Кроме того, некоторые сетчатые фильтры элементы имеют фильтрующий элемент в виде плоской или овальной перегородки. Тонкость фильтрования сетчатых фильтрующих элементов зависит от размеров ячеек сеток.
поверхность гладкого цилиндрического сетчатого фильтрующего элемента     Сетчатые цилиндрические или конические фильтрующие элементы изготавливают в виде перфорированного каркаса соответствующей формы, на который опирается сетка.  Преимуществом этих элементов является простота устройства, легкость регенерации и возможность механизации очистки поверхности фильтрующей перегородки без разборки фильтра. К недостаткам указанной конструкции следует отнести значительные габаритные размеры и массу фильтрующего элемента, а также его недостаточную механическая прочность при высоких перепадах давления. Такие фильтрующие элементы находят применение в фильтрах довольно грубой очистки жидкостей в стационарных условиях, когда габаритные размеры фильтра и его масса не играют существенной роли. Примерами таких элементов могут служить фильтрующие элементы серии СНК, а также фильтрующие элементы, которые устанавливаются в хорошо известных самопромывных фильтрах фирмы Honeywell.
     Коническую форму сетчатых фильтрующих элементов часто применяют при изготовлении самопромывных фильтров для изокинетической фильтрации.

     Сетчатые тарельчатые фильтрующие элементы выполняют в виде плоских дисков – диафрагм из сетки с отверстием 

тарельчатый и дисковый сетчатый фильтрующий элемент

в центральной части, завальцованных по краям в два кольца П-образного сечения, которые образуют наружный и внутренний обода диска. По сравнению с цилиндрическими элементами, имеющими гладкую поверхность, тарельчатые элементы обладают меньшей металлоемкостью при большей поверхности фильтрования. Однако их габаритные размеры и масса все же достаточно велики. Эти элементы хорошо поддаются очистке, но требуют при этом демонтажа из корпуса фильтра. 

Гофрированный цилиндрический сетчатый фильтрующий элемент с продольными гофрами     Сетчатые дисковые фильтрующие элементы представляют собой диски чечевицеобразной формы с двумя коническими поверхностями из сетки, края которой завальцованы в прорези наружного и внутренних торцевых колец. Для увеличения прочности конструкции сетку укладывают, как правило, на двухсторонний каркас, образованный распорной гофрированной диафрагмой с отверстиями для отвода фильтрата из полости фильтрующего элемента. Преимуществами дисковых фильтрующих элементов являются: их сравнительно малые размеры, технологичность изготовления, легкость замены элементов при ремонте. К недостаткам относится трудоемкость очистки элементов от загрязнений, поскольку эта операция требует полной разборки фильтрующего секционного пакета.
Гофрированный цилиндрический сетчатый фильтрующий элемент с продольными гофрами     Широкое распространение для очистки различных жидкостей получили сетчатые гофрированные фильтрующие элементы, имеющие большую поверхность фильтрования при ограниченных габаритных размерах и массе. Наибольшее распространение нашли фильтрующие элементы с продольными гофрами, т.е. расположенные вдоль оси фильтрующего элемента. Различаются эти фильтрующие элементы, главным образом, по устройству внутреннего каркаса (опорной дренажной трубке), к качестве которого могут служить: либо перфорированный цилиндр, либо опорная пружина, либо сварная решетка или отдельные поддерживающие кольца и, наконец, при использовании жесткой сетки гофрированный фильтрующий элемент может быть выполнен и без каркаса. Кроме того различаются сетчатые фильтрующие элементы с наружным защитным кожухом в виде перфорированного цилиндра, обечайки сварных полос или сетки, а также без кожуха. Наиболее типичными представителями сетчатых фильтрующих элементов с поперечными гофрами, изготовленных из металлической сетки, являются фильтроэлементы серии ЭПНС и SupaMesh. Примером фильтрующих элементов, у которых в качестве фильтрующей перегородки используется гофрированная полимерная (полипропиленовая) сетка могут служить сетчатые картриджи для воды серии QUARTZ (фирма International Drops Srl., Италия). Технологические особенности изготовления гофрированных фильтрующих элементов с поперечными гофрами мы рассмотрим чуть позже.
     Реже при фильтровании жидкостей применяют сетчатые фильтрующие элементы с поперечными гофрами. Это обусловлено двумя причинами: первая – сложность их изготовления, а вторая – трудность удаления осадков из поперечных гофр.
     Как мы уже указывали, эффективность удержания микрочастиц на поверхности сеток невелика и достигает всего лишь 70%. Однако сетчатые фильтроэлементы достаточно широко используют, поскольку они обладают высокой механической прочностью и способностью легкого удаления накопившихся загрязнений с фильтрующей поверхности за счет обратной промывки.

10.2.2. Фильтрующие элементы из горфированных фильтровальных материалов

     Эти фильтрующие перегородки, как мы уже отмечали, будут относиться к глубинным. Для увеличения поверхности фильтрования фильтрующие элементы из картона, бумаги или листовых полимерных материалов (полипропилена, полиэстера и пр.) изготавливают, как правило, гофрированными. При этом они могут иметь вертикальные гофры (лучи или зубья), горизонтальные или наклонные гофры (складки), а также кольцевые гофры (спирали).
     Наибольшее распространение для очистки различных жидкостей получили звездообразные фильтрующие элементы, имеющие форму цилиндра с вертикальными гофрами в виде расходящихся лучей, расположенных параллельно оси элемента. Их конструкция принципиально не отличается от той, которую мы уже обсуждали при рассмотрении сетчатых фильтроэлементов.
     Исключением является то, что в качестве гофрированного пакета в этом случае используют не сетку, а перечисленные выше материалы или фильтрующий пакет из них. При этом эти фильтры как-бы приобретают свойства, характерные для поверхностных (за счет развитой поверхности фильтрующей перегородки), а эффективность удержания микрочастиц приближается к 95%, что достаточно близко к эффективности, которую имеют глубинные фильтры. Однако такие фильтры имеют гораздо большую производительность и грязеёмкость по сравнению с глубинными элементами.      Поэтому такие элементы широко применяют в качестве предфильтров для мембранных элементов. Гофрированные элементы имеют внутри опорный каркас, предотвращающий «слипание» гофров под воздействием давления. В качестве опорного каркаса могут служить: крепированная бумага, полимерная сетка, фильтр-картон и т.д.
     Примерами фильтрующих элементов, изготовленных из гофрированных листовых полимеров, являются:

  • фильтрующие элементы серий 801 и 901, изготовленные из нетканного полиэстера;
  • фильтрующие элементы серии АРР, изготовленные из нетканного полипропилена;
  • фильтрующие элементы серий SupaPleat Plus, SupaPore *PG на основе полотна из полипропиленового волокна или микростекловолокна;
  • фильтрующие элементы серии SupaPore Halar, изготовленные на основе полотна из нетканного политетрафторэтилена;
  • фильтрующие элементы серии ЭПВ из стекловолокна, целлюлозы или нетканного полипропилена.

     Многообразие ассортимента таких фильтрующих элементов дополнительно обусловлено и простотой процесса их изготовления, в котором все операции могут быть максимально автоматизированы.
     Коротко остановимся на других вариантах гофрирования, которые используют при  изготовлении фильтрующих элементов этого типа (см. рисунок). Так, разновидностью гофрированных звездообразных фильтрующих элементов являются зубчатые фильтроэлементы (б), у которых гофры располагаются не в виде расходящихся лучей, а выполнены параллельно друг другу. В технологическом плане их изготовление гораздо сложнее, поскольку гофры имеют разную высоту.
     В ряде случаев для предотвращения слипания фильтрующей перегородки гофрам придают зигзагообразную форму (в). Такие элементы называют шевронно-лучевыми фильтрующими элементами. Эта конструкционная особенность гофрирования фильтрующей поверхности элементов не только увеличивает фильтрующую поверхность, но и улучшает прочностные характеристики фильтра. Правда, изготовление шевронно-лучевых фильтрующих элементов сопряжено с технологическими трудностями и резко удорожает их стоимость, поэтому широкого применения они не нашли.
Из бумажных фильтрующих элементов с горизонтальными гофрами, т.е. расположенными перпендикулярно оси элемента, простейшим является поперечно-гофрированный фильтрующий элемент, выполненный в виде гармошки (г). Более сложную конструкцию имеют фильтрующие элементы поперечно-складчатого типа с горизонтальными гофрами, поверхность которого выполнена в виде многоступенчатой гармошки (д). В фильтрующих элементах спирально-складчатого типа вместо прямого расположения гофров, сложенных в многоступенчатую гармошку, применяется спиральное размещение (е).
     Ряд фильтрующих элементов, которые, как правило, изготавливаются из бумаги, имеют наклонные гофры. К ним относятся винтообразные фильтрующие элементы (ж), для изготовления которых цилиндрический бумажный рукав надевают на специальную червячную оправку. После складывания поверхность фильтрующего элемента имеет большое количество весьма мелких гофров, которые придают ему необходимую жесткость, поэтому ему не требуется дополнительный опорный каркас. Винтообразные фильтрующие элементы обладают высокой удельной фильтрующей поверхностью, просты в изготовлении и имеют низкую себестоимость. Другой разновидностью винтообразных фильтрующих элементов являются спирально-ступенчатые фильтрующие элементы (з). Их изготавливают также из рукава за исключением того, что в процессе изготовления соседние сечения рукава, отстоящие одно от другого на расстоянии одного диаметра, поворачивают в горизонтальной плоскости на угол 60о или 90о. Эти элементы более трудоемки в изготовлении, чем винтообразные и особыми преимуществами по сравнению с ними не имеют. Но главным препятствием для широкого использования этих элементов в промышленных масштабах является необходимость производства исходных фильтрующих материалов в виде рукава или чулка, а они чаще всего выпускаются в виде листов.
     В целом на настоящий момент серийно и в больших объемах выпускают гофрированные фильтрующие элементы, имеющие форму цилиндра с вертикальными гофрами в виде расходящихся лучей, расположенных параллельно оси элемента.


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

наверх