2.4. Фильтрование

Сущность процесса и методы фильтрования. Процесс фильт­рования заключается в выделении дисперсной фазы из гетеро­генной системы за счет пропускания ее через пористую (фильт­рующую) перегородку (рис. 11).

При прохождении жидкой системы через фильтрующую пе­регородку возможны три основных случая. Случай 1 – осадок не попадает в поры перегородки. В этом случае процесс назы­вают фильтрованием с образованием осадка. Случай 2 – ча­стицы дисперсной системы проникают в поры перегородки и за­купоривают поры, не образуя осадка. В этом случае имеет ме­сто фильтрование с закупориванием пор. Случай 3 – проме­жуточный вид фильтрования, когда частицы образуют осадок и проникают в поры.

Даже элементарный процесс фильтрования, который изобра­жен на упрощенной схеме (рис. 11), может происходить только при условии, когда имеет место разность давлений жидкости над перегородкой и под ней.

В фильтрах, имеющих промышленное значение, разность дав­лений может создаваться разными способами (рис. 12). Пер­вый из них заключается в том, что над жидкостью при фильт­ровании создают избыточное давление за счет подачи сжатого воздуха (рис. 12, а). При втором способе под фильтрующей перегородкой создается разрежение (рис. 12, б). При обоих этих способах фильтрование происходит при постоянной разно­сти давлений.

Рис. 11. Схема фильтрования:

1 – резервуар; 2 – исходная си­стема; 3 – оса­док;

4 – филь­трующая перего­родка; 5 – филь­трат

Гетерогенную систему в фильтр можно подавать насосом. Если насос обеспечивает постоянную производитель­ность, то процесс называют фильтрованием при постоянной ско­рости. Если жидкость подают насосом, который из-за увеличе­ния сопротивления под действием осадка или забитой перего­родки работает с меньшей производительностью, то подобный процесс называют фильтрованием при переменных значениях давления и скорости.

Рис. 12. Схема фильтрования при постоянном давлении:

а – при избыточном давлении; б – под вакуумом: 1 – патрубок для входа

ис­ходной системы; 2 – исходная система; 3 – осадок; 4 – фильтрующая

перего­родка; 5 – фильтрат; 6 – патрубок для выхода фильтрата;

7 – патрубок к ваку­умному насосу; 8 – патрубок для по­дачи сжатого воздуха

Подразделяют процесс фильтрования также по типу полу­чаемого осадка. В пищевой промышленности и общественном питании в зависимости от фильтруемых жидкостей осадки могут быть сжимаемыми и несжимаемыми. В соответствии с этим процессы называют: фильтрование со сжимаемым осадком и фильтрование с несжимаемым осадком.

Подразделяют процессы фильтрования также в зависимости от взаимного направления действия силы тяжести и движения жидкости в фильтрах.

Основные виды фильтров. Основные типы фильтров рассмотрены ранее (см. рис. 12). Фильтры, схемы которых приведены на этих рисунках, получили название нутч-фильтров.

В настоящее время известно много различных аппаратов для фильтрования. Большое промышленное распространение полу­чили так называемые фильтры-прессы. Известно несколько их разновидностей, которые отличаются друг от друга конструк­тивными особенностями. Однако принцип действия их одинаков. Для уяснения принципа действия фильтра-пресса рассмотрим схему его работы (рис 13). Жидкость, подлежащая филь­трованию, движется по каналу и через специальные отверстия в перегородках поступает в фильтровальные камеры. Фильтрующая перегородка по­ложена на ребристые рамы. Фильтрат проходит через пе­регородку и попадает между ребер в полость рам, откуда через отверстия в нижней перегородке отводится в общий сбор­ник. На рисунке представлен режим фильтрования. Если через канал фильтрата подавать промывную жидкость и собирать ее наверху, то при этом будет происходить промывка фильтров.

Рис. 13. Схема фильтра-пресса:

1 – фильтрующая перегородка; 2 – ребра рамы