124718 (690129), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В производственных условиях фильтровальная бумага применяется непосредственно в качестве фильтровальной перегородки или в сочетании с другими перегородками, например со стеклянной тканью, которую, как сказано выше, она защищает от повреждения при удалении осадка.
Резиновые перегородки изготовляют в виде листов различной толщины, имеющих 180—1000 отверстий размером 0,1— 0,3 мм на 1 см2 поверхности. Они устойчивы при разделении суспензий до температуры 90° С [190].
Гладкая поверхность резиновых листов позволяет отделять от них слои осадка меньшей толщины по сравнению с теми, которые удается отделить от поверхности хлопчатобумажных и шерстяных тканей. Отверстия таких листов не закупориваются твердыми частицами и легко очищаются. При наличии в суспензии тонкодисперсных твердых частиц и необходимости получить чистый фильтрат перфорированные резиновые листы следует покрывать слоем вспомогательного вещества.
Ткани из синтетических материалов [5, 7, 192,364, 453]. Применяемые в настоящее время ткани из синтетических материалов по своим свойствам во многих отношениях превосходят рассмотренные выше ткани из волокон растительного и животного происхождения. Большим преимуществом указанных тканей является сочетание в них высокой механической прочности с термической (кроме некоторых тканей) и химической стойкостью, а также устойчивость к действию микроорганизмов; эти ткани не обнаруживают усадки при соприкосновении с жидкостями.
Следует отметить, что некоторые характеристики тканей из синтетических материалов, например, допустимые температурные пределы использования, отчасти зависят от особенностей процесса их получения и потому не могут считаться строго определенными.
Поливинилхлоридные ткани. Для волокон из поливинилхлорида характерна высокая устойчивость к действию кислот, солей, минеральных масел и микроорганизмов. Под влиянием окислителей и концентрированных растворов щелочей подивинилхлорид разрушается. Применение поливинилхлоридных тканей ограничено сравнительно низкой теплостойкостью поливинилхлорида (до 60° С) [194].
Перхлорвиниловые (хлориновые) ткани получили широкое применение благодаря очень высокой стойкости хлорина к действию кислот и щелочей; кроме того, хлорин не воспламеняется, не гниет и не набухает в воде. Теплостойкость хлорина относительно невелика (до 60°С).
Виньоновые ткани. Виньонами [195] называют сополимеры винилхлорида и винилацетата или винилхлорнда и акрилонитрила (виньон N). Виньоновые ткани устойчивы к действию многих агрессивных жидкостей. Ткани, получаемые из первого сополимера, не воспламеняются, а волокно виньон N отличается повышенной теплостойкостью.
Совиденовые (сарановые) ткани. Совиден (сополимер винилхлорида и винилиденхлорида) устойчив к действию кислот и щелочей, но отличается небольшой теплостойкостью (до 75° С).
Нитроновые (орлоновые) ткани по сравнению с рассмотренными выше тканями из синтетических волокон отличаются повышенной теплостойкостью (при 150° С ткань сохраняет еще 50% прочности, которую она имела при 25° С).
Полиамидные ткани отличаются высокой прочностью в сухом и влажном состоянии; продолжительность их службы в несколько раз превышает срок службы хлопчатобумажных тканей. Они устойчивы к действию щелочей даже при повышенной температуре (100° С и выше), а также разбавленных кислот при обычной температуре [196, 197]. Их с успехом используют в фильтрпрессах [198].
Лавсановые (териленовые, дакроновые) ткани не набухают в воде и выгодно отличаются от всех синтетических волокон большей стойкостью к действию высоких температур. Они устойчивы к действию окислителей, кислот и других химических реагентов (кроме горячих концентрированных растворов щелочей), а также к действию микроорганизмов [199].
Полиэтиленовые ткани устойчивы по отношению к органическим и неорганическим кислотам, а также щелочам; они могут применяться [453] при температуре до 110° С.
Полипропиленовые ткани достаточно устойчивы к действию кислот, щелочей и сильных окислителей, а по износоустойчивости они близки к лавсановым тканям. На эти ткани не действуют микроорганизмы и они/ могут использоваться при температуре до 100° С (температура плавления 165° С); они растворяются в уайт-спирите, ксилоле и тетрахлорэтане [359].
Нетканые перегородки [5, 358] изготовляют в виде лент или листов из хлопчатобумажных, шерстяных, синтетических и асбестовых волокон или их смесей, а также из бумажной массы. Они могут использоваться в фильтрах различной конструкции, например в фильтрпрессах, фильтрах с горизонтальными дисками, барабанных вакуум-фильтрах, для очистки жидкостей, содержащих твердые частицы в небольшой концентрации, в частности молока, напитков, лаков, смазочных масел. Отдельные волокна в нетканых перегородках обычно связаны между собой в результате механической обработки, реже — в результате добавления некоторых связующих веществ; иногда такие перегородки для увеличения прочности защищены с обеих сторон редкой тканью. В зависимости от толщины и степени уплотнения волокон нетканые перегородки имеют различный вес на единицу поверхности и неодинаковую задерживающую способность по отношению к твердым частицам суспензии. В процессе фильтрования они задерживают менее дисперсные частицы (более. 100 мкм) на своей поверхности или вблизи этой поверхности, а более дисперсные частицы — во внутренних слоях.
Нетканые перегородки применяют, главным образом, при фильтровании с закупориванием пор. В связи с относительно невысокой стоимостью эти перегородки после использования можно выбросить вместе с задержанными частицами, которые обычно не представляют ценности. Иногда перегородку можно регенерировать разрыхлением, взмучиванием в промывной жидкости и последующим формированием. В некоторых случаях нетканые перегородки применяют для фильтрования с образованием осадка, например в процессе обработки растительных камедей. В этих случаях очистка фильтровальной перегородки настолько затруднена, что ее приходится выбрасывать вместе с осадком.
Нетканые перегородки могут быть изготовлены так, что размеры их пор будут уменьшаться в направлении от поверхности перегородки, соприкасающейся с суспензией, к поверхности, соприкасающейся с опорным устройством Это понижает гидравлическое сопротивление при фильтровании и обеспечивает задерживание относительно крупных частиц суспензии во внешних слоях нетканой перегородки, а более мелких —во внутренних. Такую структуру нетканой перегородки можно получить, например, последовательным нанесением на бесконечную сетку при ее движении и действии вакуума слоев мелких, смеси мелких и крупных, а также крупных волокон с дальнейшим прессованием и наматыванием на ролик полученной ленты [366].
Нетканые перегородки из синтетических [40] механически связанных волокон получают прокалыванием слоя волокон иглами (около 160 прокалываний на 1 см2) и последующей его обработкой при повышенной температуре жидкостью (например, водой), вызывающей сокращение волокон; такие перегородки отличаются достаточной механической прочностью, небольшим гидравлическим сопротивлением, а также равномерным распределением волокон. Перегородки из волокон, соединенных связующим веществом, получают прессованием слоя волокон, например, при давлении 7р н-см'2 и температуре 150° С. В качестве связующих веществ можно использовать натуральный каучук, синтетический каучук, а также синтетические полимеры; эти перегородки имеют достаточную механическую прочность, небольшую пористость, устойчивы к действию агрессивных жидкостей.
Описаны [360] фильтровальные перегородки, изготовленные нанесением тончайшего слоя термостойкого металла, например никеля, на поверхность волокон неорганического или органического нетканого материала, в частности хлопчатобумажного или шерстяного. Такие перегородки устойчивы при 200° С и выше; они имеют ряд преимуществ по сравнению с применяемыми в настоящее время неткаными перегородками.
Гибкие перегородки из смешанных материалов. Для повышения механической прочности ткани, изготовленной из слабых нитей, в основе и утке этой ткани чередуют в определенной последовательности слабые и металлические нити. Однако при этом, как уже отмечалось на примере ткани, состоящей из асбестовых и металлических нитей, нарушается однородность ткани. Для повышения механической прочности ткани предложено также чередовать в ее основе и утке определенное число пряденных и непрерывных нитей; указано, что поры такой ткани закупориваются твердыми частицами меньше, чем поры обычной ткани [200].
НЕГИБКИЕ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЕ ПЕРЕГОРОДКИ
Жесткие перегородки изготовляют в виде дисков, плиток, патронов. Они состоят из частиц твердого материала, жестко связанных между собой путем непосредственного спекания или спекания в присутствии связующего вещества таким образом, что эти частицы образуют поры, проницаемые, для жидкости. В зависимости от размера частиц исходного материала, температуры, давления и продолжительности спекания можно получить перегородки с различной пористостью. При этом равномерность пор оказывается тем выше, чем правильнее форма частиц исходного материала. Эти перегородки, как правило, отличаются длительным сроком службы, устойчивостью к действию агрессивных жидкостей и способностью легко отделяться от осадка. Однако частицы, которые проникают в поры перегородки, с трудом извлекаются, причем промывка и замена перегородки затрудняется тем, что она обычно жестко укреплена на фильтре.
Металлические перегородки [35, 201—203,361, 362, 367, 368, 371] находят все более широкое применение в химической и ряде других отраслей промышленности в качестве пористых перегородок для фильтрования жидкостей и газов и диспергирования газов в жидкостях.
Исходным материалом для изготовления этих перегородок служат металлические порошки, состоящие из шарообразных (или близких к шарообразным) частиц с гладкой поверхностью; эти порошки получают методами порошковой металлургии.
Наиболее часто применяются порошки из частиц углеродистой, нержавеющей или жароупорной стали, бронзы, латуни, никеля, серебра, а также карбидов некоторых тяжелых металлов.
Порошки подвергают спеканию, иногда после предварительного прессования. Пористые ленты получают обработкой порошка на вальцах и последующим спеканием.
Рассматриваемые перегородки можно изготовлять в виде листов, дисков, полых цилиндров или конусов, а также тел другой формы, причем их физические свойства, химический состав, структура, пористость, прочность и размер могут быть различными в зависимости от предъявляемых к ним требованиям. Размер пор в таких перегородках равен 1—75 мкмг а пористость достигает 50%; прочность на растяжение составляет до 7 • 103 н • см'г.
Так, описан [452] патрон, изготовленный из листа, полученного прокаткой и спеканием специального порошка титана с содержанием 85—90% частиц размером до 60 мкм; пористость листа 38— 43%, максимальный размер его пор 5—6 мкм, прочность на растяжение 3—5 н • смтК
Металлические перегородки могут применяться в процессах фильтрования с закупориванием пор и с образованием осадка, причем регенерацию их удобно осуществлять в первом случае растворением твердых частиц в порах подходящей- жидкостью, а во втором— обратным толчком фильтрата или подходящего газа.
Керамические перегородки изготовляют из предварительно измельченного и просеянного кварца или шамота, который затем тщательно смешивают со связующим веществом, например тонкодисперсным силикатным стеклом, и обжигают [204]. Перегородки из кварца устойчивы к действию концентрированных минеральных кислот, но нестойки к действию слабощелочных или нейтральных водных растворов солей. Перегородки из шамота хорошо сопротивляются воздействию разбавленных и концентрированных минеральных кислот и водных растворов их солей, но мало устойчивы к действию щелочных жидкостей [372].
Шероховатая поверхность керамической фильтровальной перегородки способствует адсорбции частиц и образованию сводиков над порами в процессе разделения суспензии.
При обжиге смеси шамота и связующего вещества получают также крупные блоки, из которых после медленного охлаждения вырезают однородные по свойствам фильтровальные перегородки нужной формы. Используя в качестве связующего вещества синтетические, например феноло-формальдегидные, полимеры, путем их отверждения при относительно невысоких температурах получают керамические фильтровальные перегородки, не содержащие замкнутых, не проницаемых для жидкости пор.
Описан способ изготовления керамических перегородок смешением кварцевого порошка со смесью термореактивной смолы и растворителя с последующим испарением растворителя, классификацией по размерам частиц кварца, покрытых пленкой смолы толщиной 0,1 диаметра частиц, и горячим прессованием. Полученные таким образом перегородки могут иметь форму пластин или полых цилиндров [373].
Стеклянные перегородки получают спеканием различных фракций измельченного кварцевого стекла (без добавления связующего вещества) или обжигом измельченной смеси кварцевого и боросиликатного стекол с последующей обработкой изделия соляной кислотой для удаления химически нестойких компонентов [204]. Такие перегородки обычно выпускают --в виде круглых дисков диаметром 10—200 мм с равномерными порами и применяют главным образом для лабораторных работ; однако их можно использовать и в заводских условиях, в частности в виде патронов.
Диатомитовые перегородки. Разнообразная форма и относительно одинаковые размеры частиц диатомита, свойства которого как вспомогательного вещества были рассмотрены в предыдущей главе, обусловливают высокую эффективность таких перегородок, задерживающих твердые частицы размером менее 1 мкм и даже некоторые виды бактерий. Перегородки в форме пластин и патронов получают обжигом смеси диатомита и связующего вещества.
Угольные перегородки. Пористые угольные перегородки получают смешением определенной фракции измельченного кокса с антраценовой фракцией каменноугольной смолы и последующим формованием образующейся смеси под давлением, сушкой формованных изделий и нагреванием их в восстановительном пламени [7]. Эти перегородки отличаются механической прочностью и устойчивостью к действию кислот и щелочей.
Эбонитовые перегородки. Для их получения частично вулканизованный каучук измельчают, прессуют в формах и подвергают окончательной вулканизации. Эти перегородки устойчивы к действию кислот, растворов солей и щелочей. Для разделения суспензий перегородки из некоторых сортов эбонита могут быть использованы при температурах от —10 до +110° С [7].
Пенопластовые перегородки [453]. Пенопласта, применяемые для изготовления фильтровальных перегородок, получаются на основе полнвинилхлорида, полиуретана, полиэтилена, полипропилена и других полимерных материалов. Пенопластовые перегородки экономичны, так как исходное сырье и способ их изготовления недороги.
Перегородки из сплавленной окиси алюминия обладают относительно высокой пористостью I) устойчивостью к резким изменениям температуры [5]. В виде плиток они применяются главным образом в фильтрах с ложным дном, где их используют в качестве фильтровальных или опорных перегородок, на которые помещают слой песка или другого сыпучего материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
