迫使液固或氣固混合物中的流體通過多孔過濾介質(zhì),并截留其中懸浮的固體顆粒,從而實現(xiàn)混合物的分離,是流體力學過程的一個單元操作。液固混合物的過濾是在壓力差(包括重力引起的壓力差)或離心力的作用下進行的。被過濾的混合物稱為濾漿,通過過濾介質(zhì)的清液稱為濾液,被截留的固體顆粒層稱為濾餅。氣固混合物的過濾通常是在壓差的作用下進行的。過濾的目的有時是過濾澄清的流體,如潤滑油或空氣;有時是為了獲得懸浮的固體顆粒,如結晶時從母液中分離出晶體產(chǎn)物;有時候兩者都有。
方法根據(jù)過程的驅動力,過濾可分為:
1.重力過濾。操作的驅動力是懸浮液本身的液柱靜壓,一般不超過50kPa。這種方法只適用于處理粒徑大、含量低的濾液;
2.加壓過濾:用泵或其他方式對濾漿加壓,可產(chǎn)生較高的操作壓力,一般可達500kPa以上,可有效處理難分離的濾漿;
3.真空過濾:對過濾介質(zhì)的底側施加真空,產(chǎn)生的壓差通常小于85kPa,適用于過濾含有礦物顆?;蚓w顆粒的礦漿,便于濾餅的洗滌;
4.離心過濾,操作壓力是濾漿層產(chǎn)生的離心力,便于沖洗濾餅。所得濾餅含液量少,適用于晶體材料和纖維材料的過濾。過濾設備有很多種。
通常,實現(xiàn)重力過濾、壓濾、真空過濾的機器稱為過濾機;進行離心過濾的機器叫做離心過濾機。
根據(jù)過濾介質(zhì)攔截固體顆粒的機理,可分為表面過濾和深層過濾,前者廣泛應用于化工生產(chǎn)中;后者很少使用。
表面過濾利用過濾過程中產(chǎn)生的過濾介質(zhì)表面或濾餅表面來攔截固體顆粒,使固液分離。這種過濾只能去除直徑大于濾餅直徑的顆粒,但不要求過濾介質(zhì)的孔徑必須小于被截留顆粒的孔徑。一般在過濾開始時,會有少量小于介質(zhì)通道直徑的顆粒通過介質(zhì),混入濾液中,但顆粒很快會在介質(zhì)通道入口處架橋,將小顆粒堵塞,沉積在介質(zhì)表面形成濾餅。這時候真正攔截顆粒的是濾餅,而過濾介質(zhì)只是起到支撐濾餅的作用。然而,當懸浮液的顆粒含量太小而不能形成濾餅時,固體顆粒只能通過過濾介質(zhì)的攔截而與液體分離;此時,只有大于介質(zhì)通道直徑的顆粒才能從液體中去除。