一、 实验名称：

恒压过滤

二、实验目的：

1、 熟悉板框过滤机的结构；

2、 测定过滤常数K、qe、θe；

三、实验原理：

板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板（·）、滤框（∶）、洗板（）和滤布组成，板框外形是方形，如图2-2-4-1所示，板面有内槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框内，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框内，如图2-2-4-2a）所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图2-2-4-2b）所示。

图2-2-4-1 板框结构示意图

图2-2-4-2 过滤和洗涤时液体流动路线示意图

在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。

恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示：

（1）

式中：V——时间θ内所得滤液量[m3]

Ve——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液量[m3]

θ——过滤时间[s]

θe——获过滤液量Ve所需时间[s]

A——过滤面积[m2]

K——过滤常数[m2/s]

若令：q=V/A及qe=Ve/A，代入式（1）整理得：

（2）

式中：q——θ时间内单位面积上所得滤液量[m3/m2]

qe——虚拟滤液量[m3/m2]

K、qe和θe统称为过滤常数。

式（2）为待测的过滤方程，因是一个抛物线方程，不便于测定过滤常数。为此将式（2）微分整理得：

上式以增量代替微分：

（3）

式（3）为一直线方程，直线的斜率为，截距为，式中△θ,△q和q均可测定。以为纵坐标，q为横坐标作图如图2-2-4-3所示，由图中直线的斜率和截距便可求得K和qe值。常数θe可在图上取一组数据代入式（3）求取，也可用下式计算：

（4）

最后就可写出过滤方程式（2）的型式。

图2-2-4-3 方程（3）图解

板框压滤是间歇式操作，始点和终点数据误差较大，作图时应舍去。又因式（3）中与q为阶梯型函数关系，故作图时先作阶梯线，后经各阶梯水平线中点联直线以求取过滤操作线。

四、实验设备流程图：

实验流程由贮槽、齿轮泵和板框机等组成。滤液量用容量法或重量法测定，如图2-2-4-4所示。请注意：齿轮泵是正位移泵，泵出口必须设回流管路进行流量调节。

1—滤浆槽 2—齿轮泵 3—电动机 4—回流阀 5—调节阀

6—压力表 7—板框机 8—压紧螺旋 9—容器 10—磅称

图2-2-4-4 板框过滤实验流程图

五、实验方法：

1、熟悉实验流程、板框结构、排列方法。

2、浸湿滤布，拉平后装机，框数宜取两个，螺旋压紧，要保证进滤浆及出滤液的路线畅通，并且板框之间逢隙不漏液。

3、在滤浆槽1内配制10%左右的碳酸钙水溶液50公斤，先人工搅拌均匀，后关调节阀5，开回流阀4，启动齿轮泵2（先转动靠背轮是否灵活后合电开关），进行回流搅拌。

4、作好滤液流量测定准备（用定容量计时法，即滤液每流出1升，计时1次，时间单位为秒）。

5、打开调节阀5，关小回流阀4，把滤浆送进压滤机7，压力表6读数要稳定在0.1MPa左右，过程中若压力指示有波动，可用阀4和阀5调节使之稳定。

6、当滤液出口处滤液呈滴状慢慢滴出时可停止操作，结束实验，先停齿轮泵，后松开机头，取出滤饼放置盘上，清洗滤布和全机。

7、取框1块测量面积，并计算总过滤面积。

8、记下操作压力和滤液温度。

9、归还所借秒表，清理现场。

六、原始数据记录表：

操作压力:P=0.1MPa 滤板长度:L=0.172m 圆半径:R=0.036m

表1

七、数据处理表及图：

表2

过滤常数：

k=0.000138m2/s qe=0.030889m3/m2 =6.913941s

截距：

过滤方程具体形式：

八、计算举例：

取第4组数据举例计算：

同理其他组数据结果如表2.

所以：

同理其他组数据结果如表2.

九、讨论：

1．为什么过滤开始时，滤液常常有点混浊，过段时间后才变清？

答：在过滤中，主要靠滤饼层。刚开始没有滤饼层，过滤效果不佳，随着滤饼层的增厚，滤液就变清了。 开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，滤饼形成后且形成较密的滤饼，使颗粒不易通过。

2. 在恒压过滤实验中,为什么随着过滤的进行,所得滤液越来越少？

答：过滤实验,主要是靠压差滤液过滤进行的，在恒压过滤中，随着过滤的进行，虽然其压差不变，但是过滤的滤渣积压压缩成滤饼，随着滤饼的增厚，滤液通过的滤饼的阻力加大，实际提供给滤液作为动力的压差减少，滤液越来越难通过滤饼，甚至在过一段时间后，过滤就会因为阻力大而停滞。

处理数据分析时发现一二两组数据存在很大偏差，可能是做实验量水的体积时溢出很多，使数据不准确。以后实验要注意一下。