Курсовая работа: Фильтровальные перегородки
В настоящее время шелковую ткань применяют очень редко, поскольку ее заменяют более дешевыми и подходящими тканями из синтетических материалов.
Льняные и джутовые ткани сейчас почти не используются в связи с появлением фильтровальных тканей из синтетических материалов. Устойчивость льняных тканей к действию многих агрессивных жидкостей близка к устойчивости хлопчатобумажных тканей.
Бумажные перегородки. Фильтровальная бумага представляет собой непроклеенную бумагу высокой степени чистоты. Различные сорта бумаги отличаются разной пористостью и, следовательно, проницаемостью по отношению к жидкости.
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.