РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКИ ЕКСПЕРИМЕНТІВ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ФІЛЬТРУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
2.1. Опис експериментальних установок
Загальний вигляд лабораторної експериментальної установки для фільтрування під
вакуумом зображений на рис. 2.1.
Ця установка дає можливість майже миттєво досягати необхідної різниці тисків
внаслідок незначного об’єму простору у фільтрі під фільтрувальною перегородкою
завдяки великому об’єму ресиверу. Другою особливістю установки є можливість
точного виміру об’єму фільтрату за допомогою градуйованої ємності. Об’єм осаду
також можна точно встановити виміряючи його товщину на фільтрі за допомогою
міліметрової шкали. Для перемішування суспензій використовується лопатева
мішалка, закріплена на вертикальному валу, який обертається за допомогою
електродвигуна через редуктор; число обертів мішалки можна регулювати. Скляна
фільтрувальна комірка, в яку поміщали фільтрувальну тканину, вставлялась у
термостат, завдяки чому можна проводити дослідження впливу температури на
перебіг процесу фільтрування.
Проведення досліджень виконували у такій послідовності:
- в комірку вкладали фільтрувальну тканину, при необхідності наносили шар
деревного борошна або іншого допоміжного матеріалу;
- наливали суспензію, яка досліджується;
- встановлювали потрібну величину вакууму;
- проводили фільтрування з визначенням часу, необхідного для проходження
крізь комірку визначеного об’єму суспензії.
Рис. 2.1. Схема лабораторної установки:
1 – фільтрувальна комірка;
2 – ємкість-термостат для суспензії;
3 – мішалка;
4 – термометр;
5,8,10 – вентилі;
6 – вакууметр;
7 – градуйований циліндр для фільтрату;
9 – ресивер.
Вигляд напіввиробничої дослідної установки, основною частиною якої є
безсекційний барабанний вакуум-фільтр, наведений на рис. 2.2. Установка працює
так. Суспензія зі збірника відцентровим насосом Н1 подається в корито
барабанного вакуум-фільтру ВФ. Надлишок суспензії в процесі роботи фільтру
стікає по переливному трубопроводу знову в збірник. Фільтрат під дією вакууму
направляється по трубопроводу 2-2 в ресивер Р для відділення від повітря.
Рідина з ресиверу відкачується насосом Н2. Повітря з ресиверу направляється в
Рис. 2.2. Схема експериментальної напіввиробничої установки:
лінії подачі: 1 – 1 – суспензія; 2 – 2 – фільтрат; 3 – 3 – вакуумна лінія;
елементи схеми: ВФ – вакуум-фільтр; З – збірник; Н1-2 – насос; Ф – форсунки; БЯ
– барометричний ящик; ВН – вакуум-насос; Є – ємність для приймання осаду;
ВЗ1-8- вентиль запірний; ВР1-2- вентиль регулюючий., П – пастка; Р – ресивер;
вимірювальні прилади: 1 – рівнемір; 2 – вакууметр; 3 – термометр; 4 –
витратомір
пастку П для відділення від крапель рідини, після чого вакуум-насосом ВН
віддаляється з системи. Рідина з пастки стікає у барометричний ящик БЯ під дією
гідростатичного тиску. Розрідження створюється за допомогою вакуум-насосу ВН.
Для регулювання витрати суспензії служить запірний вентиль ВЗ1, для скидання
фільтрату в збірник встановлений запірний вентиль ВЗ2, для регулювання витрати
фільтрату призначені вентилі ВЗ3-6. На трубопроводі -3-3- встановлені два
регулюючих вентиля ВР1 і ВР2, призначені для регулювання величини вакууму –
один перед пасткою, а другий – після неї. Для повертання каламутного фільтрату
і підвищення продуктивності фільтру призначені форсунки Ф.
2.2. Методики, що використовувались при проведенні досліджень
Основною методикою, яка використовувалась у дослідженні, була така.
Через фільтрувальну комірку лабораторної установки пропускали певний об’єм
суспензії і визначали час, необхідний для фільтрату крізь фільтр. Таким чином
визначали час фільтрування, гідравлічний та питомий гідравлічний опір фільтру.
Брали середні значення з 3-4 випробувань. Похибка не перевищує 8 %.
Окрім наведеної методики проведення досліджень на лабораторній установці для
визначення тих чи інших характеристик, потрібних в роботі, використовували:
Гранулометричний метод визначення складу твердої фази суспензій, які
використовувались при “чорній” та “білій фільтрації”.
Сухий осад твердої фази просіювали крізь стандартний набір сит, кожну фракцію
зважували на аналітичних вагах і визначали її процентний вміст. Брали середні
значення з 5-6 випробувань. Похибка не перевищує 3 %.
Колориметричний метод оцінки прозорості фільтрату.
Відбиралися проби фільтрату, для яких визначали оптичну густину на
колориметрі-нефелометрі НФМ. При визначенні часу, потрібного для намивання
такої товщини шару осаду, яка забезпечує потрібну прозорість фільтрату,
останній повертався назад у фільтрувальну комірку доти, доки не отримували
фільтрат потрібної прозорості. Брали середні значення з 3-4 випробувань.
Похибка колориметричного методу не перевищує 5%.
Віскозиметричний метод визначення в’язкості робочих рідин.
Для визначення в’язкості рідкої фази суспензій, що використовуються при
“чорній” та “білій фільтрації” користувались віскозиметром ВПЖ-2. Брали середні
значення з 3-4 випробувань. Похибка не перевищує 5 %.
Визначення густини робочих розчинів проводилось за допомогою ареометру. Брали
середні значення з 3-4 випробувань. Похибка не перевищує 5 %.
Визначення порізності шару осаду твердої фази проводилось таким чином. У мірний
посуд діаметром близько 1 см насипали тверду фазу суспензії об’ємом 5-7 см3 і
легкими постукуваннями по судині струшували осад. За допомогою піпетки додавали
воду і давали при струшуванні їй змочити осад і зайняти вільний об’єм. Брали
середні значення з 7-10 випробувань. Похибка не перевищує 5 %.
Характеристиками фільтрувальних тканин, є щільність і гідравлічний опір.
Щільність тканини визначалась шляхом підра