Việc tách chất rắn ra khỏi huyền phù bằng vật liệu xốp hoặc màng chắn có lỗ để giữ chất rắn và cho phép lỏng chảy qua gọi là Lọc. Trong phòng Thí nghiệm, quá trình lọc được thực hiện bằng phương pháp phễu Buchner: chất lỏng được hút qua lớp hạt mỏng sử dụng nguồn hút chân không. Đơn giản hơn, chỉ cần đổ huyền phù vào giấy lọc đặt trên một phễu nón. Trong công nghiệp, khó khăn gặp phải là cơ khí hóa để xử lý lượng rất lớn huyền phù và bã rắn. Một lớp bã rắn dày hình thành nên để đạt được hiệu suất lỏng qua bã rắn cao cần áp suất lọc cao hơn và diên tích lọc lớn. Cơ chế của quá trình lọc điển hình được mình hoạ trong hình 7.1, bao gồm : vách ngăn (ở đây là một miếng vải), giá đỡ, lớp chất rắn – bã lọc đã hình thành.
KỸ THUẬT PHÂN RIÊNG LỌC CHẤT LỎNG L/O/G/O 6/25/2016 NỘI DUNG 6/25/2016 Giới thiệu Lý thuyết lọc Quá trình lọc thực tế Thiết bị lọc GIỚI THIỆU • Lọc q trình tách hạt rắn khỏi huyền phù vách ngăn xốp • phương thức lọc bản: + Lọc bề mặt + Lọc sâu • Lọc phương pháp học tốn lượng Năng suất lọc phụ thuộc : + Độ chênh lệch áp suất + Diện tích bề mặt lọc + Độ nhớt huyền phù + Trở lực vã vách ngăn 6/25/2016 Hình 1: Q trình lọc chất lỏng LÝ THUYẾT LỌC • Trong trình lọc, mao quản hẹp dần Nếu áp suất lọc số, lưu lượng dòng chất lỏng giảm dần tính theo phương trình: Với bã không chịu nén ép, độ xốp e bã không đổi → phương trình lọc : Trong r – trở lực riêng phần; r phụ thuộc S, e 6/25/2016 QUÁ TRÌNH LỌC THỰC TẾ 3.1 Vách ngăn • • • Lớp vách lọc chung tổ hợp vách ngăn xốp lớp bã Yêu cầu lựa chọn vách ngăn : - Bền học - Chống ăn mòn - Trở lực nhỏ - Dễ cạo bã Các loại vách ngăn thường sử dụng Cát Ống sứ Vải lọc 6/25/2016 Lưới kim loại Q TRÌNH LỌC THỰC TẾ 3.2 Sự bít kín vách lọc Huyền phù có nồng độ cao tạo bã có độ xốp lớn khó gây bịt kín mao quản so với huyền phù lỗng 3.3 Ảnh hưởng lắng đến trình lọc Quá trình lắng diễn nhanh → hạt rắn bố trí lộn xộn hình thành lớp bã có độ xốp cao trở lực thấp Quá trình lắng chậm, hạt rắn xếp trật tự, mao quản dễ bịt kín 3.4 Cản trở q trình tạo bã • Lớp bã dày gây trở lực lớn làm giảm tốc độ lọc => Sự dụng lưỡi dao cạo để hạn chế chiều dày lớp bã • Tốc độ dao : - Tốc độ thấp : bã cạo lại hình thành lượt cạo - Tốc độ cao : bã có độ dày khơng đổi Hình 3: Thể tích nước thu 6/25/2016 đơn vị mặt cắt ngang thiết bị lọc theo thời gian nhiều tốc độ khuấy Q TRÌNH LỌC THỰC TẾ 3.5 Lọc chéo dòng • • • Huyền phù tuần hồn trì dòng chảy với tốc độ cao song song với bề mặt vách lọc => hạt rắn bị kéo theo dòng lỏng trình tạo bã bị cản trở Tốc độ tuần hoàn = 10-20 lần tốc độ lọc Ứng dụng: lọc huyền phù loãng màng lọc 3.6 Xử lý sơ huyền phù trước lọc • Huyền phù lỗng có hạt rắn dễ lắng => lắng sơ • Huyền phù lỗng có hạt rắn nhẹ = > keo tụ • Sản phẩm nước thải bỏ bã => sử dụng chất trợ lắng • Pha loãng tăng nhiệt độ để giảm độ nhớt 6/25/2016 QUÁ TRÌNH LỌC THỰC TẾ 3.7 Rửa bã lọc • Mục đích : Loại bỏ nước chất tan lại bã lọc • Hai giai đoạn trình rửa bã: - Giai đoạn 1: nước thay từ bã lọc dung dịch rửa (loại 90% nước bã) - Giai đoạn 2: rửa khuếch tán, dung môi khuếch tán vào chất lỏng rửa từ khoảng trống tới • Sự hình thành kênh bã dẫn đến phần lớn bã không rửa 6/25/2016 THIẾT BỊ LỌC Phân loại thiết bị lọc Bể lọc Máy lọc ép khung Lọc chân không thùng quay Thiết bị lọc LIÊN TỤC GIÁN ĐOẠN Máy lọc đĩa Thùng lọc Lọc đĩa quay Lọc băng tải 6/25/2016 THIẾT BỊ LỌC 4.2 Bể lọc • Q trình lọc bể lọc diễn theo nguyên lý lọc sâu • Ngày bể lọc hạt rắn kích thước lớn thay cho bể lọc sử dụng cát có tốc độ lọc chậm trước • Tốc độ lọc xác định theo phương trình : 4.3 Lọc túi • Chỉ áp dụng số lĩnh vực công nghhiệp sản xuất đường (Túi lọc Taylor) 6/25/2016 10 THIẾT BỊ LỌC 4.4 Thiết bị lọc áp lực • Máy lọc ép khung Ưu điểm: Bề mặt lọc đơn vị diện tích lọc lớn Độ chênh áp suất lớn, kiểm sốt trình làm việc Nhược điểm: Thao tác tay nhiều, Vải lọc chóng bị mài mòn, rửa bã khơng triệt để 6/25/2016 Hình 6: Cấu tạo khung 11 THIẾT BỊ LỌC 4.4 Thiết bị lọc áp lực • Máy lọc ép kiểu buồng Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, chi phí bảo trì thấp Diện tích bề mặt lọc lớn, áp lực làm việc cao Không bị tắc rãnh cấp huyền phù hạt rắn lớn Nhược điểm: Thao tác tay nhiều, vận hành vất vả Vải lọc chóng bị mài mòn, rửa bã khơng triệt để Hình 6: Tấm lõm máy lọc ép kiểu buồng 6/25/2016 12 THIẾT BỊ LỌC 4.5 Thiết bị lọc • Kiểu đứng Gồm lọc hình nhật đặt dọc thùng lọc, đáy thùng dạng cơn, có cấu rung để tháo bã tự động qua cửa mở nhanh đáy thùng • Kiểu đứng m lọc dạng tròn gắn trục ngang để gom nước lọc, ng trình lọc quay tốc độ thấp nên bã hình thành đồng c quay lưỡi dao cạo để loại bỏ bã trạng thái khơ ường dùng cơng nghiệp thực phẩm, khống sản … 6/25/2016 13 THIẾT BỊ LỌC 4.6 Thiết bị lọc chân khơng • Phân loại lựa chọn Thiết bị lọc chân không Bảng 1: Các loại thiết bị lọc chân không 6/25/2016 14 THIẾT BỊ LỌC 4.6 Thiết bị lọc chân khơng • Loại nằm ngang Ưu điểm: - Diện tích lọc lớn, 85% - Chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, dễ thay vải lọc - Xả bã - Sử dụng vật liệu chống ăn mòn - Tận dụng nước rửa ngược - Hiệu áp suất thấp đến 15kN/m Hình 12: Máy lọc Prayon Ứng dụng: - Lọc chất lỏng ăn mòn cao sản xuất axit photphoric 6/25/2016 15 THIẾT BỊ LỌC 4.6 Thiết bị lọc chân không • Loại băng tải Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản, không cần đầu phân phối - Không yêu cầu độ chân không lớn - Hướng chuyển động nước lọc hướng lắng hạt rắn trùng nên thúc đẩy trình lọc tốt - Các hạt lớn có xu hướng lắng trước bề mặt vải lọc tạo lớp bã chống bít kín - Rửa bã hiệu 6/25/2016 16 THIẾT BỊ LỌC 4.6 Thiết bị lọc chân khơng • Loại thùng quay Gồm loại: - Chân không tạo khoang tạo vùng làm việc; - Chân khơng tồn không gian bên thùng Chu kỳ lọc gồm : Lọc → Rửa bã → Sấy bã → Làm vải lọc Ưu điểm: Hình 14: Sơ đồ lọc chân không thùng quay - Bã lọc mỏng, làm bã hiệu - Vải lọc khơng bị ăn mòn học - Vải lọc gắn vào thùng lọc đơn giản dễ thay - Nếu cần thiết, vải lọc hướng tới lăn khác để đưa bã lọc sang thiết bị sấy liên tục sang thiết bị khác 6/25/2016 17 THIẾT BỊ LỌC 4.6 Thiết bị lọc chân khơng • Loại đĩa quay Ưu điểm: Nhược điểm - Chi phí cho đơn vị diện tích lọc thấp thiết bị nhỏ gọn - Có thể xử lý loại huyền phù khác máy - Khó khăn q trình rửa bã - Vải lọc phải bền - Bã lọc khơng đồng 6/25/2016 Hình 15: Thiết bị lọc chân không kiểu đĩa 18 THIẾT BỊ LỌC 4.7 Thiết bị lọc ống Ưu điểm: - Thiết bị nhỏ gọn, làm việc chắn chắn - Rửa sấy bã đơn giản - Lọc huyền phù ăn mòn Nhược điểm - Lỗ mao quản dễ bị bịt kín - Khơng quan sát trình lọc 6/25/2016 19 Trân trọng cảm ơn ! L/O/G/O 6/25/2016 20