对于任何助滤剂,粒度分布和理想用量都是非常重要的。添加量太低会导致清晰度差;添加量太大会形成很厚的滤饼。一般而言,良好的助滤剂应形成具有高孔隙率(通常为0.85至0.9)、低表面积和良好粒径分布的滤饼。可接受的助滤剂的过滤阻力应比与之混合的材料低得多。当添加不超过25%(按重量计)的助滤剂(作为总固体的一部分)时,应将过滤阻力降低67%至75%。仅添加少量助滤剂(例如,固体杂质的5%)实际上会导致过滤阻力增加。当助滤剂的量很小以致于粒子不相互作用时,它们会形成相干结构,并且阻力可能受到不利影响。
助滤剂是根据过滤速率和滤液的澄清度来评价的。精细分散的助滤剂能够产生清澈的滤液;然而,它们对介质的过滤阻力有显著的贡献。因此,助剂的使用必须是小剂量的,因为由粗颗粒组成的助滤剂的比阻力要小得多,因此,使用助滤剂可以达到较高的过滤率,但它在一定程度上降低了滤液的澄清度。
最佳助滤剂确在确保预先设定的滤液清晰度的前提下应具有最大孔径。最佳助滤剂的理想特性包括:
1. 该助滤剂应在过滤介质的外表面上提供一层具有高孔隙率(0.85至0.90)的薄固体层。理想情况下,悬浮粒子将在助滤饼层上形成分层饼。助滤层的高孔隙率将保证高的滤速。孔隙度并不仅仅由孔隙大小决定。小孔隙仍然可能具有高孔隙度。
2. 助滤剂应具有较低的比表面积,因为液体流过颗粒表面时产生的摩擦损失会产生水力阻力。比表面积与粒径成反比。不同种类的助滤剂的质量取决于颗粒分散率以及比表面差异。例如,大多数硅藻土助滤剂具有大致相同的孔隙率;然而,粗颗粒的材料的压阻较小,比表面积比较细的颗粒也要小得多。
3. 助滤剂的粒径分布应该很窄。细颗粒增加助滤剂的压阻,而粗颗粒表现出较差的分离特性。理想的粒度分布通常是通过风筛来制备的,在风筛中,较细粒度的组分被去除。
4. 在将助滤剂层形成在开放式编织合成织物或金属丝网上的应用中,在操作期间可能必须制备更宽的尺寸分布。助滤剂应具有一定的灵活性,可以掺入大量较粗尺寸的助滤剂。这将提供快速的颗粒桥接和助滤剂层的沉降。例如,平均粒径为80μ的硅藻土可通过简单地添加少量助滤剂而很容易地沉积到网孔尺寸为175μ的筛网上,助滤剂的尺寸与网孔尺寸在同一级别。
5.助滤剂对悬浮液的液相应具有化学惰性,并且不会在其中被破坏或分解。
此外,使用一些助滤剂(如硅藻土或珍珠岩),添加少量纤维材料将产生更紧密的预涂滤饼。在低悬浮浓度(通常为0.01%)下,助滤剂在逐渐堵塞孔隙的条件下作为一种介质。在这种情况下,预涂层厚度通常为3至10mm。在这种情况下,选择的助滤剂应具有足够的孔径,以允许悬浮颗粒在预涂层内渗透和保留。通常使用的助滤剂包括硅藻土、珍珠岩等。
一般来说,硅藻土具有更复杂的颗粒形状,从而为悬浮颗粒被困提供了更曲折的路径。纤维素纤维通常用于高温,高碱性环境中,助滤剂的溶解度会是一个问题。
因为过滤基本上是一种表面捕获现象,因此人们总是努力使用一种助滤剂,它的中值孔径(弯曲通道的开口)略小于你要去除的悬浮物的平均粒径。
|