Режим постійної швидкості

Так як при (41)

Розв’язуємо рівняння (36) відносно Δр, маємо:

. (42)

Домножуючи чисельник та знаменник першого доданку в дужках на τ з урахуванням (41), отримаємо:

. (43)

Рівняння (3.5.3) показує, що для режиму фільтрування з постійною швидкістю перепад тиску зростає зі збільшенням тривалості фільтрування.

Виведені закономірності є приблизними. Процеси фільтрування в більшості випадків ускладнюються з двох основних причин:

а) завислі частинки осаджуються під дією сили тяжіння на фільтрі, тому товщина шару осаду збільшується не пропорційно відбору фільтрату;

б) дрібнозернисті осади стискуються під тиском фільтрування, і їх гідравлічний опір збільшується з ростом перепаду тиску.

Промивка осаду

В більшості випадків отримані на фільтрах осади промивають. Тривалість промивки τ може бути визначена з рівняння (33), котре у відповідності з умовами:

переписується у вигляді:

, (44)

де - сума опорів фільтруючої перетинки і осаду.

З останнього рівняння випливає:

. (45)

Оскільки питомий опір прямо пропорційний в’язкості рідини, і в’язкість промивної рідини може відрізнятися від в’язкості фільтрату, в рівняння (45) вводять поправочний коефіцієнт , який являє собою відношення в’язкості промивної рідини та фільтрату. З урахуванням цієї поправки рівняння (45) набуває вигляду:

.

Потрібно відмітити, що кінетичні закони фільтрування іноді суттєво ускладнюються рядом побічних явищ (наприклад осадження, кристалізація і т. д.), тому розрахунки, що базуються на використанні виведених рівнянь, не можуть давати велику точність. Враховуючи це, фільтруючу апаратуру розраховують з деяким „запасом” по продуктивності.

Основна класифікація фільтрів:

1. по способу створення різниці тисків

• фільтри, працюючі під тиском;

• фільтри, працюючі під вакуумом.

2. по періодичності

• фільтри, працюючі періодично;

• фільтри, працюючі безперервно.

(фільтрування з утворенням осаду може бути як періодичним, так і неперервним, фільтрування з закупорюванням пор – періодичне).

Фільтрація культуральних рідин

Фільтрація культуральних рідин має ряд особливостей.

Середня швидкість фільтрування культуральних рідин змінюється в інтервалі 10 ÷ 2000 л/(м²·ч). Більша їх частина утворює студенисті пластівцеподібні або мало зернисті осади, які мають дуже великий опір і дуже погано фільтруються. Для зростання швидкості фільтрування використовують два прийоми:

• попередню обробку суспензій

• використання допоміжних фільтрувальних матеріалів.

При попередній обробці відбувається коагуляція завислих частинок.

Найчастіше використовуються наступні способи попередньої обробки:

• кислотна коагуляція;

• обробка електролітами;

• теплова коагуляція (відбувається тоді, коли кінцевий продукт стійкий до температури 70 - 80˚С.);

• утворення наповнювачів при додаванні хімічних реагентів.

Другий напрямок – використання фільтрувальних порошків (так звані допоміжні фільтрувальні матеріали (ДФМ)).

Ґрунтовий шар ДФМ, який наносять на фільтрувальну перегородку, забезпечує незакупорювання пор, що збільшує швидкість фільтрування.

При використанні ДФМ в якості наповнювачів вони вносяться в суспензію, що фільтруються, до початку процесу фільтрації. В результаті чого зменшується опір осаду (величина ґрунтового шару складає 2,5 – 5 мм). Максимальна швидкість досягається при співвідношенні наповнювач – тверда фаза 1:1.