濾網與濾餅之間粘附力的試驗研究
芮延年聞邦椿郝長中狄旺
( 東北大學機械學院, 沈陽110006) ( 沈陽工業學院)
摘要濾網與濾餅之間粘附力使濾餅與濾網剝離后仍有部分殘余濾餅留在濾網上. 粘附力是造成過濾機實際生產效率低于過濾機過濾能力的
主要原因. 通過試驗對濾網與濾餅之間粘附力進行了研究, 推薦了一些常用
濾網的粘附力, 并且提出了減少濾網與濾餅之間粘附力的途徑.
關鍵詞濾網, 濾餅, 殘余濾餅, 粘附力, 絮凝劑, 濾網抗拉強度.
分類號X 753
引言
板框過濾機, 盤式真空過濾機, 帶式壓濾機, 折帶過濾機等過濾設備, 在過濾過程中常常遇到如何除去粘附在過濾介質——濾網(布) 上濾餅問題. 在過濾過程中往往是濾網對物料固液分離效果較好, 但是由于粘附
力使濾餅在剝離過程中沒有被全部剝離下來, 仍有一部分留在濾網上, 造成了過濾機實際生產效率遠低于過濾機能力.
如果濾餅在與濾網剝離過程中, 不能被很好卸除, 粘附在濾網上的殘留濾餅, 一方面引起固體產量降低, 另一方面粘附的濾餅影響濾網的過濾效率. 細微的顆粒沉積在濾網孔中, 并在濾網的纖維之間互相擠壓, 造成濾網的過濾流動阻力增大和濾網與濾餅之間粘附力增強, 甚至會引起網孔堵塞, 同時也加大了濾網反洗難度, 使濾網沖凈率逐漸下降. 在下一個過濾循環中, 原有濾餅層上又會有新的殘留濾餅增加, 以致濾餅厚度不均勻. 在壓力作用下在濾網上結塊, 即使在后面多次循環過濾中濾餅從濾網上脫落掉, 但這部分濾餅含水率較高.
濾網與濾餅之間的粘附力取決于濾網材質、編織方法和濾餅的物理化學性質. 本文通過試驗對濾網與濾餅之間的粘附力進行了研究, 主要探討了兩個問題:
1) 過濾過程中濾網與濾餅之間粘附力的確定;
2) 濾網參數對粘附力的影響及減少粘附力的途徑.
過濾過程中濾網與濾餅之間粘附力的確定
1
我們通過壓力過濾過程的模擬試驗對濾網與濾餅之間粘附力進行了研究. 試驗設備包括收稿日期: 1996- 05- 07
沈 陽 工 業 學 院 學 報
1997 年
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一臺壓力過濾機, 一臺離心過濾機及一個管道混合器.
我們先后對活性污泥, 尾煤及精鐵礦進行了壓力過濾試驗. 首先我們把活性污泥用泵打入
壓力過濾機中, 在不同的含水率狀態下對活性污泥進行壓濾試驗. 試驗時用天平稱量濾液流 量, 并給出流量與時間的變化曲線. 接著把經壓力過濾形成的濾餅連同濾網一起放到離心過濾 機中去, 濾餅在離心力作用下脫離濾網, 測量得到濾網與濾餅之間的粘附力. 然后再把經化學 絮凝處理后的污泥用上述同樣方法進行試驗. 壓力過濾試驗系統如圖 1 所示. 由圖 1 中我們可以 看出試驗系統分為物料 直接過濾和物料經加絮 凝 劑 過 濾 兩 種 試 驗 方 式. 壓力過濾器安裝在 壓力過濾機下部, 過濾 網作成圓形, 面積約 70 c m 2
,
用多孔板支承著濾 網, 通過法蘭與上部壓 力缸連接起來. 壓力過 濾器可以很方便地從過 濾機下部取下來, 放到 離心機中. 試驗用離心 機 如 圖 2 所 示, 用 SL 2 300 離心機改裝而成. 在 離心機主軸上安裝一個
圖 1 壓力過濾試驗裝置圖
1 ——稱重器;
2 ——閥門;
3 ——壓力過濾器;
4 ——濾網;
5 ——氣缸;
6 ——壓力表;
7 ——電磁閥;
8 ——靜態混合器;
9 ——料液泵; 10 ——藥劑泵
二臂桿裝置, 一邊用于放置壓力過濾器, 過濾器上保持著濾網和濾餅; 另一邊配一平衡器. 離心 機工作時通過頻閃觀測器來觀測濾餅剝離情況, 同時用測速儀測量轉速. 離心機用調速電機驅
動.
在試驗開始, 用調速電機驅動離心機從低 速逐漸加速, 并觀測濾餅剝離情況, 直到第一 批濾餅從濾網上剝落下來為止. 把濾餅剝離下 來的轉速記錄下來, 停止離心機, 秤出卸落濾 餅重量, 然后再次啟動離心機并加速轉動直到 第二批濾餅落下為止. 如此重復直到全部濾餅 在離心力作用下從濾網上卸除為止.
濾餅剝離發生在規定的應力狀態下, 這種 應力是由離心機加速而產生的, 且垂直于濾網 表面. 離心力取決于轉子速度, 濾網表面的附 圖 2 離心試驗裝置
1 ——調速電機;
2 ——平衡器;
3 ——帶濾餅過濾器;
4 ——頻閃觀測燈;
5 ——轉速計
著應力可由下式求得:
2 m s ? r ? Ξ
Ρ =
F
F
第1 期芮延年等: 濾網與濾餅之間粘附力的試驗研究51
式中m s ——潮濕濾餅的質量;
r ——濾網與離心機主軸間的距離;
Ξ——角速度;
F ——過濾網的面積.
通過試驗我們繪制了活性污泥和尾煤粘附力與濾餅含濕量之間關系曲線如圖3a、圖3b、圖3c、圖3d 所示.
(c) 經絮凝處理的活性污泥粘附力與濾餅含濕量間的關系(d) 經絮凝處理的尾煤粘附力與濾餅含濕量間的關系
圖3 過濾物料粘附力與濾餅含濕量之間的關系
由圖3 我們可以看出活性污泥粘附力和尾煤的粘附力差別較大. 而當它們經絮凝處理后它們之間的粘附力區別較小. 可見在物料條件允許的情況下, 對物料適當的投加一點絮凝劑可以降低濾網與濾餅之間的粘附力. 但是必須注意絮凝劑雖然有利于濾餅剝離, 但過多的投加這類藥劑對降低濾餅含水率不利.
濾網結構形式, 物料粒度分布, 濾網尺寸以及濾網本身的浸濕狀況均對粘附力產生影響. 從而形成了各種各樣的濾餅, 以不同方式粘附在濾網上. 濾餅被剝離時, 可能在一些區域剝離的很干凈, 在另一些區域很難被剝離.
粘附應力的分布可由下式在整個過濾面積上進行數值積分得出
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1997 年
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n
Ρλ 1 F
= m
∑ΡF i ? ?m
i = 1 式中 Ρλ —
— 粘附應力的積分平均值; F ΡF —— 單元濾餅的粘附應力; i ?m —— 濾餅的單元面積質量.
濾布參數對粘附力的影響及減少粘附力的途徑
3 濾網作為一種好的過濾 介質, 不僅要衡量其阻力系 數、化學穩定性及抗拉強度, 同樣濾網對濾餅的粘附力也 是衡量濾網性能的重要指標 之一. 表 1 所列是經我們試驗 得到 10 種常用濾網的粘附 力試驗值.
從試驗結果我們可以看 出合成高分子材質編織的濾
表 1 10 種常用濾網的粘附力試驗值
吸水性
C 飽和壓力點
/mm w
附著力
N /m 2 序號 濾網材質
織法 棉
羊 毛 蠶 絲 聚氯乙稀 高密聚乙稀 維尼龍 醋酸纖維 變性丙烯晴 聚脂
平紋 平紋 平紋 平紋 平紋 斜紋 斜紋 斜紋 斜紋 斜紋
16～ 22 10～ 12 13～ 15 0102 0101 0101 3～ 5 0104～ 4 0104～ 0108 2518 1413 9198 718 619 611 7171 1012 211
1 2 3 4 5 6 7 8 9
< 10 < 25 30～ 35 100～ 110 70～ 90 120～ 135 40～ 50 35～ 38 150～ 180
10 聚酰胺
015～ 318 85～ 100 511
網比天然高分子材質編織的濾網對濾餅粘附力小, 特別是聚脂網粘附力最小. 此外濾網表面光 整度對粘附力也有一定影響.
結束語
4 通過試驗和分析研究, 我們認為影響濾網與濾餅之間的粘附力主要因素是:
1) 濾餅的粘度和濕度;
2) 濾網的材質和編織形式及濾網的光滑平整度.
降低濾網與濾餅之間粘附力的主要途徑是:
1) 在過濾物料許可情況下可對過濾物料投加一定量的絮凝劑; 2) 采用吸水性低, 飽和壓力點高的材質編織的濾網;
3) 在條件許可情況下可對編織好的濾網進行熱定型和光整碾壓處理.
參 考 文 獻
1 金儒霖, 劉永齡. 污泥處置. 北京: 中國建筑工業出版社, 1982
2 許保玖, 安鼎年. 給水處理理論與設計. 北京: 中國建筑工業出版社, 1992 斯瓦羅夫斯基 L. 固液分離. 朱企新等譯. 北京: 化學工業出版社, 1990
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E x p e r i m en ta l R e s ea r ch o f A dh e s i o n
B e t w een F ilte r N e t an d
C a k e
R u i Y a n n i an W en B a n g ch u n (Co llege o f M ach n ica l E ng inee r ing,
N o r t h ea sten U n ive r sity, Sh enyang 110006)
H ao C h a n g zho n g
(Sh enyang I n st itu te o f T ech no lo g y)
[A bstra c t]T h e adh e s i o n b e t w een f ilte r n e t an d cak e leave s a p a r t o f rem a i n d e r cak e o n th e f ilte r n e t. T h e adh e s i o n is th e m a i n cau w h i ch lead s up to th e re su lt th a t th e t r u e p ro du c t i v ity is l ow e r th an th e ab ility o f f ilte r. B y th e exp e r i m en ta l re a rch o f adh e s i o n b e2 tw een f ilte r n e t an d cak e, som e adh e s i o n s o f f ilte r n e t i n comm o n u s e a r e recomm en d ed, an d a p a t h to dec r ea s e th e adh e s i o n b e t w een th e m is g i ven.
[ Key word s]
f i lte r n e t.
f i lte r n e t, cak e, rem a i n cak e, adh e s i o n, f l o c cu r en t, ten s ile s t r en
g t
h o f
“引信用鋁合金材料的研究”通過部級鑒定
我院材料工程系穆光華教授負責完成的“引信用鋁合金材料的研究”項目, 于1996 年12 月通過兵總主持的部級鑒定. 金屬研究所胡壯麒院士等各位鑒定委員會專家經認真討論一致認為: 該材料的研制在鋁合金精煉、合金元素添加以及壓鑄工藝等方面都有獨到之處. 該材料的研制成功填補了國內引信用高性能鋁合金材料的空白, 其強度、塑性及硬度等綜合性能指標已接近國際先進水平.
該材料以其優良的性能可做為火炮用引信鋁合金材料, 也可應用于其它領域, 具有很好的應用前景.
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