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先進過濾技術產學聯盟

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液體過濾

過濾是含有粒子之流體流經多孔媒質時,將粒子截留於濾材,使流體流經濾材後成為不含粒子之澄清流體之操作。依懸濁液之流向所做之分類,則濾餅過濾與深層過濾之懸濁液都以垂直流向流至濾面,這種過濾方式稱為濾餅過濾(Dead-end filtration)或(Cake filtration);而掃流過濾 (Cross flow filtration)則是懸濁液以平行於濾面之方式,藉跨濾材之壓力差讓濾液以垂直流向穿透濾材。在濾速對時間之變化而言,濾餅過濾因濾餅厚度隨時間而增加,故在某一定之壓差下,濾速會因總濾阻之增加而如圖1-a所示呈減緩趨勢。在深層過濾(Depth filtration或Deep bed filtration)時,如粒子遠小於濾材孔隙時,粒子之堆積不致於改變多少流經之截面積,故濾速在某一定之壓差下可維持如圖1-c所示某程度之恆率濾速。


圖1 過濾依泥漿流向之分類

對於掃流過濾而言,懸濁液中之粒子是否沈積於濾面,則視平行流之流速及跨濾材之壓差兩相反的因素而定。一般而言,在某操作條件下,不會被平行流所帶走之小於某一大小之粒子,會被跨濾材壓差推向濾材而堆積成某一厚度之濾餅,故在過濾開始階段,濾速會減緩一陣子,之後則因平行流所產生之剪應力抑制了濾餅之繼續成長,使往後濾速可維持某種程度之恆值。但實際上,細粒之沈積或穿進濾床,可能導致濾速很難維持恆值,而呈現如圖1-b之點線所示之緩慢遞減現象。過濾之驅動力為跨濾材兩側之液體壓力差,實驗室常用真空差壓,在化工廠可用泵輸送泥漿,其壓差可介在3~10大氣壓,而利用離心力場來過濾之離心過濾或離心脫液,其壓差則可高到40~50大氣壓。

 

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