SZŰRÉS Szuszpenziók szétválasztására szolgáló művelet, amelyben a folyadékból a szilárd részecskéket lyukacsos test (vagy porózus halmaz) a szűrőközeg.

Az előadások a következő témára: "SZŰRÉS Szuszpenziók szétválasztására szolgáló művelet, amelyben a folyadékból a szilárd részecskéket lyukacsos test (vagy porózus halmaz) a szűrőközeg."— Előadás másolata:

1 SZŰRÉS Szuszpenziók szétválasztására szolgáló művelet, amelyben a folyadékból a szilárd részecskéket lyukacsos test (vagy porózus halmaz) a szűrőközeg segítségével választjuk el. Az átfolyó (megtisztított) folyadék a szűrlet, a szűrőn fennmaradó anyag a szüredék vagy iszaplepény. 1. Szitahatás: a szűrőközeg nyílásméreténél nagyobb méretű részecskék a szűrőközegen nem tudnak átjutni. 2. A szemcsék a szűrőközeg zeg-zugos járataiban, holt tereiben is megkötődhetnek. 3. A szűrendő szemcsék a szűrőanyaghoz tapadva kötődnek meg.

2 A szűrés megoldási lehetőségei:
rácsok sziták Felületi szűrők Mélységi szűrők Prés- típusú szűrők Membránt alkalmazó szűrők – membrán eljárások

3 ε ε0 Δp τSZŰRÉS τSZŰRÉS Felületi szűrők Mélységi szűrők Szuszpenzió
homokréteg iszaplepény Szűrlet(filtrát) Szűrlet(filtrát) τSZŰRÉS ε τSZŰRÉS ε0

4 iszaplepény Δp Felületi szűrők A folyadék a gravitáció, vagy centrifugális erőtér hatására áramlik ( „hajtóerő” ) A kiszűrt iszap folyamatosan növekedő iszapréteget alkot Szűrőanyag (megtámasztás)

5 ε0 ετ Mélységi szűrők Szuszpenzió homokréteg filtrát szüredék
A szűrőréteg, ( szemcsés halmaz ) folyadék számára átjárható pórusaiban, „hézagterében” kiváló szüredék az eredeti porozitást ε0 folyamatosan csökkenti ετ .

6 D[%] A szűrés „kéttermékes” művelet
D (dSZEMCSE) = P (dSZEMCSE >dSZŰRŐ NYÍLÁSMÉRETE ) D[%] feladás szürlet iszap dSZEMCSE 100 dNYÍLÁS

7 Felületi szűrés Szemcsés halmazon történő fluidum átáramlás leírása – a már megismert – Carman-Kozeny összefüggéssel: vSZ : a szűrés sebessége, (szűrési sebesség) li : az iszaplepény vastagsága Δp : szűrési nyomás ( különbség )

8 A vsz Szűrendő közeg (szuszpenzió) iszaplepény Δp
li iszaplepény Szűrőanyag (szűrőszövet) szűrőfelület A vsz szűrlet V: a „ô” szűrési idő alatt keletkező filtrát térfogat

9 K[m2] : permeabilitás D’Arcy-féle összefüggés (1856):

10 vSZ K[m2] : permeabilitás meghatározható méréssel: elméleti
li, η : állandó elméleti vSZ gyakorlat K => tgα nem független Δp – től, mert az iszap a növekvő szűrési nyomás hatására: összenyomódik, tömörödik (szemcsealak!) => áteresztőképessége csökken a szemcsék bemosódnak, átrendeződnek a tapadó nedvesség csökken

11 Ha nem nőne,(állandó lenne) az iszaplepény vastagsága és a szűrési nyomás; tiszta folyadék átáramlása esetén a „szűrési” (átáramlási) sebesség is állandó lenne: A szűrési teljesítmény: is állandó.

12 Felületi szűrés => növekvő , változó iszaplelepény => csökkenő szűrési teljesítmény => a szűrés differenciálegyenlete:

13 A szűrés során változhatnak ( η=áll.)
Az összefüggés felhasználható, megoldható, ha: Δp, és K állandó és K állandó K változó (csökken) – mélységi szűrés

14 A szűrés során a szűrési nyomást Δp állandó értéken tartjuk,
(a permeabilitást is állandónak tekinjük: K = áll , ) : Δp Δp állandó A jelenség oka:

15 állandó A szűrés során változik! Bevezetjük a szűrési ellenállást „R”

16 ? ? R = RISZAP + RSZŰRŐANYAG RI = a.li
(1) RISZAP = f ( li ) ! Növekvő iszaplepény vastagság! RI = a.li a : egységnyi, 1m magasságú iszapréteg ellenállása li = f (τ) ! ?

17 ? li = f (τ) ! Anyagmérleg a kivált iszap térfogatára: li . A = V. x0
x0 : 1m3 szűrlethez tartozó kiszűrt iszaptérfogat Behelyettesítés (1) RI = a.li összefüggésbe; az iszapellenállás:

18 Hasonló gondolatmenettel a szűrőanyagra:(2)
RSZŰRŐANYAG = a.lEGYENÉRTÉKŰ VE : egyenértékű filtráttérfogat,melynek átszűrésekor keletkező iszapréteg ellenállása azonos a szűrőanyag ellenállásával. A szűrőanyag ellenállása:

19 R = RISZAP + RSZŰRŐANYAG
A szűrési ellenállás ( R ) : „R” értékét a differenciálegyenletbe behelyettesítve:

20 A differenciálegyenlet:
Behelyettesítve:

21 A differenciálegyenlet megoldása :

22 Az összefüggés: V = f (τ )
Felhasználható pl. Vm3 filtrát előállításához szükséges szűrési idő kiszámításához. Szűrési állandó: C [1/m2]

23 Az összefüggés csak akkor használható, ha VE ,és C értékét méréssel határozzuk meg. (Lásd Praktikum –II.)

24 2. Szűrés állandó szűrési teljesítmény ( ) esetén
Szűrés vége Δp Szűrés kezdete

25 A differenciálegyenlet ebben az esetben:

26 A szűrési idő: Összehasonlítva a Δp állandó esettel, a szűrési idő, ~kétszeresére növekedik.

27 τMELLÉKIDŐ : a szűrő tisztítása; szét- összeszerelés, regenerálás
Az optimális szűrési idő meghatározása Δp = állandó esetén: A szűrlet időbeli változása V[m3] V τ τM τOPTIMÁLIS τMELLÉKIDŐ : a szűrő tisztítása; szét- összeszerelés, regenerálás

28 Szűrőanyagok segédanyagok szűrők -Kovaföld (diatómaföld): Tisztaság, egyenletes szemcseeloszlás, semleges kémhatás -perlit (AL-szilikátok), bentonit (pórusos) -szűrőszén (adsz.!), celulóz, faliszt, azbeszt? -koaguláló és flokkulálószerek -szövetek: -nemezelt anyagok -porózus merev anyagok -szemcsés halmazok -szűrőmasszák

29 szűrők -szövetek: a szűrési tulajdonságait meghatározzák Anyaga: pamut, gyapjú, műszál, üveg, fém, azbeszt? Szálfinomság [m/g] A szövés típusa:

30 A szövés módjának befolyása a szűrésre:

31 Előréteg Bekeverés

32 Δp Δp állandó

33 Δp állandó Δp Közvetlen szivattyúról üzemeltetett szűrő

34 a a0 Az iszaplepény összenyomhatósága:
Iszapellenállás ( „a” ) - ? - szűrési nyomás (Δp) Δp a a0 Összenyomható iszaplepény Ideális, „összenyomhatatlan iszap” Ha „a” növekedik, „C” is nő, => τSZ is nő, a szűrés esetleg – gyakorlatilag - lehetetlenné válik.<= adalékok (ráiszapolás)

35 n a a0 Összenyomhatósági tényező kovaföld 0,1 ferrihidroxid 0,8
Δp a a0 Összenyomható iszaplepény Közelítő függvény: Összenyomhatósági tényező n kovaföld 0,1 ferrihidroxid 0,8

36 Szakaszos üzemű szűrők
1. Szűrőkádak (Nuccsok) Szűrlet Vákuum iszap

37 szűrőgyertya 2. Gyertyás szűrők Anyaguk pl: -lyukacsos kerámia
-szinterfém -fémsziták -műanyagok -stb Szűrés „kívülről befelé” Tisztítás ellenáramban

38 Gyertyás szűrő: SZŰRŐGYERTYÁK szuszpenzió iszap Tisztítás: ellenáramú mosás szűrlet

39 A ráiszapoló szűrés jellegzetes üzemi folyamatai:
Tisztítás Ráiszapolás, szűrőanyag képzés (pl. kovaföld )

40 3. Táskás szűrők (nyomószűrők) :
Kis iszaptartalmú folyadékok szűrésére „táska szerű” szűrőelemek ( párhuzamos kapcsolás, nagy szűrőfelület kis térfogatban) Nyomásálló ház A nedves iszapeltávolítás lehetséges beépített fúvókasorral is

41 Szűrletgyűjtő csatorna
szitaszövet Alátámasztó drótháló iszaplepény szűrlet

42 -Vízszintes szűrőelemek
-”félfolyamatos „ üzem -könnyen automatizálható

43 4. Szűrőprések: (lásd praktikum)
Párhuzamosan kapcsolt szűrőelemek, szakaszos üzem. Az iszaptér kialakításától függően Keretes ~ : Nagyobb iszaptér Nagyobb szárazanyag tartalmú szuszpenzióra Kamrás ~ : Kis iszaptér Híg szuszpenziókra

44 Kamrás szűrőprések: szűrőlapok iszap szűrőkendő szuszpenzió szűrlet

45 Szűrőlap:

46 Kertes szűrőprések: Keret szűrőlap iszap szűrőkendő szuszpenzió szűrlet

47

48

49 Keretes szűrőprés

50

51

52 Legelterjedtebbek: forgódobos cellás vákuumdobszűrők

53 Folyamatos szűrők: Dobszűrők