Осадок. Промывка осадка в фильтрах и в системах очистки

Нерастворимые в воде осадки промываются посредством воды или иной промывной жидкости (фильтрат вытесняется водой из осадочного слоя). Если осадок растворяется в воде, то для промывки применяются растворы кислот и солей, а также насыщенный раствор вещества, из которого состоит осадок.

Конструкция большинства фильтров такова, что промывная вода перемещается по тому же пути, что и фильтрат (исключение составляют фильтр прессы).

Осадки, имеющие в составе примеси, промываются способом разбавления: осадок перемешивается с промывной жидкостью в отдельном резервуаре и вновь образованную суспензию заново подвергают фильтрации и промывке. Чтобы промывка была равномерной, трещины в осадке заглаживают.

Промывка осадка способом вытеснения намного проще и экономичнее по сравнению со способом разбавления. Для сокращения расхода промывной жидкости применяют многоступенчатую противоточную промывку в фильтрах непрерывного действия.

Осадки, получаемые в результате фильтрования, подразделяются на следующие виды:

• Сжимаемые;
• Несжимаемые;
• Кристаллические;
• Аморфные (трудноотделяемые);
• Коллоидные (трудноотделяемые)

Несжимаемые осадки – это осадки, которые состоят из недеформирующихся частиц (как правило, кристаллические).

Сжимаемые осадки – это осадки, состоящие из деформирующихся частиц, которые, как правило, являются аморфными.

Вид осадка влияет на соотношение давления и скорости фильтрации.

В несжимаемых осадках взаимное расположение частиц и размеры пор, через которые протекает жидкость, с изменением давления не меняется. Опытным путем доказано, то с изменением давления в процессе фильтрации в пределах 0,7-4 кгс/см², содержание фильтрата в несжимаемом осадке не зависит от давления и соответствует объему пор. Помимо этого, содержание фильтрата в несжимаемых осадках сохраняется постоянным при изменении толщины осадка и давления.

При проведении процесса фильтрации с переменным давлением, которое постепенно возрастает, объем сжимаемого осадка при увеличении давления уменьшается из-за сужения капиллярных каналов. Данное явление вызывает изменении скорости фильтрации, которая непропорциональна росту давления. В процессе образования сжимаемых осадков происходит увеличение скорости фильтрации, которое отстает от роста давления. При этом может возникнуть момент, при котором дальнейшее повышение давления является невыгодным.

В процессе фильтрования под действием давления осадки с разнородным составом могут сжиматься. Чем мельче твердые частицы, тем больше слой осадка уплотняется. Сжимаемость возрастает также при наличии крупных включений, когда в просветах между ними откладываются более мелкие частицы. Это может привести даже к закупорке пор фильтровальной перегородки. Не сжимаются монодисперсные осадки или имеющие относительно крупные частицы. На практике обычно все осадки имеют ту или иную степень сжимаемости.

Помимо осадков сжиматься может и фильтровальная перегородка. Процессы фильтрования могут происходить как при сжимаемых и несжимаемых осадках, так и сжимаемых и несжимаемых перегородках, что необходимо учитывать при анализе.

После того как слой твердых частиц оседает на перегородке, он подвергается дополнительной обработке. В процессе разделения жидкой и твердой фазы, в осадке остается часть фильтрата. Для его удаления, осадочный слой промывается жидкостями, отличными от фильтрата. Кроме этого, осадок может содержать недопустимое количество влаги. Для его обезвоживания применяют продувку холодным или нагретым газом.

Вид используемой жидкости зависит от свойств обрабатываемого осадка и фильтрата.

В вакуум-фильтрах и фильтровальных центрифугах жидкость для промывки подается на слой осадка в диспергированном виде. В фильтрах, использующих высокое давление (например, в фильтрах-прессах), жидкость подается сплошным потоком.

Работа промывной жидкости заключается в вытеснении жидкой фазы из промежутков между твердыми частицами осадка. Также промывная жидкость вытесняет фильтрат, удерживаемый адсорбционной силой и силой поверхностного натяжения. Соотношение между количествами остатков фильтрата зависит от структуры частиц, образующих осадок, и определяется экспериментально.

Изменение концентрации взвешенных частиц в фильтруемой суспензии не оказывает существенного влияния на содержания фильтрата в осадке. Скорость фильтрования суспензий, образующих несжимаемые осадки, увеличивается при росте давления на жидкость. В случае одного и того же давления скорость фильтрации зависит только от толщины слоя осадка.

На скорость фильтрации влияет также вязкость жидкости. При возрастании вязкости скорость фильтрации снижается. Поэтому чтобы увеличить производительность фильтра, рекомендуется фильтровать жидкость в подогретом состоянии. Однако следует учитывать, что вязкость жидкости снижается при повышении температуры вначале довольно быстро, а потом все медленнее. Следовательно, при дальнейшем нагревании после достижения определенной температуры вязкость почти не меняется. Помимо этого, не всегда возможно повышение температуры, потому что существует возможность растворения фильтруемого осадка. К тому же увеличение температуры довольно часто вызывает усиление химического воздействия фильтруемой жидкости на материалы, из которых сделан фильтр. Именно поэтому необходим выбор и установка оптимальной температуры для фильтруемой жидкости в каждом конкретном случае.

При промывке фильтрат становится менее концентрированным, что может быть негативным фактором, если, к примеру, требуется дальнейшая выпарка фильтрата. Уменьшение разбавления фильтрата может быть достигнуто путем систематического промывания. Для этого промывку необходимо проводить несколько раз при помощи растворов убывающих концентраций и только последняя промывка должна проводиться при помощи чистой воды. Для промывки используются может использоваться фильтрат, полученный после предыдущих операций промывки. Самый концентрированный раствор периодически отделяют, чтобы присоединить к основному фильтрату.