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二次盐水中的过滤应用

日期：2020/5/26浏览：829次

摘要 : 分析了 3 类可用于二次盐水过滤的超精密澄清过滤技术，介绍了刚性微孔聚乙烯管压滤机连续多年在盐水二次过滤的使用中所取得的主要成果。关键词 : 澄清过滤绝对过滤深层吸附过滤表层吸附过滤

不溶的 CaCO 3 与 Mg(OH) 2, 含量虽只有 10~20mg/L, 由于粒度极细 ( 如 Mg(OH) 2, 只有 0.1~0.2 μ m) ，完全去除非常困难，应尽量使盐水的浊度达到 1mg/L 左右，方能使螯合树脂与电解槽能稳定运行，产品质量与操作成本均能维持较先进水平。
1 、澄清过滤技术的概况 国内外工业生产上使用的澄清过滤技术基本上有三大类： (1) 表面绝对过滤； (2) 深层全程吸附过滤； (3) 表层吸附过滤。表面绝对过滤 1.1 　表面绝对过滤的过滤机是表面机械筛滤，过滤介质表面最大孔径要绝对小于被过滤颗粒的最小粒径，方可将物料中全部颗粒被堵在过滤介质外表面。目前能作盐水二次绝对过滤介质只有微孔膜与部分超滤膜，膜的材料有高分子膜与无机膜。虽然料液中细颗粒极少，但过滤时间一长，膜表面必然形成极薄的滤饼层，此层阻力极大，导致滤速非常慢。为了提高滤速，对这类膜过滤，一般只能采用动态无滤层过滤或频繁反冲洗的无滤层过滤。膜的孔径分布很难做到集中 ( 核孔膜可以做到比较集中 ) ，而盐水中不溶性组分又很复杂，很难保证液体中不含有与膜表面一些毛细孔孔径相当的颗粒，也就是说要完全做到表面绝对过滤极难，必有相当数量的微粒会穿漏或堵在膜的内部。“堵塞”是膜过滤一大致命伤，可用物理或化学再生方法延缓“堵塞”，高动量的流体反冲方法是最简单易行的物理再生方法。高分子膜的机械强度较差，难以承受反冲洗的再生方法。因此高分子膜的使用寿命往往不长。无机膜一般可用反冲洗方法，但目前价格昂贵，投资费用太大，目前盐水量很大的氯碱生产还难以广泛采用。 1.2 深层全程吸附过滤采用分散的材料 ( 颗粒或纤维 ) 组成孔隙大的有相当厚度的堆积层作为过滤介质，利用被过滤微粒与分散材料之间的表面吸附 ( 包括电荷吸附与万有引力吸附等 ) 与部分机械阻截等原理进行过滤。这种过滤介质的最大结构特点是滤层厚、孔隙率大，亦即滤层中毛细孔径大、毛细孔道长，此结构最大优点是滤层的溶渣量大滤速快，与此两优点密切相连的最大弱点是固体微粒易穿漏，滤液的质量难以保证。由于整个滤层内部到处都有固体微粒，很难达到高效再生，滤层内总会积留相当量的固体微粒，下次过滤时这些细颗粒极易带到滤液中。除非含固量较多，表面很快会形成滤饼层，否则穿漏现象相当明显。深层全程吸附宜作为盐水一次过滤。如作为盐水二次过滤，需附加相当措施，否则滤液质量不稳定。 1.3 表层吸附过滤表层吸附过滤是介于表面绝对过滤与深层全程吸附过滤之间的一种过滤技术。它的过滤机理首先也是被过滤微粒与过滤介质之间的表面吸附与部分机械阻截，但它把过滤过程主要限制在过滤介质的表层，而不是过滤介质层深层，更不是过滤介质层内毛细孔的全程，随着表层过滤逐渐进行，在表层毛细孔口就会形成孔口架桥，最后过滤过程从孔径口移至过滤介质表面之外。此后的过滤成为薄层滤饼过滤。过滤介质层的毛细孔径与孔隙率虽大于膜，但必须明显小于深层全程吸附过滤介质的数值，这样方能形成表层吸附过滤。为了防止反冲洗再生时被截留的固体微粒在整个过滤介质层内扩散，影响下次过滤滤液的澄清度，表层吸附过滤介质一般采用整体型，而不是分散型。为了能承受高动量的反冲洗，以达到高效再生，此类整体型滤材必须是高强度的刚性微孔体。由于过滤过程主要发生在表层，而不在深层，过滤介质层应该较薄。表层吸附过滤的滤速会明显小于深层全程吸附过滤的滤速，为此过滤介质必须制成管式，过滤机内必须是多管式，以扩大过滤管的面积来增大生产能力。刚性整体成型的微孔过滤管目前有：烧结成型管、粘结成型管、绕线成型管、垫片成型管。只有烧结成型管可承受高动量反冲洗，孔隙率与毛细孔径都可做得比较小，能承担可反复再生的表层过滤功能，其他几类，或耐冲击强度过低，或孔隙率与毛细孔径太大，难当此任。能制成刚性烧结型过滤管的材质有金属、无机与高分子等 3 大类。金属烧结管由于价格太昂贵，耐腐蚀性能不理想，不适宜在盐水二次过滤中应用。无机的碳素烧结管国外早已成功用于二次盐水过滤，证明其性能可靠，效果满意：国内已有一些氯碱厂进口这种过滤机，成功用于生产。碳素烧结管的价格虽比金属烧结管低，但仍相当高，国内大多数氯碱厂难以承受，刚性的高分子微孔烧结管是作者用了 30 多年时间开发出来用于可反复再生的表层吸附过滤，由于价格较低，耐腐蚀性能较强，在氯碱生产上已成功用于盐水二次过滤。
2 、烧结聚乙烯微孔管过滤机的应用 由于 Mg(OH) 2 等颗粒极细，为达到表层吸附过滤，或者将微孔体的孔隙度与毛细孔径制得很小，或者采用α—纤维素内，使得反冲洗再生较完全。国外的烧结碳素管几乎都采用α—纤维素预涂方法，烧结聚乙烯微孔管也完全可采用这一方法。采用 α—纤维素预涂 , 每 1m 2 过滤面积预涂 1kg α—纤维素 , 预涂层约 1mm 厚，可连续过滤 8d ，平均滤速可达 0.4~0.6m 3/m 2h, 原水的 Ca 2+ 、 Mg 2+ 浓度为 10~20mg/l ，过滤后几乎为零。虽然采用α—纤维素增加费用，由于电耗减少，节省电槽维护费，每年直接经济效益可达几百万元。也有的氯碱厂不用α—纤维素预涂，直接利用精密微孔过滤机去除盐水中的 Ca 2+ 、 Mg 2+ 及悬浮物，毛细孔径稍小些，过滤后 Ca 2+ 、 Mg 2+ 均显著减少，节电非常明显，最长的应用也已连续运用 4 年多。