Bài giảng Kỹ thuật thu hồi và hoàn thiện sản phẩm: Chương 2 - Các phương pháp tách chất rắn

Bài giảng "Kỹ thuật thu hồi hoàn thiện sản phẩm: Chương 2" tìm hiểu về các phương pháp tách chất rắn như: Phương pháp lọc, phương pháp lắng, phương pháp li tâm, phương pháp tuyển nổi. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật thu hồi và hoàn thiện sản phẩm: Chương 2 - Các phương pháp tách chất rắnCHƯƠNG II. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHẤT RẮN Nội dung2.1. Phương pháp lọc2.2. Phương pháp lắng2.3. Phương pháp li tâm2.4. Phương pháp tuyển nổi 2.1. Phương pháp lọc2.1.1. Định nghĩa:Quá trình phân tách pha rắn khỏi pha lỏng dựa vào sựkhác nhau về kích thước qua lớp vật liệu lọc. Phần trong điqua màng gọi là dịch lọc (filtrate), phần rắn còn lại dính trênvật liệu lọc gọi là cặn lọc (filter cake)• Động lực: chênh lệch áp suất – Dùng bơm li tâm – Hút chân không2.1.2. Lý thuyết lọc - Định luật Darcy Chất rắn giữ trên vật liệu lọc (cặn lọc) Vật liệu lọc Dịch lọc Lý thuyết lọc- Định luật DarcyTốc độ lọc dV/dt (m3/s)V thể tích dịch lọc (m3) dV A P =A Diện tích bề mặt lọc (m2) dt ( Rm + Rc ) ΔP Chênh lệch áp suất (Pa)µ Độ nhớt của dịch lọc (Pa s)rm Trở lực của vật liệu lọc (m -1)rc Trở lực của cặn lọc (m -1) Lý thuyết lọc- Định luật DarcyTốc độ lọc• Tỉ lệ thuận với – Diện tích bề mặt lọc – Chênh lệch áp suất giữa 2 bên bề mặt lọc• Tỉ lệ nghịch với – Độ nhớt của chất lỏng – Trở lực của vật liệu lọc và cặn lọc Lý thuyết lọc- Định luật Darcy• Trở lực cặn lọc Rc có 2 trường hợp – Cặn không nén được – Cặn nén được Trở lực cặn lọc V  Rc =  c    A• Trong đó c – khối lượng cặn trên 1 đơn vị thể tích dịch lọc• - Trở lực riêng trung bình của cặn lọc (cm/g)→Thể tích dịch lọc tăng thì trở lực tăng Trở lực cặn lọc – Cặn lọc không nén được• Khi phân tích quá trình lọc thường dựa trên giả thiết cặn lọc không nén được do vậy trở lực riêng  không đổi.• Thường, cặn lọc của quá trình lên men nén được, do vậy α thay đổi theo Δp dV AP = dt Rm +  c (V / A) t c  V  Rm =  + V / A 2p  A  pĐây là pt đường thẳng y=ax + ba (s/cm2), b (s/cm)Tuy nhiên trong thực tế ko phải đường thẳng do có thể tăng nếu cặn lọc bị nénThời gian (s) 26 96 197 342 537 692 989V dịch lọc (mL) 100 200 300 400 500 600 690Cho biết d vật liệu lọc hình tròn đường kính 8 cm,µ=3.0 cp, ∆p=600mm HgKhối lượng cặn sau khi lọc=14g. Hãy tính• và Rm•Cho biết V=10000L khi A=10m2 ∆p=500mm Hg tínhthời gian lọc•1cp=10-3 Pa s•1mm Hg=133 PaLoc thuong.xlsx c 4.81* 2 * 600 *133 = 4.8119   =2p 0.003 *14 / 690= 1.26 *10 cm / g 10Rm 4.26 * 600 *133 = 4.2597  Rm = p 0.003 −1= 1.13 *10 cm 8 t  c  V  Rm =  + V/A 2p  A p V   cV t=  + Rm  = 16.1h pA  2 A Phân tích quá trình lọc dựa trên các giả thiết sau :• Cặn lọc không nén được do vậy trở lực riêng không đổi. Thường, cặn lọc của quá trình lên men nén được, do vậy α thay đổi theo ΔpTrở lực cặn lọc – Cặn lọc nén được Trong đó S- thông số nén được ’ – hằng số Nếu cặn ko nén được S=0 Nếu cặn nén rất tốt S=1 Vật liệu lọc• Yêu cầu vật liệu lọc – Đảm bảo độ tách – Bền cơ học – Ko bị ăn mòn – Trở lực thấp• Thường dùng – Vải (bông, hóa học): dùng cho cặn kích thước 10 m – Lưới kim loại: Ni, Cu, Al, thép... đòi hỏi ko bị ăn mòn và không lọt các cặn cao: kích thước hạt nhỏ nhất bị giữ 5 m – Các vật liệu xốp: silica, gốm, nhựa... Cải thiện tốc độ lọc• Tăng diện tích bề mặt lọc• Tăng chênh lệch áp suất• Giảm lượng cặn lọc• Giảm độ nhớt chất lỏng• Giảm trở lực riêng của cặn lọc – Tăng độ xốp – Giảm thông số hình dạng của các hạt – Giảm bề mặt riêng của các hạt Các chất trợ lọc• Chất trợ lọc là các chất rắn dạng hạt hay sợi có khả năng hình thành cặn lọc có độ thẩm thấu cao• Chất trợ lọc có mật độ thấp để giảm tối đa quá trình lắng và giúp phân bố đều trên bề mặt chất lọc• Xốp và có khả năng hình thành các cặn xốp để giảm tối đa trở lực dòng chảy và không dính vào dịch trong Các chất trợ lọc• Có thể thêm vào dịch lọc hay đưa vào thiết bị lọc (phủ trước trên vật liệu lọc)• Phải bền hóa học và tương thích với sản phẩm• Hay dùng: diatomit, perlite ...