过滤机理颗粒迁移

1. 压缩空气过滤器怎么按机理和滤材分类

压缩空气来过滤器按过滤自材质的不同可分为：
1、纤维（fibre）过滤器：采用束状纤维（或纤维节）为过滤器的滤料，吸附能力强，过滤阻力小。
2、微孔（pore）过滤器：如膜过滤器，此类过滤器通常为绝对过滤器，常用在过滤器微生物上。
3、粒子过滤器：如活性炭过滤器，其滤芯由活性炭颗粒组成。
压缩空气过滤器按过滤机理的不同可分为：
1、表面（surface）过滤器：如滤芯为过滤纸或过滤布的过滤器，此类过滤器过滤效率不稳定，因为滤材的空隙直径较大（典型的有布袋除尘器），可以再生。
2、深层 （depth） 过滤器： 如纤维过滤器， 过滤器效率高， 不可再生。

2. 　离心过滤机

离心过滤是以离心力为推动力，用过滤方式来分离固液两相混合物的操作。悬浮液中的固相颗粒在离心力场中为过滤介质所截留，并不断堆积成滤饼层，液体借离心力通过所形成的多孔滤饼而分离。

一、过滤机理

离心过滤可获得比离心沉降较干的渣，机理较为复杂，不同的物料在同样条件下进行离心过滤，常得到含有不同数量液相的渣，这与液体充满滤渣孔隙的程度有关，可将滤渣孔隙中的液体有条件地分为吸附的、薄膜的、毛细管的和自由的液体。

离心过滤过程可分为三个主要阶段：①滤渣的形成，②滤渣的压紧，③被毛细管和分子吸引力所保留于滤渣中的液体排除（或称滤渣机械干燥）。在此三个阶段中，第一阶段与一般过滤相似，但这时的压力差主要取决于离心力场作用在悬浮液上所产生的液压头，滤渣和过滤介质有较大的曲率，过滤面积随半径而变化，而滤渣不仅在液体作用下，而且还在滤渣骨架质量力作用下受到压紧。

第二阶段也可称为滤渣的集聚阶段，在此时间内被离心分离的物料实际上是两相物系，开始时固体颗粒排列并不紧凑，彼此间有最小的接触点。在滤渣上，由于有力场的作用，它的骨架力图使颗粒排列得更密实。这时除骨架作用在液相上所产生的压力以外，由于离心力场的作用，对液相产生压力。挤压时压力的变化取决于滤渣中所含的液体量。在第二阶段，滤渣的排出过程的速度取决于这些压力及渣的流体阻力。随着离心过滤过程的进行，骨架中压力增大的同时产生的滤渣被压紧，当渣的压紧结束时，离心力场作用在固相颗粒上所产生的全部压力完全转移到渣的骨架上。

第三阶段开始时，在颗粒接触处和颗粒的表面上保留有毛细管力和分子力所保持的液体。其中一部分在离心力、惯性和流经滤渣的空气流的作用下向滤网方向从一个接头向另一个接头，借助机械方法除去。

在工业生产中，一般为浓度较高物料的离心过滤，这种情况没有滤渣形成阶段，或者持续时间很短。实际上，由滤渣压紧和机械干燥组成的这个过程称为离心挤压。

二、三足式离心机构造与操作

过滤式离心机有三足式、上悬式、刮刀卸料式、活塞推料式、振动式等。三足式离心机是一种常用的人工卸料的间歇式离心机。图6-6为其结构示意图。

图6-6上部卸料三足式离心机

1-底盘；2-支柱；3-缓冲弹簧；4-摆杆；5-转鼓体；6-转鼓底；7-拦液板；8-机盖；9-主轴；10-轴承座；11-制动器把手；12-外壳；13-电动机；14-三角皮带轮；15-制动轮；16-滤液出口；17-机座

三足式离心机的主要部件是一篮式转鼓，壁面钻有许多小孔，内壁衬有金属丝网及滤布。整个机座和外罩藉三根拉杆弹簧悬挂于三足支柱上，以减轻运转时的振动。料液加入转鼓后，滤液穿过转鼓于机座下部排出，滤渣沉积于转鼓内壁，待一批料液过滤完毕，或转鼓内的滤液量达到设备允许的最大值时，可停止加料并继续运转一段时间以沥干滤液。必要时，也可于滤饼表面洒以清水进行洗涤，然后停车卸料，清洗设备。

三足式离心机的转鼓一般较大，直径为335～2000mm，容积为7.5～100L，转鼓转速600～3350r/min，分离因数400～2120。

三足式离心机对物料的适应性强，过滤、洗涤时能按需要随时调节，可得到较干的滤渣和进行充分的洗涤，固体颗粒几乎不受破坏。此外还具有机器运转平稳、结构简单、造价低廉等优点。但是其为间歇操作，生产中辅助时间长，生产能力低，劳动强度大。在一些工厂中仍作为脱水设备。

过滤式三足离心机根据其卸料方式的不同，有：三足式上部人工卸料离心机，国家标准规定的代号为SS，三足式下部人工卸料离心机（SX），三足式自动上部卸料离心机（SS2），三足式自动下部卸料离心机（SX2）。

表6-2列出部分三足式离心机的技术性能。

表6-2三足式离心机技术性能

3. 过滤过程中的迁移机理有哪些作用

过滤过程中的迁移机理有哪些作用
迁移机理 在过滤过程中,滤层孔隙中的水流一般处于层流状态,且存在一个速度梯度

4. 试述快滤池的过滤机理

过滤原理：
深床反硝化滤池采用粗粒石英砂滤料作为过滤介质和微生物膜载体，滤除污水中的SS 和脱氮。
过滤机理：
- 机械过滤（滤床上层截流）
- 纵向渗透（Q=V*A，A↓—V↑，颗粒向下迁移）
- 表面扩散（布朗运动）
能够滤除的颗粒物粒径为：D颗粒〉20%x D10（D10为滤料有效粒径）
悬浮物在滤床中的堆积负荷 < 滤料体积 x 0.45 x0.1
- 0.41：滤料的空隙率
- 0.1： 滤床中水相体积的10%

5. 空气过滤器的过滤原理是什么

空气过滤器的过滤原理将压缩空气中的液态水、液态油滴分离出来，并滤去空气中的灰尘和固体杂质，但不能除去气态的水和油。

空气中颗粒物去除技术主要有机械过滤、吸附、静电除尘、负离子和等离子体法及静电驻极过滤等。

机械过滤一般主要通过以下3种方式捕获微粒：直接拦截，惯性碰撞，布朗扩散机理，其对细小颗粒物收集效果好但风阻大，为了获得高的净化效率，滤芯需要致密并定期更换。

吸附是利用材料的大表面积及多孔结构捕获颗粒污染物，很容易堵塞，用于气体污染物去除效果更显著；

静电除尘是利用高压静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法，其风阻虽小但对较大颗粒和纤维捕集效果差，会引起放电，且清洗麻烦费时，易产生臭氧，形成二次污染。

负离子和等离子体法去除室内颗粒污染物的工作原理类似，都是通过使空气中的颗粒物带电，聚结形成较大颗粒而沉降，但颗粒物实际上并未移除，只是附着于附近的表面上，易导致再次扬尘。

静电驻极过滤有效阻隔空气中颗粒污染物，如粉尘、毛屑、花粉、细菌等，同时超低阻抗确保空调稳定运行及制冷效果。

传统的标准过滤介质能非常有效地去除10微米以上的颗粒物。当颗粒物的粒径除至5微米，2微米甚至亚微米的范围时，高效的机械式过滤系统就会变得比较昂贵，且风阻会显著增加。通过静电驻极空气过滤材料过滤,能以较低的能源消耗达到很高的捕获效率，同时兼具静电除尘低风阻的优点，但无需外接上万伏的电压，故不会产生臭氧,且由于其组成为聚丙烯材质，很方便抛弃处理。

拦截

空气中的尘埃粒子，随气流作惯性运动或无规则布朗运动或受某种场力的作用而移动，当微粒运动撞到其它物体，物体间存在的范德华力（是分子与分子、分子团与分子团之间的力）使微粒粘到纤维表面。进入过滤介质的尘埃有较多撞击介质的机会，撞上介质就会被粘住。较小的粉尘相互碰撞会相互粘结形成较大颗粒而沉降，空气中粉尘的颗粒浓度相对稳定。室内及墙壁的退色就因为这原因。

把纤维过滤器像筛子一样看待是错误的。

惯性和扩散

颗粒粉尘在气流中作惯性运动，当遇到排列杂乱的纤维时，气流改变方向，粒因惯性偏离方向，撞到纤维上而被粘结。粒子越大越容易撞击，效果越好。

小颗粒粉尘作无规则的布朗运动。颗粒越小，无规则运动越剧烈，撞击障碍物的机会越多，过滤效果也会越好。空气中小于0.1微米的颗粒主要作布朗运动，粒子小，过滤效果好。大于0.3微米的粒子主要作惯性运动,粒子越大效率越高。扩散和惯性都不明显得粒子最难过滤掉。测量高效过滤器性能时，人们经常规定测量最难测量的粉尘效率值。

静电作用

由于某种原因，纤维和微粒可能带上电荷，产生静电效应。带静电的过滤材料过滤效果可以明显改善。原因：静电使粉尘改变运动轨迹并撞上障碍物，静电使粉尘在介质上粘的更牢。

能长期带静电的材料也称作"驻极体"材料。材料带静电后阻力不变，过滤效果会明显改善。静电在过滤效果中不起决定作用，只起辅助作用。

化学过滤

化学过滤器主要有选择性的吸附有害气体分子。

活性碳材料中有大量看不见的微孔，有较大的吸附面积。米粒大小的活性碳中，微孔内面积有十几平方米大。

游离分子接触活性碳后，在微孔中凝聚成液体因毛细管原理呆在微孔中，有的与材料和而为一体。没有明显化学反应的吸附称为物理吸附。

有的对活性碳进行处理，被吸附的颗粒与材料进行反应，生成固体物质或无害气体，称为化学吸附。

活性碳在使用过程中材料的吸附能力不断减弱，当减弱到某一程度，过滤器将报废。如果仅为物理吸附，用加热或水蒸汽熏可使有害气体脱离活性碳，使活性碳再生。

重力效应

微粒通过纤维层时，在重力作用下，发生脱离气流流线的位移而沉降在纤维表面上，这种作用只有在微粒较大（>0.5um)时存在，这是微粒重力作用太小，当它还没有沉降到纤维上时已随气流通过纤维层。因而，对粒径小于0.5um的微粒的过滤，重力沉降完全可以忽略。

6. 空气过滤器的工作原理

1.空气过滤技术主要采用过滤分离方法：通过设置不同性能的过滤器，除去空气中的悬尘埃粒子和微生物，也即通过滤料将尘埃粒子捕集截留下来，以保证送入风量的洁净度要求。它所用的滤料为较细直径的纤维，既能使气流顺利通过，也能有效地捕集尘埃粒子。

2.洁净技术控制过滤的灰尘一般是0.1---10μm的尘埃粒子，粒径较小，包含有固态微粒和液态微粒；大气中悬浮的有机微粒有微生物、植物的花粉、花絮与绒毛，微生物一般包括病毒、立克次氏菌、细菌、菌类、原生虫和藻类。空气净化控制的主要是细菌和菌类、病毒。因为微生物主要附着在尘埃粒子上，因此将空气中的尘埃粒子有效地控制，也就能有效地控制空气中的细菌、菌类及病毒。要做到这一点，必须通过阻隔性质的微粒过滤器，方可加以过滤。一般地，普通高效过滤器对细菌的过滤效率可达99.996%，基本上可以满足生物洁净室的过滤净化要求。。

过滤器的过滤层捕集微粒的作用主要有5种：

1.拦截效应：当某一粒径的粒子运动到纤维表面附近时，其中心线到纤维表面的距离小于微粒半径，灰尘粒子就会被滤料纤维拦截而沉积下来。

2.惯性效应：当微粒质量较大或速度较大时，由于惯性而碰撞在纤维表面而沉积下来。

3.扩散效应：小粒径的粒子布朗运动较强而容易碰撞到纤维表面上。

4.重力效应：微粒通过纤维层时，因重力沉降而沉积在纤维上。

5.静电效应：纤维或粒子都可能带电荷，产生吸引微粒的静电效应，而将粒子吸到纤维表面上。 图很难找，我争取。

7. 过滤的原理是什么

原理：利用物质的溶解性差异，将液体和不溶于液体的固体分离开来的一种方法。如用过滤法除去粗食盐中少量的泥沙。

过滤是使水通过滤料时去除水中悬浮物和微生物等的净水过程。滤池通常设在沉淀池或澄清池之后。目的是使滤后水的浊度达到水质标准的要求。

水经过滤后，残留的细菌、病毒失去了悬浮物的保护作用，从而为过滤后消毒创造了条件。所以，在以地面水为水源的饮用水净化中，有时可省去沉淀或澄清，但过滤是不可缺少的。

(7)过滤机理颗粒迁移扩展阅读

粗盐水的过滤的实验步骤

1、仪器组装

（1）取一台带铁圈的铁架台，将小烧杯放在铁架台台面上。

（2）将漏斗放入铁圈中，并调整铁圈的高度，使漏斗末端的管口紧贴烧杯内壁。

（3）取一片滤纸，对折两次，分开，使一边三层，另一边一层，放入漏斗中，滤纸的边缘低于漏斗口，并用少量蒸馏水润湿滤纸，使其紧贴漏斗，即滤纸与漏斗壁间无气泡。

2、过滤

（1）用烧杯取适量粗盐水，倒粗盐水时，试剂瓶盖倒放，标签向着手心，瓶口紧挨烧杯口，沿玻璃棒倒入漏斗中，烧杯的尖嘴轻靠在玻璃棒上。

（2）玻璃棒下端轻靠在三层滤纸上，倒入的粗盐水液面要低于滤纸的边缘。

3、整理

将用过的滤纸丢入垃圾箱中，盐水倒入废液缸中，用清水洗涤仪器，擦干净实验台。

8. 水处理石英砂滤料是如何过滤的

石英砂在水处理方面起到越来越重要的作用，去除悬浮物起到过滤作用，就像水版经过砂石渗透到地权下一样，将水中的那些悬浮物阻拦下来，主要针对那些细微的悬浮物。 1．用于要求出水浊度≤5mg/L能符合饮用水质标准的工业用水、生活用水及市政给水系统； 2．工业污水中的悬浮物、固体物的去除； 3．可用作离子交换法软化、除盐系统中的预处理设备，对水质要求不高的工业给水的粗过滤设备；以及用在游泳池循环处理系统、冷却循环水净化系统等。

9. 元素硫颗粒运移沉积机理

目前，地层中颗粒的运动特征及规律、控制其运动的方法、运移对储层的伤害得到了广泛的重视^{［79～87］}，颗粒在储层孔喉处沉积的因素也随之得以认识。因为固相颗粒的密度往往大于气体的密度，所以在静态的流体中，固相颗粒会因为重力的影响而沉降。但在流动的流体中，由于气流携带的作用，固相颗粒则可能会随气流一起运移或者沉降。同时，实验研究发现原生颗粒之间的胶结作用远远大于沉积到储层孔隙表面的颗粒与储层孔隙表面的胶结作用。所以，在流速足够大的时候，也就是能量足够强的时候，水动力的机械冲刷能够将沉降在孔隙壁面的颗粒携带剥离而发生运移。通过大量的研究发现，固相颗粒在储层孔隙中被捕集的两种主要机理为：

1）颗粒尺寸大于孔喉尺寸而在喉道处被捕获。这是微粒运移造成堵塞的主要机理。

2）由于静电力、水动力、重力等的作用，使颗粒沉降在孔隙表面，称之为光滑沉降，这是过滤效应的主要机理。

这两种主要机理表现出来有如图4.1所示的三种形式：桥堵、捕获、沉降。

1）桥堵：也称为卡塞，当单个或者多个固体颗粒运移到储层孔喉时，其可能会停留粘合在孔喉壁面从而导致渗流通道堵塞。

2）捕获：由于流体速度能量较高，导致颗粒具有较大的能量，同时又由于储层中流通通道的表面粗糙不光滑，固体颗粒则会随着流体压降方向运移，而流动边界往往是不稳定的，所以固体颗粒也就容易与壁面发生碰撞而被储层孔隙壁面所捕获。

3）沉降：由于重力和静电引力的作用，固态颗粒被捕集而沉积在岩石孔隙表面上。如果考虑动力场的存在，一般就是流体流量不高或者颗粒自身质量较大的时候，沉降现象才会出现。

图4.1地层损害的三种形式

10. 滤清器中的介质迁移的试验是什么意思

高效空气过滤器
高效空气过滤器(HEPA filter)广泛地应用于要求清洁无菌的房间(电子产品和药品的生产场所、手术室)以及其他应用领域(如空气净化器、真空袋式除尘器和口罩)。超细玻璃纤维垫、熔喷(MB)纤网、静电纺纤网和ePTFE薄膜等各种介质都可达到HEPA的过滤要求。
过滤介质用超细纤维或纳米纤维制成，或具有纤维状结构，以使其有较大的纤维表面积或是在原纤结构中存在很多微孔。过滤介质的面密度、集尘量和使用寿命各不相同，不同成分和结构的材料更有着迥异的压降。与亚微米级超细玻璃纤维和纳米纤维静电纺纤网相比，熔喷纤网的超细纤维直径较粗，必须经过驻极化(EC)才能达到HEPA级的过滤效率，其他一些介质也可经驻极化提高过滤效率而不会增加压降。应用驻极化的熔喷聚丙烯纤网的优势在于其低压降和较高的集尘量。尽管熔喷聚丙烯纤网的电荷衰减很慢，但进入的油粒和发动机排出的废气对其长期储存和使用有影响。本文将对经过驻极和未经驻极的各种介质在用于HEPA过滤时的过滤效率、压降和使用寿命进行比较。
1 HEPA过滤介质
本实验选用的材料是驻极熔喷(ECMB)材料、超细玻璃纤维纸、ePTFE薄膜和静电纺纳米纤维网。熔喷材料是在TANDEC的Reicofil 24”双组分熔喷生产线上生产的，驻极是在适用于厚型和高面密度产品的TANTRET T—II上完成的。静电纺聚酰胺纳米纤维直径范围为50～60 nm，在TANDEC的静电纺设备上生产，超细玻璃纤维纸和ePrFE薄膜都是工业产品。
2 实验
用TSI 8130自动过滤测试仪测定熔喷材料和口罩在加载NaCI和DOP颗粒时的效率。测试中采用的NaCI平均粒径为0．067 m，几何标准偏差(GSD)为1．6 m；DOP平均粒径为0．2 m，几何标准偏差与前者相同。用于过滤效率(FE)比较时，气溶胶浓度为100 mg／m ，流动速率分别为1632、64和96 L／min。微粒加载试验也用于研究材料的衰减性(过滤效率的衰减和DOP的增加)。过滤面积为100 em ，气溶胶流动速率为32 L／min，相当于过滤速度为5．3 cm／s。
3 结果与讨论
从表1可见，90 g／m 驻极熔喷材料在流动速率为32 L／min(过滤速度为5．3 cm／s)时，过滤效率可达到99．996％，压降为84．3 Pa。而其他材料要达到所要求的HEPA过滤效率，其压降比驻极熔喷材料高得多，如玻璃纤维纸压降达到409．6 Pa，ePTFE薄膜是1 129．0 Pa，静电纺纳米纤维材料是590．9 Pa。驻极熔喷材料的过滤效率随过滤速度的增加而下降。当过滤速度增加时，气溶胶的迁移力将克服静电力，因此静电力将失去对移动微粒的捕获能力。依照布朗扩散机理，HEPA过滤介质的作用就是捕获以低过滤速度(如2．5 cm／s)移动的微小颗粒，而高速运动的大颗粒则通过使用预滤器，由惯性撞击或直接拦截机理的作用而被捕获。
DOP气溶胶在驻极熔喷材料上的过滤效率比NaC1在该材料上的过滤效率低得
多。DOP不带电，介电常数很高。由于介电常数大，驻极熔喷材料纤维中由电荷形成的电场将会减弱，对DOP颗粒的吸引力也因此而下降。如同从NaC1中观察到的情况一样，驻极熔喷材料的过滤效率将随DOP过滤速度的提高而下降，其他材料的过滤效率随过滤速度的提高无明显变化。
过滤介质的使用寿命是十分重要的指标。驻极熔喷材料的过滤效率随NaC1微粒的加载而增加(图2，这是由于NaC1微粒在过滤材料上会粘结成饼，其他介质的情况也是如此。然而，随DOP微粒的加载，驻极熔喷材料的过滤效率却会下降，这是由于DOP微粒凝聚在纤维表面，形成了覆盖层，由于DOP层的高介电常数，使得由纤维中的电荷形成的电场强度下降。

经TANTRET T—II充电的驻极熔喷材料耐DOP衰减的能力要比普通的工业用驻极熔喷材料强得多。充电方法的选择对于介质有效带电及耐DOP衰减是一个重要课题。应用较高面密度(例如180 g／m )的驻极熔喷材料，可在很大程度上弥补DOP加载对降低过滤效率的影响(图4)，这是由于DOP微粒可有更长的时间使电荷停滞在驻极熔喷纤维上。
、

HEPA级的ePTFE薄膜有很高的压降，因而限制了其在过滤方面的应用。ePTFE可以制成压降较小的多孔薄膜，但其过滤效率也随着相应下降。ePTFE薄膜多用于表面过滤，因此在薄膜上会很快形成尘饼，压降骤然
当ePTFE薄膜遇上油粒(如DOP)时，薄膜将被颗粒浸湿，孔隙很快被油填满，薄膜上的有效孔隙就会减少，薄膜的过滤速度将随有效孔隙容积的下降而上升，因此ePTFE薄膜随油粒加载增加，其过滤效率下降而压降上升。
4 结论
在达到相同HEPA过滤要求时，驻极熔喷材料的压降比其他材料的压降低很多。在遇到DOP颗粒时，驻极熔喷材料的过滤效率较低。随着DOP的加载，驻极熔喷材料的过滤效率下降，但可通过采用不同的充电方式来减慢驻极熔喷材料过滤效率下降的速度，使用较大面密度的驻极熔喷材料也可达到这一目的。玻璃纤维纸随DOP的加载，其过滤效率和压降都无明显变化，但随NaCI的加载，其过滤效率和压降都上升。ePTFE薄膜随油粒的加载，其过滤效率下降而压降上升，但随NaCI的加载，其过滤效率和压降都上升。