Большая советская энциклопедия - фильтр

Фильтр (франц. filtre, от позднелат. filtrum, буквально – войлок), аппарат, в котором с помощью фильтровальной перегородки (ФП) осуществляется разделение, сгущение или осветление неоднородных систем, содержащих твердую и жидкую (газообразную) фазы. Кроме того, Ф. называются устройства и аппараты для очистки растворов от минеральных солей, разделения на фракции полимерных ионов и т.д. с помощью ионитов, а также устройства, пропускающие или задерживающие звуковые или электромагнитные волны определенных частот (см. Фильтр акустический, Электрический фильтр, Теплофильтр, Светофильтр). В зависимости от вида неоднородной системы различают жидкостные Ф. (предназначены для фильтрования суспензий) и газовые Ф. (для разделения аэрозолей и газов очистки). Простейший Ф. – сосуд, разделенный на две части ФП. Между частями Ф. создается разность давлений, под действием которой жидкость (газ) проходит через перегородку, задерживающую твердые частицы. Жидкостные Ф. по принципу действия подразделяются на две основные группы: Ф. периодические и Ф. непрерывного действия. Ф., принадлежащие к каждой из этих групп, различаются по способу создания в них разности давлений (работающие под вакуумом или под избыточным давлением), по геометрии фильтрующей поверхности (плоская или криволинейная), по типу применяемых ФП. В Ф. периодического действия на всей поверхности ФП поочередно осуществляются поступление суспензии и образование осадка (фильтрование), обезвоживание, промывка и удаление осадка, регенерация ФП. В Ф. непрерывного действия указанные операции проходят непрерывно, единовременно и независимо одна от другой в каждой соответствующей зоне Ф. К Ф. периодического действия относятся емкостные Ф., листовые Ф., фильтр-прессы, патронные Ф. Емкостный Ф. применяют для разделения небольших количеств суспензий. Он может работать под вакуумом (путч-фильтр) и под избыточным давлением (друк-фильтр). Корпус емкостного Ф. бывает открытым или закрытым. ФП располагается на перфорированном днище. В верхнюю часть корпуса подается разделяемая суспензия. Из нижней части отводится фильтрат. В Ф. с механизированной выгрузкой осадок удаляется через откидное днище, а в Ф. с открытым корпусом – опрокидыванием или вручную. Листовой Ф. используют для осветления растворов и разделения суспензий, содержащих не более 5% (по объему) твердой фазы. Фильтрующие элементы круглой или прямоугольной формы, обтянутые ФП (обычно тканью), соединены с коллектором для отвода фильтрата. Суспензия подается в корпус Ф. Слой осадка промывается (после удаления из корпуса остатка суспензии). Фильтр-прессы применяют в основном для разделения тонкодисперсных суспензий. К ним относятся рамные и камерные фильтр-прессы и камерный автоматический фильтр-пресс (ФПАКМ). Рамный фильтр-пресс представляет собой блок чередующихся вертикальных плит и рам, прижатых друг к другу ручным, гидравлическим или электромеханическим зажимом. Рамы образуют в собранном аппарате свободные плоские камеры (карманы) для приема суспензии. Плиты с рифлеными боковыми поверхностями служат дренирующим основанием для ФП. Под действием избыточного давления фильтрат проходит через ФП, затем стекает по желобкам рифленых плит и через отводные каналы поступает в сборник. Твердые частицы образуют в камерах слой осадка, который удаляется при раздвигании плит. Действие камерного фильтр-пресса подобно работе рамного фильтр-пресса, но он рассчитан на более высокое избыточное давление. Камерный автоматический фильтр-пресс ФПАКМ состоит из расположенных горизонтально на некотором расстоянии одна от другой фильтрующих плит, которые в свою очередь находятся между двумя поддерживающими плитами. Сверху каждая фильтрующая плита покрыта перфорированным листом, над которым находится ФП в виде бесконечной ленты. При сжатии плит между ними образуются камеры, в которые последовательно подается из соответствующих коллекторов суспензия, промывная жидкость и сжатый воздух для продувки. Фильтрат проходит через ФП, а твердая фаза остается на ней в виде осадка. По окончании цикла фильтрования плиты раздвигаются, между ними открывается щель и ФП приводится в движение, вынося осадок наружу, где он снимается ножами. Работа Ф. автоматизирована. Производительность ФПАКМ в 4–10 раз выше производительности рамного Ф. Патронный Ф. (рис. 1) применяют для осветления или сгущения суспензий; работает под вакуумом или под давлением и состоит из корпуса с крышкой и днищем. Внутри находится решетка, на которой закреплена ФП в виде патрона (обычно патронный Ф. имеет несколько десятков таких патронов). Удаление осадка с последней производится отдувкой сжатым воздухом, пневмогидравлическим ударом или с помощью вибрационных устройств. К Ф. непрерывного действия относятся барабанные, дисковые, ленточные, тарельчатые и карусельные Ф. Барабанный вакуум-фильтр находит наибольшее применение в промышленности (см. Вакуум-фильтр). Дисковый вакуум-фильтр (рис. 2) предназначен для разделения суспензий с близкими по размерам частицами твердой фазы. Имеет более развитую фильтрующую поверхность, чем барабанные вакуум-фильтры. В дисковом вакуум-фильтре на горизонтально расположенном полом валу, разделенном на секции, укреплены вертикальные диски. Вал с дисками вращается в корыте, имеющем форму полуцилиндра и заполненном разделяемой суспензией. Каждый диск состоит из обтянутых ФП полых секторов, имеющих с обеих сторон перфорированную или рифленую поверхность. Полость каждого сектора диска сообщается с отводящим каналом для удаления фильтрата. Съем осадка осуществляют сжатым воздухом (для отдувки), посредством ножей и валков (для отрыва и направления выгрузки). Ленточный вакуум-фильтр (рис. 3) предназначен для разделения суспензий, образующих неоднородный по размерам частиц тяжелый и требующий тщательной промывки осадок. Ф. представляет собой стол, в котором имеются вакуум-камеры для отвода фильтрата и промывной жидкости. ФП (обычно ткань) покрывает прорезиненную перфорированную ленту, натянутую на крайних барабанах стола. Осадок сбрасывается в сборник при перегибе ФП. Регенерация ФП производится при обратном движении ленты с помощью механических щеток или паровых форсунок. Тарельчатые вакуум-фильтры (рис. 4) применяют преимущественно для обезвоживания крупнозернистых шламов в производстве калия, в подготовке каменного угля и руд и т.д. Основная деталь Ф. – кольцо, состоящее из ряда трапецеидальных секторов, каждый из которых является фильтрующей ячейкой. Последняя открыта сверху и имеет днище, наклоненное к центру для облегчения стока жидкости. По верху ячейки уложен перфорированный лист, на котором находится ФП. Внутренняя полость каждого сектора с помощью соединительных трубок сообщается с каналами распределительного устройства, жестко связанного с корпусом. Ф. приводится во вращение электродвигателем. За один оборот ячейки Ф. последовательно соединяются с линиями вакуума и сжатого воздуха. Подача суспензии осуществляется в ячейки сверху. Съем осадка производится ножом или шнеком. Карусельный вакуум-фильтр применяется для разделения грубодисперсных суспензий; состоит из ковшей в форме трапецеидальных секторов, собранных на кольцевой раме. Ковши связаны трубками с распределительным устройством, через которое удаляются фильтрат и промывная жидкость. Ковши вращаются вокруг вертикальной оси как единое целое. Каждый ковш состоит из корпуса, образующего вместе с дренажными пластинами и ФП рабочий орган Ф. Суспензия и промывная жидкость заливаются в ковш сверху. Для выгрузки осадка ковш автоматически поворачивается на 180° над местом выгрузки. Газовые Ф. относятся к непрерывно действующим аппаратам. По устройству их разделяют на Ф. с плоской фильтрующей поверхностью и батарейные. Газовый Ф. с плоской фильтрующей поверхностью представляет собой камеру, разделенную перфорированной решеткой, на которой помещают ФП в виде слоя песка, кварца и т.п., либо двумя скрепленными между собой перфорированными решетками, между которыми зажат спрессованный волокнистый материал (асбестовое волокно, стекловолокно, вата и т.п.). Газовый поток проходит через ФП и очищается от взвешенных в нем частиц. Через определенные промежутки времени ФП очищают или заменяют новой. Батарейный газовый Ф. (рукавный) имеет ФП, выполненную из ткани в виде рукава. Газовый поток вводится в Ф. и распределяется по рукавам. Очищенный газ удаляется через газоход, а отделенные частицы оседают на внутренней поверхности рукавов. Для удаления слоя осевших частиц имеется приспособление, встряхивающее рукава. Слой частиц сбрасывается в нижнюю часть фильтра и удаляется из аппарата шнеком. В качестве батарейного Ф. для очистки газов применяется также патронный Ф. См. также ст. Фильтрование, Водоочистка, Биофильтр, Бактериальные фильтры, Фильтр водопроводный, Фильтр обратный, Топливный фильтр. Лит.: Ветцель Б., Новейшие конструкции фильтров, М., 1965; Фильтры для жидкостей, М., 1965; Плановский А. Н., НиколаевП. И., Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии, 2 изд., М., 1972; Машины и аппараты химических производств, под ред. И, И. Чернобыльского, 3 изд., М., 1975. А. Ф. Кудряшов.