Funktionsprinzip der Kieselgur-Filterhilfe
Die Funktion von Filterhilfsmitteln besteht darin, den Aggregatzustand von Partikeln zu ändern und dadurch die Größenverteilung der Partikel im Filtrat zu verändern. Kieselgur-Filterhilfsmittel bestehen hauptsächlich aus chemisch stabilem SiO2 mit zahlreichen inneren Mikroporen, die verschiedene harte Gerüste bilden. Während des Filtrationsprozesses bildet Kieselgur zunächst ein poröses Filterhilfsmittelmedium (Vorbeschichtung) auf der Filterplatte. Wenn das Filtrat das Filterhilfsmittel passiert, aggregierten die festen Partikel in der Suspension und die Größenverteilung ändert sich. Die Verunreinigungen großer Partikel werden auf der Oberfläche des Mediums eingefangen und zurückgehalten, wodurch eine Schicht mit enger Größenverteilung entsteht. Sie blockieren und fangen weiterhin Partikel ähnlicher Größe ein und bilden nach und nach einen Filterkuchen mit bestimmten Poren. Im Verlauf der Filtration gelangen Verunreinigungen kleinerer Partikel nach und nach in das poröse Kieselgur-Filterhilfsmittelmedium und werden abgefangen. Kieselgur hat eine Porosität von etwa 90 % und eine große spezifische Oberfläche. Wenn kleine Partikel und Bakterien in die inneren und äußeren Poren des Filterhilfsmittels eindringen, werden sie häufig aufgrund von Adsorption und anderen Gründen abgefangen, wodurch die Entfernung von Feinpartikeln und Bakterien um 0,1 µm reduziert werden kann. Dies führt zu einer guten Filterwirkung. Die Dosierung des Filterhilfsmittels beträgt in der Regel 1–10 % der abgefangenen Feststoffmasse. Eine zu hohe Dosierung beeinträchtigt die Verbesserung der Filtrationsgeschwindigkeit.
Filterwirkung
Die Filterwirkung des Diatomit-Filterhilfsmittels wird hauptsächlich durch die folgenden drei Aktionen erreicht:
1. Abschirmwirkung
Es handelt sich um einen Oberflächenfiltrationseffekt. Beim Durchströmen von Kieselgur durch die Flüssigkeit sind die Poren der Kieselgur kleiner als die Partikelgröße der Verunreinigungspartikel, sodass diese nicht durchdringen und abgefangen werden. Dieser Effekt wird als Sieben bezeichnet. Die Oberfläche des Filterkuchens kann als Siebfläche mit der entsprechenden durchschnittlichen Porengröße betrachtet werden. Wenn der Durchmesser der Feststoffpartikel nicht kleiner (oder geringfügig kleiner) als der Porendurchmesser der Kieselgur ist, werden die Feststoffpartikel aus der Suspension „ausgesiebt“ und tragen so zur Oberflächenfiltration bei.
2. Tiefenwirkung
Der Tiefeneffekt ist der Rückhalteeffekt der Tiefenfiltration. Bei der Tiefenfiltration findet der Trennprozess ausschließlich im Medium statt. Einige der kleineren Verunreinigungspartikel, die die Oberfläche des Filterkuchens passieren, werden durch die gewundenen mikroporösen Kanäle im Inneren der Kieselgur und die kleineren Poren im Filterkuchen aufgehalten. Diese Partikel sind oft kleiner als die Mikroporen in der Kieselgur. Wenn die Partikel mit der Kanalwand kollidieren, können sie sich vom Flüssigkeitsstrom lösen. Ob ihnen dies gelingt, hängt jedoch vom Gleichgewicht zwischen Trägheitskraft und Widerstand der Partikel ab. Diese Abfang- und Siebwirkung sind ähnlicher Natur und gehören zur mechanischen Wirkung. Die Fähigkeit, Feststoffpartikel herauszufiltern, hängt im Wesentlichen nur von der relativen Größe und Form der Feststoffpartikel und Poren ab.
3. Adsorptionseffekt
Der Adsorptionseffekt unterscheidet sich grundlegend von den beiden oben genannten Filtermechanismen. Er lässt sich als elektrokinetische Anziehungskraft betrachten, die hauptsächlich von den Oberflächeneigenschaften der Feststoffpartikel und der Kieselgur selbst abhängt. Wenn Partikel mit kleinen inneren Poren mit der Oberfläche poröser Kieselgur kollidieren, werden sie durch entgegengesetzte Ladungen angezogen oder bilden durch gegenseitige Anziehung Kettencluster und haften an der Kieselgur. All dies gehört zur Adsorption. Der Adsorptionseffekt ist komplexer als die ersten beiden. Es wird allgemein angenommen, dass der Grund für das Abfangen von Feststoffpartikeln mit kleineren Porendurchmessern hauptsächlich folgende Gründe hat:
(1) Intermolekulare Kräfte (auch als Van-der-Waals-Anziehung bekannt), einschließlich permanenter Dipolwechselwirkungen, induzierter Dipolwechselwirkungen und instantaner Dipolwechselwirkungen;
(2) Das Vorhandensein eines Zetapotentials;
(3) Ionenaustauschprozess.
Beitragszeit: 01.04.2024