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, verklumpen 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. Da Kieselgur eine Porosität von etwa 90 % und eine große spezifische Oberfläche aufweist, werden kleine Partikel und Bakterien, wenn sie in die inneren und äußeren Poren des Filterhilfsmittels eindringen, häufig aufgrund von Adsorption und anderen Gründen abgefangen, was zu einer Reduzierung von 0,1 μ führen kann. Die Entfernung feiner Partikel und Bakterien aus m hat eine gute Filterwirkung erzielt. Die Dosierung des Filterhilfsmittels beträgt in der Regel 1–10 % der abgefangenen Feststoffmasse. Eine zu hohe Dosierung beeinträchtigt tatsächlich die Verbesserung der Filtrationsgeschwindigkeit.
Filterwirkung
Die Filterwirkung der Kieselgur-Filterhilfe wird hauptsächlich durch die folgenden drei Aktionen erreicht:
1. Abschirmwirkung
Hierbei handelt es sich um einen Oberflächenfiltrationseffekt. Beim Durchströmen von Kieselgur durch die Flüssigkeit sind die Poren der Kieselgur kleiner als die Partikelgröße der Verunreinigungspartikel, sodass die Verunreinigungspartikel nicht durchdringen können und abgefangen werden. Dieser Effekt wird als Sieben bezeichnet. Tatsächlich kann die Oberfläche des Filterkuchens als Sieboberfläche mit einer 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 spielen eine Rolle bei der Oberflächenfiltration.
2. Tiefenwirkung
Der Tiefeneffekt ist der Rückhalteeffekt der Tiefenfiltration. Bei der Tiefenfiltration findet der Trennvorgang nur innerhalb des Mediums 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 Inneren des Filterkuchens behindert. 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. Dieser Abfang- und Siebvorgang sind ähnlicher Natur und gehören zur mechanischen Wirkung. Die Fähigkeit, feste Partikel herauszufiltern, hängt im Wesentlichen nur von der relativen Größe und Form der festen Partikel und Poren ab.
3. Adsorptionseffekt
Der Adsorptionseffekt unterscheidet sich grundlegend von den beiden oben genannten Filtermechanismen. Dieser Effekt kann tatsächlich als elektrokinetische Anziehung angesehen werden, 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 zwischen den Partikeln 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, warum Feststoffpartikel mit kleineren Porendurchmessern abgefangen werden, 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