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PAPEPTFE管精密微孔過(guò)濾技術(shù)在有色金屬工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用前景

日期：2020/7/7瀏覽：1501次

摘要：有色金屬工業(yè)生產(chǎn)上不少屬于化工生產(chǎn)，液體過(guò)濾是基本單元操作，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量與收率，降低成本，減少環(huán)境污染，必將愈來(lái)愈多采用精密過(guò)濾。本文介紹一種新型精密過(guò)濾 — 高分子精密微孔過(guò)濾，簡(jiǎn)單敘述該技術(shù)主要硬件性能，在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用概況及在有色金屬生產(chǎn)上應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：高分子精密微孔過(guò)濾技術(shù)，精密澄清過(guò)濾，精密濾餅過(guò)濾

冶金生產(chǎn)，尤其有色金屬生產(chǎn)，許多操作都是化工單元操作，可稱之為 ”冶金化工”。在所有各種化工生產(chǎn)上，液固分離是必不可少的化工操作。

液固分離基本有以固液比重差為分離原理的沉降分離與以多孔介質(zhì)為分離原理的過(guò)濾分離兩大類(lèi)。沉降分離有重力沉降與離心沉降兩大類(lèi) ; 重力沉降操作最簡(jiǎn)單，但設(shè)備龐大，效率低 ; 離心沉降的勞動(dòng)生產(chǎn)率很高，占地面積小，但設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格高 ; 無(wú)論重力沉降或離心沉降，固液兩相必須有一定的比重差，否則均無(wú)法分離 . 過(guò)濾分離不受兩相比重差限制。只需一定的多孔介質(zhì)能將固相截留與液相通過(guò)即可 . 過(guò)濾分離在各種化工生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛，不管過(guò)濾難度多高，通過(guò)某種單一過(guò)濾技術(shù)或幾種不同性能的過(guò)濾技術(shù)組合，絕大部分生產(chǎn)難題均可獲得相當(dāng)滿意解決。

作為非均相的液固過(guò)濾基本分為粗級(jí)過(guò)濾 (>100 微米的過(guò)濾精度 ) ，亞精密過(guò)濾 (100 — 10 微米的過(guò)濾精度 ) ，精密過(guò)濾 (10 — 1 微米過(guò)濾精度 ) ，與超精密過(guò)濾 (1 — 0.1 微米過(guò)濾精度 ) 。過(guò)濾精度小于 0.1 微米應(yīng)歸屬于均相分離的超濾，納濾與反滲透。

目前各種化工生產(chǎn)上，大于 10 微米的粗級(jí)過(guò)濾與亞精密過(guò)濾，采用以各種非金屬或金屬的濾布或?yàn)V網(wǎng)作過(guò)濾介質(zhì)的多種間隙過(guò)濾機(jī)或連續(xù)過(guò)濾機(jī)基本可滿足要求。精度小于 1 微米，含固量很小的液體如采用超精密過(guò)濾，如各種有機(jī)微孔膜或無(wú)機(jī)微孔膜也可獲得較好解決 . 目前各種化工生產(chǎn)，包括冶金化工，過(guò)濾操作最薄弱的是 10 至 1 微米的精密過(guò)濾領(lǐng)域 . 影響產(chǎn)品質(zhì)量，收率，成本與勞動(dòng)生成率，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染的，往往是過(guò)濾效率不高造成的 . 效率低的主要原因是目前廣泛使用的濾布或?yàn)V網(wǎng)的過(guò)濾效率不高，難以完全濾住 10 微米以下的微粒 ; 其次由于濾布或?yàn)V網(wǎng)為非剛性，對(duì)細(xì)顆粒組成的較粘的濾餅難以簡(jiǎn)便卸除 ; 被細(xì)顆粒堵塞了的過(guò)濾介質(zhì)難以有效再生，消耗量相當(dāng)大 . 由于上述原因，精密過(guò)濾，尤其形成濾餅的液體精密濾餅過(guò)濾，至今在各種化工生產(chǎn)上相當(dāng)落后。

為了提高各種化工生產(chǎn)上液體精密過(guò)濾的效率，作者開(kāi)發(fā)了一種新的精密過(guò)濾技術(shù)—高分子精密微孔過(guò)濾技術(shù)。從新的精密微孔過(guò)濾介質(zhì)的制造，多種新型精密微孔過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā) . 新的精密過(guò)濾計(jì)算方法研究，生產(chǎn)上工程應(yīng)用技術(shù)研究以及一系列工業(yè)生產(chǎn)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用等等，進(jìn)行了長(zhǎng)期系統(tǒng)研制，并在國(guó)內(nèi)化工，制藥，食品及廢水處理等領(lǐng)域進(jìn)行大量推廣，在有色金屬生產(chǎn)上也得到一些成功應(yīng)用。

一 . 高分子精密微孔過(guò)濾技術(shù)的概況 :

該技術(shù)的硬件由高分子微孔過(guò)濾介質(zhì)，精密微孔過(guò)濾機(jī)及輔助裝置三部分組成。

1. 高分子微孔過(guò)濾介質(zhì) : 開(kāi)發(fā)了六種高分子聚合物的剛性燒結(jié)微孔過(guò)濾介質(zhì)。目前主要推廣以聚乙烯為主材的微孔 PE 與微孔 PA 兩種。

1) 介質(zhì)形狀 : 主要有管形與板形兩大類(lèi)。

2) 尺寸 : 管形的直徑從 13 到 120 毫米，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為 1500 毫米，板型直徑最大為 1200 毫米，厚度最厚為 40 毫米。

3) 微孔孔徑 : 微孔的平均毛細(xì)孔徑為 2 — 140 微米。

4) 過(guò)濾精度 : 最高為 0.3 微米，通常為 0.5 — 1 微米。

5) 耐溫 : 微孔 PE 不超過(guò) 80 ℃。微孔 PA 不超過(guò) 120 ℃。

6) 耐壓 : 根據(jù)尺寸與壁厚不同而不同，對(duì)常用的微孔過(guò)濾管，耐外壓可達(dá) 0.2 — 0.5MPa ，耐內(nèi)壓 0.4 — 1MPa 。

2. 精密微孔過(guò)濾機(jī) : 已開(kāi)發(fā)了十多種不同結(jié)構(gòu)的精密微孔過(guò)濾機(jī) ;

3. 輔助裝置 : 包括以下裝置。

1) 料漿輸送裝置 : 可用泵 ( 離心泵，膠管泵或隔膜泵 ) ，或氣壓，或真空。

2) 氣體反吹系統(tǒng) : 反吹排濾餅與反吹再生用。

i. 空壓機(jī) : 最好無(wú)油空壓機(jī) ( 對(duì)液體是所需產(chǎn)品 ). 壓力為 0.7MPa ，排氣量視每臺(tái)過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾面積而定。

ii. 儲(chǔ)氣罐 : 耐壓 1MPa ，容積視每臺(tái)過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾面積而定。

多臺(tái)安在同一場(chǎng)所的過(guò)濾機(jī)可共用一套氣體反吹裝置。

3) 化學(xué)再生系統(tǒng) :

被過(guò)濾的固體微粒如能用化學(xué)物質(zhì)溶解或降解的，應(yīng)備有化學(xué)再生系統(tǒng)，包括 :

i. 再生液儲(chǔ)罐 : 不需耐壓，容積視每臺(tái)過(guò)濾機(jī)的體積而定，材質(zhì)視再生液而定，一般需防腐。

ii. 再生液循環(huán)泵 ; 離心泵，其揚(yáng)程與流量視過(guò)濾機(jī)的容積而定。

如固體微粒不能化學(xué)再生的，不必裝化學(xué)再生系統(tǒng)。

二 . 高分子精密微孔過(guò)濾技術(shù)的主要特色。

1. 高分子微孔管的特色 : 微孔管均為剛性。

1) 過(guò)濾效率相當(dāng)高 : 如液體為水溶液類(lèi)，其對(duì) 0.5 微米的微粒，過(guò)濾效率大于 99.9%( 對(duì)氣固過(guò)濾，如氣體為空氣類(lèi)， 0.3 微米的微粒，過(guò)濾效率大于 99.9%) ；

2) 排卸干濾餅的操作相當(dāng)簡(jiǎn)便 : 利用壓縮氣體快速反吹法可將微孔管外表面的較干濾餅很簡(jiǎn)便又高效地吹下 ; 此方法比任何其他卸渣方法簡(jiǎn)單，操作容易，除渣效率高。

3) 微孔管再生簡(jiǎn)易，再生效率比較高 : 采用物理再生—氣體或氣水混合液快速反吹法，就可將已被堵塞的微孔管進(jìn)行再生，使之連續(xù)使用壽命可達(dá)一年以上 ( 如過(guò)濾粉末活性炭 ); 如能用化學(xué)方法再生 ( 幾星期或幾個(gè)月一次 ) ，使用壽命往往三至五年以上 ( 如過(guò)濾重金屬?gòu)U水，酸性廢水，含氟廢水等 ) 。

4) 化學(xué)性能相當(dāng)優(yōu)越 : 由于聚乙烯的化學(xué)性能比其他高分子聚合物強(qiáng)，因此其微孔管的化學(xué)性能特別優(yōu)越，耐各種無(wú)機(jī)酸 (98% 以上的濃硫酸除外 ) 與有機(jī)酸，堿，鹽及其他各種化學(xué)液體 .70 ℃以下耐大部分有機(jī)溶劑。

5) 重量輕，再加工 ( 車(chē)，铇，鋸與焊等 ) 容易 ; 本體既有相當(dāng)剛性，抗沖擊，抗壓等，機(jī)械性能又比較好，安裝維修相當(dāng)輕便。

2. 精密微孔過(guò)濾機(jī)的主要特色 :

1) 內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，安裝維修比較方便；

2) 大多數(shù)過(guò)濾機(jī)的底部均有能排除大體積，干濾餅的快開(kāi)底蓋，卸除濾餅時(shí)機(jī)械化程度比較高，不需人工繁重體力勞動(dòng)，生產(chǎn)場(chǎng)地較清潔；

3) 過(guò)濾機(jī)為立式結(jié)構(gòu)，占地面積相對(duì)較少；

4) 過(guò)濾機(jī)均為密閉結(jié)構(gòu)，液體或氣體不外逸，生產(chǎn)環(huán)境比較好；

5) 卸渣與微孔管再生時(shí)，不需裝拆，只需開(kāi)啟閥門(mén)，卸渣與再生等輔助時(shí)間較少。

6) 易組裝成自控或程序操作。

三 . 高分子精密微孔過(guò)濾技術(shù)在化工，制藥，食品及廢水等領(lǐng)域的應(yīng)用 :

經(jīng)過(guò)多年不斷的開(kāi)發(fā)，此技術(shù)已在化工，制藥，食品等工業(yè)與廢水處理上獲得大量應(yīng)用。

1. 在含固體很少的液體精密澄清過(guò)濾領(lǐng)域應(yīng)用 :

在化工與制藥生產(chǎn)上，已大量用于氯堿生產(chǎn)的二次鹽水，化肥生產(chǎn)上的銅氨液與脫炭液，粘膠纖維生產(chǎn)上的酸浴，石化催化劑生產(chǎn)上的硫酸鋁溶液，純堿生產(chǎn)的碳酸鈉與碳酸氫鈉溶液，抗生素生產(chǎn)上的發(fā)酵濾液等 ; 還大量用于雙氰胺，山梨醇，氟硅酸，硫酸，鹽酸，磷酸，各種有機(jī)酸，各種醇，酮，生產(chǎn)用水等。

在食品生產(chǎn)上，用于各種糖液，各種食用油，各種酒類(lèi)等等，

此外，化工，制藥，食品等工業(yè)生產(chǎn)上，許多液體在進(jìn)入電滲析，離子交換，超濾，反滲透，精餾，蒸發(fā)等裝置前采用本技術(shù)作為精密預(yù)過(guò)濾，以提高這些裝置的操作效率與使用壽命。

2. 在含固體較多的液體精密濾餅過(guò)濾領(lǐng)域應(yīng)用：

在這些領(lǐng)域應(yīng)用很廣，比較普遍的有：

1) 粉末活性碳過(guò)濾 : 在制藥，化工與食品等生產(chǎn)上，較普遍采用粉末活性碳脫色，能否將脫色后細(xì)至 0.5 微米的碳顆粒全部濾除，已成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵操作之一 . 本技術(shù)已大量用于這些生產(chǎn)，解決了長(zhǎng)期影響的產(chǎn)品質(zhì)量的碳粒易穿漏的弊??；

2) 發(fā)酵液或酶處理液的過(guò)濾 : 已用于一些生物發(fā)酵液與酶處理液的除渣的精密過(guò)濾，濾液透明度很高，排渣很方便；

3) 催化劑的過(guò)濾 : 在一些催化劑生產(chǎn)或催化劑應(yīng)用領(lǐng)域，已成功應(yīng)用本技術(shù)，如某些石油催化劑與化肥催化劑的制造中用本技術(shù)過(guò)濾這些很細(xì)的催化劑 ; 在精細(xì)化工與制藥等生產(chǎn)上，用于過(guò)濾鈀碳催化劑與銅鎳催化劑等；

4) 超細(xì)粉末過(guò)濾 : 已用于硫酸鋇，硫化鋅，硫化鐵，氫氧化鐵，氫氧化鋁，二氧化鈦，鈦酸鋇等超細(xì)產(chǎn)品的過(guò)濾；

5) 天然藥物提取液過(guò)濾，已成功用于不少中草藥或動(dòng)物提取液的精密過(guò)濾；

6) 果汁的過(guò)濾 : 已用于幾種果汁的精密微孔過(guò)濾，又開(kāi)始推廣用于蔬菜汁的精密過(guò)濾，這些過(guò)濾可作為超濾前的精密預(yù)過(guò)濾。

7) 廢水過(guò)濾 :

i. 重金屬?gòu)U水過(guò)濾 : 已大規(guī)模用于電鍍，線路板或其他金屬制品廠的重金屬?gòu)U水過(guò)濾 ( 中和法處理含重金屬離子形成的銅，鉻，鎳，鋅，鉛，鎘等離子的重金屬氫氧化物 ) ，草酸生產(chǎn)上所形成的硫酸鉛與草酸鉛，磁性材料生產(chǎn)上所形成的四氧化三鐵，瓷瓶生產(chǎn)上所形成的四氧化三鉛，以及石灰中和的含重金屬的酸性廢水等。

ii. 非金屬元素廢水 : 已大量用于含氟廢水過(guò)濾，水可全部回用；

iii. 煤礦礦井廢水 : 已大規(guī)模用于煤礦礦井水，過(guò)濾水中的煤粉與不溶性腐植酸等，水可全部回用；

iv. 大型發(fā)電廠露天堆場(chǎng)煤產(chǎn)生的細(xì)煤粉廢水 ; 可使水回用，煤粉全部回收。

四 . 高分子精密微孔過(guò)濾在有色金屬生產(chǎn)上的應(yīng)用 :

1. 液體精密濾餅過(guò)濾 : 早在三十年前，本技術(shù)還處于早期研制開(kāi)發(fā)階段，就開(kāi)始在有色金屬工業(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，前后經(jīng)過(guò)六年努力，開(kāi)發(fā)出用于液體精密濾餅過(guò)濾與洗滌的過(guò)濾機(jī)—翻轉(zhuǎn)式快開(kāi)精密過(guò)濾機(jī)，用于氫氧化鉭與氫氧化鈮的過(guò)濾與洗滌，過(guò)濾機(jī)規(guī)格有 5 與 10 平米兩種，全部為液壓傳動(dòng)，從 1975 年一直用到 1985 年 ( 直至該廠無(wú)原料停產(chǎn) ). 這種型號(hào)的過(guò)濾機(jī)后來(lái)推廣到超細(xì)硫酸鋇的過(guò)濾與洗滌，從 1979 年一直連續(xù)用到 1999 年，共應(yīng)用 20 年。

精密微孔過(guò)濾機(jī)于 2002 年已用于白鎢結(jié)晶體的過(guò)濾，并開(kāi)始用于仲鎢酸銨結(jié)晶體過(guò)濾。

早于 1983 年，本技術(shù)已用于一個(gè)有色金屬?gòu)S從廢水中過(guò)濾五氧化二釩。

2. 液體精密澄清過(guò)濾 : 2002 年，本技術(shù)已成功用于硫酸鎳溶液的精密澄清過(guò)濾。

五 . 結(jié)束語(yǔ) :

高分子精密微孔過(guò)濾技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用已有 25 年歷史。大量成功應(yīng)用表明，這是一種綜合性能相當(dāng)優(yōu)越，性能價(jià)格比很高的新型過(guò)濾技術(shù)，只要該技術(shù)的硬件與軟件與各應(yīng)用工藝相匹配，它可明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量、收率、勞動(dòng)生產(chǎn)率，可降低物耗、能耗與成本，生產(chǎn)環(huán)境改善，廢水排放減少，廢水回用率提高。

有色金屬工業(yè)的許多生產(chǎn)屬化工操作。高分子精密微孔過(guò)濾技術(shù)可適用于各種化工生產(chǎn)，因此也適用于有色工業(yè)生產(chǎn)的各種物料的精密澄清過(guò)濾，精密濾餅過(guò)濾及許多廢水的除懸浮物的過(guò)濾。只要供需雙方共同密切合作，共同開(kāi)發(fā)，這種新技術(shù)完全可以在我國(guó)有色金屬生產(chǎn)的技術(shù)改造中發(fā)揮一定作用，為提高我國(guó)有色金屬生產(chǎn)的技術(shù)水平作出一定貢獻(xiàn)。

微孔過(guò)濾機(jī)