实验三过滤实验

过滤实验一、实验目的1. 在一定的压力下进行恒压过滤，掌握过滤问题的工程处理方法及过滤常数K 的测定。

2. 了解过滤设备的构造和操作方法。

3. 加深对过滤操作中各影响因素的理解。

二、实验原理过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液，将固体物从液体或气体中分离出来的过程。

过滤是一种常用的固液分离操作，在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质孔道，而固体颗粒被介质截留下来，从而达到分离的目的，如发酵液与固体渣之间的分离。

因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动，所不同的是，固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加，所以在过滤压差不变的情况下，单位时间得到的滤液量也在不断下降，即过滤速度不断降低。

过滤速度u 的定义是在单位时间、单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量，即ττd dqAd dV u ==式中：A 为过滤面积（m 2）；τ为过滤时间（S ）；q 为通过单位过滤面积的滤液量（m 3/m 2）；V 为通过过滤介质的滤液量（m 3）。

可以预测，在恒定的压差下，过滤速率与过滤时间必有如图4-5所示的过细，单位面积的累积滤液量和过滤时间的关系有如图4-6所示的关系。

影响过滤速度的主要因素除势能差、滤饼厚度外，还有滤饼、悬浮液的性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。

比较过滤过程与流体经过固体床的流动可知：过滤速率即为流体经过固体床的表观速率u 。

同时，液体在由细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺数范围。

因此，可利用流体通过固体床压降的简化数学模型，运用层流时泊谡叶公式寻求滤液量与时间的关系，推出过滤速度计算式()Lpa K u μεε∆⋅-⋅=2231'1 式中：u 为过滤速度（m/s ）；K'为滤饼孔隙率、颗粒形状、排列等因素有关的常数，层流时K'=5；ε为床层的孔隙率（m 3/m 2）；a 为颗粒的比表面（m 2/m 3）；△p 为过滤的压强降（Pa ）；μ为滤液粘度（Pa ·s ）；L 为床层厚度（m ）。

【精品】实验三重结晶及过滤实验目的：1. 掌握重结晶方法和过滤技术。

2. 熟悉晶体的形成和性质。

实验原理：重结晶是将原料中溶剂外的杂质去除，得到纯净产物的一种方法。

重结晶的基本实验步骤是选用适当的溶剂，将粗品溶解后加热，使粗品完全溶解，然后慢慢冷却至室温或低于室温，使溶液中的产物重新结晶。

结晶过程中，所选溶剂的温度不宜过高，以避免杂质被带入晶体中；溶剂中的碳酸气体也应尽量减少，以免影响结晶。

重结晶的纯化效果与晶体的选择、再结晶时结晶度的调整、物质在差溶剂中的分配系数以及结晶筛选等因素有关。

过滤是把固体物质与液态或气态物质分离的一种方法。

过滤主要分为玻璃棉法、层析法和升华法等。

本实验采用玻璃棉法过滤。

实验材料和仪器：材料：甲基橙（AR）、无水乙醇。

仪器：三角杯、加热板、减压漏斗、滤纸、滤杯、移液管、玻璃棉、试管钳等。

实验步骤：1. 选取适当数量的甲基橙（AR）置入三角杯中，加入无水乙醇进行溶解，待甲基橙溶解后放入加热板上进行加热，使甲基橙充分溶解。

2. 容器内应无水汽，否则会影响结晶。

当液体溶解后，将加热板中的三角杯取下，移至室温下等待结晶。

3. 待晶体长出后，将三角杯放置在大洗涤瓶中进行过滤。

选取适量玻璃棉将其均匀铺在滤纸上，再将液体倒在玻璃棉上。

通过杀菌棒将液体沿滤纸边缘平缓地倾倒至玻璃棉上。

待液体过滤光滑无气泡后，将玻璃棉与过滤底板连同晶体置于乐肯巴赫胶封贴的滤杯中，待滤杯中液体挥发完全后即可得到纯净的甲基橙结晶体。

实验注意事项：1. 取用溶剂时应根据实验要求选择充分溶解粗品的溶液。

2. 过滤时玻璃棉应充分铺满，以免液体渗漏。

3. 在过滤前，玻璃棉应松开并展开，以充分利用其吸附和过滤作用。

4. 过滤时不宜用温度过低的液体，以免结晶不完整。

5. 待晶体过滤完毕后，应迅速将晶体置于环境相对稳定的容器中密封，以免受到外界环境的影响。

实验结果：通过本实验，我掌握了重结晶和过滤技术的基本方法，了解了晶体的形成原理和性质，并得到了纯净的甲基橙结晶体。

实验三过滤实验一、实验目的1．了解板框过滤机的构造、流程和操作方法；2．测定某一压强下过滤方程式中过滤常数k、q e、θe，增进对过滤理论的理解；3．测定洗涤速率与最终过滤速率的关系。

二、实验内容用板框过滤机在恒定压力(0.05Mpa，0.1MPa)下分离10—15%碳酸钙溶液，测定滤液量与过滤时间的关系并求得过滤常数。

三、基本原理过滤是将悬浮液送至过滤介质的一侧，在其上维持比另一侧高的压力，液体则通过介质而成滤液，而固体粒子则被截流逐渐形成滤渣。

过滤速率由过滤压差及过滤阻力决定，过滤阻力由二部分组成，一为滤布，一为滤渣。

因为滤渣厚度随时间而增加，所以恒压过滤速率随着时间而降低。

对于不可压缩性滤渣，在恒压过滤过情况下，滤液量与过滤时间的关系可用下式表示：(V+V e)2=K·A2·(θ+θe）（3－1）式中：Ｖ———θ时间内的滤液量ｍ３；V e———虚拟滤液量ｍ３；Ａ———过滤面积ｍ２；Ｋ———过滤常数ｍ２／ｓ；θ———过滤时间ｓ；θe———相当于得到滤液V e所需的过滤时间s。

过滤常数一般由实验测定。

为了便于测定这些常数，可将（3－1)式改写成下列形式：23－2）θ时，单位过滤面积的滤液量，m3/m2；q e时间内，单位过滤面积虚拟滤液量，m3/m2。

1e e将式（3－2）进行微分，得2（q+q e)dq=Kdθ3－3）此式形式与Y=A·X+B相同，为一直线方程。

若以dθ/dq为纵坐标，q为横坐标作图，可得一直线，其斜率为2/K，截距为2q e/K，便可求出K、q e和θe。

但是dθ/dq难以测定，dθ/dq可用增量比∆θ/∆q代替，即：3—4）因此，在恒压下进行过滤实验，只需测出一系列的∆θ、∆q值，然后以∆θ/∆q为纵坐标，以q为横坐标（q取各时间间隔内的平均值）作图，即可得到一条直线。

这条直线的斜率为2/K，截距为2q e/K，进而可算出K、q e的值。

再以q=0，θ=0代入式（3—2）即可求出θe。

实验三、恒压过滤实验一、实验目的1、熟悉过滤的工艺流程。

2、掌握过滤的操作及调节方法。

3、掌握恒压过滤常数、、θe的测定方法，加深对过滤的理解和掌握。

二、实验原理过滤是利用过滤介质进行液—固系统的分离过程，过滤介质通常采用带有许多毛细孔的物质如帆布、毛毯、多孔陶瓷等。

含有固体颗粒的悬浮液在一定压力的作用下液体通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质表面上，从而使液固两相分离。

过滤操作通常分为恒压过滤和恒速过滤。

在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度增加，液体流过固体颗粒之间的孔道加长，而使流体阻力增加，故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。

随着过滤进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。

如果要维持过滤速率不变，就必须不断提高滤饼两侧的压力差，此过程称为恒速过滤。

恒压过滤方程（V+V e）2＝KA2(θ+θe) （1）V—滤液体积，m3θ－过滤时间，sV e－过滤介质的当量滤液体积，m3θe－于得到当量滤液体积V e相应的过滤时间，sA－过滤面积，m2K—过滤常数，m2/s；为了便于测定过滤常数K、q e、θe，将式(1) 以单位过滤面积表示的恒压过滤方程为：（2）式中：—单位过滤面积获得的滤液体积，m3 / m2；—单位过滤面积上的虚拟滤液体积，m3 / m2；—实际过滤时间，s；—虚拟过滤时间，s；—过滤常数，m2/s。

将式（2）进行微分可得：（3）这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘的关系，可得直线。

其斜率为，截距为，从而求出、。

至于可由下式求出：（4）当各数据点的时间间隔不大时，可用增量之比来代替，则方程式（3）变为：三、实验装置3.1设备的主要技术数据1.过滤板: 规格: 160*180*11（mm ）。

2.滤布：型号 工业用；过滤面积0.0475m 2。

3.计量桶： 长327mm 、宽286mm 。

3.2设备的流程 流程图: (见图一)如图一所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在2-4%左右），用电动搅拌器进行均匀搅拌(浆液不出现旋涡为好)。

实验三 恒压过滤常数测定实验一、实验目的1. 熟悉板框压滤机的构造和操作方法。

2. 通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。

3. 学会测定过滤常数K 、q e 、τe 及压缩性指数s 的方法。

4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。

二、基本原理过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。

因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。

过滤速度u 定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。

影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p ，滤饼厚度L 外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等。

过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式：()()e s V V C r p A d dq Ad dV u +⋅⋅∆===-μττ1 （1） 式中：u —过滤速度，m/s ；V —通过过滤介质的滤液量，m 3；A —过滤面积，m 2；τ —过滤时间，s ；q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2；△p —过滤压力（表压）pa ；s —滤渣压缩性系数；μ—滤液的粘度，Pa.s ；r —滤渣比阻，1/m 2；C —单位滤液体积的滤渣体积，m 3/m 3；Ve —过滤介质的当量滤液体积，m 3；C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m 3。

对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r 、C 和△p 都恒定，为此令：()Cr p K s ⋅⋅=-μ∆12 （2） 于是式（1）可改写为：)(22Ve V KA d dV +=τ （3） 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，s m /2。

实验三重结晶及过滤
一、实验原理
重结晶是使晶体纯度提高到较高的水平的一种手段。

该实验原理的基本思想是在溶液中加入一些化学试剂，既阻止了杂质晶体的生长，又使目标化合物的晶体在一个较为纯净的环境下生长。

通过周期的沉淀、分离和溶解，可以获得很高的纯度和粒度好的晶体。

实验所需的化学试剂有：袖珍漏斗、烧杯、钢印棒、滤纸、烘箱、氯化钾、苯酚、无水醋酸、冷开水等。

二、实验步骤
1、取一足够大小的烧杯，将加热至80℃的无水醋酸及过量的苯酚加入其中，使其充分溶解。

2、待所有物质溶解完全之后，将洁净的带有口的滤纸按照圆形规格逐一倒入不同的烧杯内。

3、在每个烧杯内放置少量氯化钾晶体，并将每个烧杯加入了等量的无水醋酸及过量的苯酚和冷开水，并将所有烧杯置于强风下进行加热。

5、当结晶形成后，使用烤箱将烧杯中的结晶进行烘干以获得完整、无色透明而且质量极好的纯净化合物。

重结晶实验的重点在于组成化学试剂的纯度、浓度和剂量，此外降低热源中的溶解和再结晶温度、掌握过滤和干燥的技巧都是重要的。

在进行结晶实验时，必须保持试管、烧杯和其他实验器具的清洁和干燥状态，否则杂质会影响结晶的成长和质量，并且对实验结果产生影响。

此外，银盐类化合物中的阳离子和阴离子存在复杂离子极性，结晶时会出现形成度较高的复杂离子方案，例如银钨酸钠中的阴离子就等于接近双酸，需要掌握一定物理化学知识才能顺利操作。

实验三过滤与反冲洗实验三过滤与反冲洗实验三过滤与反冲洗一、实验目的1.熟悉滤池实验设备和方法；2.比较相同提药量过滤器的处置效果，增进对过滤器原理的认知；3.观察滤池反冲洗的情况；滤料的水力筛分现象，滤料层膨胀与冲洗强度；4.观测滤料层的水头损失与工作时间的关系，也可以测量相同滤料层的水质以表明大部分过滤器效果在顶层顺利完成。

二、实验原理过滤器工艺就是排灌和废水预处理或深度处置中的一种常用方法，可以使用相同过滤器介质入行过滤，如石英砂、无烟煤、活性炭等。

滤料层能截留粒径远比滤料孔隙小的水中杂质，主要通过接触絮凝作用，其次为筛滤和沉淀作用。

当过滤水头损失达到最大允许水头损失时或出水水质恶化时，需要反冲洗。

三、实验设备及仪器1．滤池模型，如图3-1所示；2．721分光光度计；3．温度计、秒表、各种玻璃器皿、尺子、浊度仪。

1-低位水箱；2-高位水箱；3-流量计；4-砂滤柱；5-砂层；6-垫层；7-反冲洗出水口； 8-测压管；9-摆空管；10-筛后水；11-冲洗水；12-断路器；13-进水管；14混凝剂瓶图3-1砂滤实验流程示意图四、实验耗材al2(so4)3；生活污水；自配水样。

五、实验步骤1.熟悉实验设备。

对照实验设备，熟悉滤池及相应的管路系统，包括配水设备、加药装置、过滤柱、滤水阀门及流量计、反冲洗阀门、测压管等。

2．展开滤料层反华冲洗收缩与反华冲洗强度关系的测量。

首先标示出滤料层完整高度及各膨胀率对应的高度，然后关上反冲洗排水阀，再慢慢打开反冲洗入水阀，用自来水对滤料层展开反冲洗，测量一定膨胀率(10%、30%、40%、50%、60%、70%)下的流量，并测水温。

3．进行过滤周期运行情况测定。

关闭反冲洗进水阀及排水阀，全部打开滤池出水阀，待滤柱中水面下降到测压管水位10～15cm处时，打开滤池进水阀门。

控制流量在l/h，相应滤速为m/h，加药量控制在ml/min，al2(so4)3药剂浓度为1%，相应加药量为mg/l。

实验三过滤实验一、实验目的1、熟悉过滤及反冲洗实验的方法；2、加深对滤速、冲洗强度、滤层膨胀率等概念的理解；3、测定滤层水头损失和滤速间的关系；4、测定反冲洗强度和滤层膨胀率间的关系。

二、实验原理过滤通常用在混凝或生化处理之后，它是一种使水通过砂、煤粒或硅藻土等多孔介质的床层以分离水中悬浮物的水处理操作过程，其主要目的是去除水中呈分散悬浊状的无机质和有机质粒子，也包括各种浮游生物、细菌、滤过性病毒与漂浮油、乳化油等。

滤池的形式多种多样，以石英砂为滤料的普通快滤池使用历史最久，并在此基础上出现了双层滤料、多层滤料和上向流过滤等。

若按作用水头分，有重力式滤池和压力式滤池两类。

为了减少滤池的闸阀并便于操作管理，又发展了虹吸滤池、无阀滤池等自动冲洗滤池。

所有上述各种滤池，其工作原理、工作过程都基本相似。

滤池的过滤过程是一个复杂的过程，其机理也涉及多种因素，常用的几种解释有：阻力截留、重力沉降、接触絮凝。

随着过滤过程的进行，污物在滤料中不断积累，滤料层内的孔隙由上而下逐渐被堵塞，水流流过滤料层的阻力和水头损失随之逐渐增大，当水头损失达到允许的最大值或出水水质达到某一规定值时，过滤中止，需要对滤池进行反冲洗以除去积聚在滤床内部的污染物。

滤池冲洗主要有三种方法：反冲洗、反冲洗加表面冲洗、反冲洗辅以空气冲洗。

反冲洗效果主要取决于冲洗强度和冲洗时间。

三、实验设备与用具滤柱：内径mm；柱高：m；滤料：；滤料厚：mm。

四、实验步骤1、将滤料先进行一定冲洗，冲洗强度加大至12~15 L/s.m2，时间几分钟，目的为去除滤层内气泡；2、做冲洗强度与滤层膨胀率关系实验。

测不同冲洗强度时的滤层膨胀后的厚度与膨胀度，将数据计入表1；3、关闭反冲洗排水阀门，开滤池出水阀门，使水面降至滤层以上30cm左右；4、测不同滤速(8m/h、10m/h、12m/h、16m/h)时滤层顶部测压管水位与底部测压管水位，做出清洁层水头损失和滤速之间的关系，将数据计入表2。

实验三、恒压过滤常数测定实验日期：2016.11.19一、实验目的1、熟悉板框压滤机的构造和操作方法；2、通过恒压过滤实验，验证过滤基本原理；3、学会测定过滤常数K、qe、τe 的方法；4、了解操作压力对过滤速率的影响。

二、基本原理运用层流时泊肃叶公式经过一系列推导得：e q K2q K 2q +=∆∆τ（3-1）式中q——单位过滤面积的滤液体积，m 3/m 2；q e ——单位过滤面积的虚拟滤液体积，m 3/m 2；τ——过滤时间，s；K——滤饼常数，由物料特性及过滤压差所决定；改变实验所用的过滤压差Δp，可测得不同的K 值，由K 的定义式两边取对数得）（）（）（2k lg p lg s -1lgK +∆=（3-2）在实验压差范围内，若k 为常数，则lgK ~lg（Δp）的关系在直角坐标上应是一条直线，直线的斜率为（1-s），可得滤饼压缩性指数s，由截距可得物料特性常数k。

三、实验装置与流程四、实验步骤与注意事项（1）恒压过滤常数测定步骤a.配制含CaCO34%左右的水悬浮液；熟悉实验装置流程。

b.仪表上电：打开总电源空气开关，打开仪表电源开关。

c.开启空气压缩机。

e.正确安装好滤板、滤框及滤布。

滤布使用前先用水浸湿。

滤布要绑紧，不能起皱。

f.打开阀将压缩空气通入配料水，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。

g.打开压力料槽放空阀8，打开阀7，使料浆由配料桶流入压力料槽至1/2~1/3，关闭阀7。

h.打开阀将压缩空气通入料槽；将压力调节至0.05~0.07MPa。

i.打开阀9，实验应在滤液从汇集管刚流出的时刻作为开始时刻，每次ΔV 取为800mL左右，记录相应的过滤时间Δτ。

量筒交替接液时不要流失滤液。

等量筒内滤液静止后读出ΔV并记录Δτ。

测量8个读数即可。

关闭阀9，调节压力至0.1~0.15MPa，重复上述实验步骤做中等压力过滤实验。

关闭阀9，调节压力至0.2~0.25MPa，重复上述实验步骤做高压力过滤实验。