高粘度液體的過濾技術及其濾材要求

高粘度液體是指粘度遠大于水的流態，它們的粘度很高，例如合成纖維的聚合物溶液的粘度可達幾十泊至上百泊。 

分子量是影響物質粘度的主要因素，隨著分子量的增加粘度大幅度升高，而隨著溫度的升高，粘度通常是降低的。高粘度液體常表現出偽塑體特性，即表觀粘度隨著剪切速率的增加而降低。 

在合成纖維、薄膜、塑料等的生產中，擠壓機幾配有過濾機，在高溫3000°C下用250 bar高壓處理3000泊以上的高粘度料漿，過濾精度要小于3µm，目的是除去聚合物中的凝膠、加入的凝聚劑和催化劑、聚合物含有的雜質等，保證紡紗等階段的聚合物質量，所以希望過濾機能連續工作，不停止或中斷聚合物流。 

高粘度液體過濾的主要目的是除去其中的粒狀雜質，這些顆粒大部分是多種形態的膠粒和半膠粒、非均質性雜質及來自原料的固體顆粒，顆粒粒度為0µm~100µm，大部分小于20µm，極易堵塞過濾介質孔隙。過濾時顆粒在介質上先形成濾餅，之幾逐漸堵塞過濾介質，穿過濾孔或沉積在孔道中。 

選擇適合高粘度液體過濾的介質比較困難，必須考慮過濾前幾的堵塞程度、粘度、侵蝕性、時穩性、耐熱性、過濾速率的極限、介質―顆粒―濾液間的荷電和電位差、安全條件、生產規模等。選擇的過濾介質必須滿足過濾精度要求，在過濾相當多的懸浮液體積時不造成電荷積累，具有相當的化學穩定性，易于再生；對高粘度液體的是不可壓縮的過濾介質。 

過濾介質和過濾元件 

過濾介質決定了流速和對聚合物中雜質的截留能力，常用過濾介質有：不銹鋼絲網，可在很高的壓差下截住可變形的顆粒，如膠體；燒結金屬粉末，過濾精度為3µm ~50µm，屬深層過濾介質，孔徑沒有級別結構，孔隙率低，過濾時導致很高的剪切速率；燒結金屬纖維（無紡介質），孔隙率高達50%~90%，可制成單層或多層，設計成有級別的孔徑，因此其截留能力很高，壽命也長，過濾精度為1µm ~60µm；陶瓷和金屬陶瓷，也可以做成多層或雙層的，但因價格很貴，所以在必須長期工作的情況下才應用。 

一般紡織用樹脂采用10µm~20µm的金屬纖維介質；包裝材料用樹脂或瓶裝樹脂采用20µm~40µm的金屬纖維介質。高粘度液體過濾由于污染物逐漸堵塞介質，壓降逐漸增加，若選用深層過濾式介質，過濾壓差可比過濾初期高出55 bar ~ 76 bar。

目前的過濾元件主要是圓筒燭式和葉盤式。這兩種過濾元件都是三明治式的，即上（或外）層是相對較粗的編織網保護過濾介質層，下（或內）層是相對較細的編織網作為支撐，防止纖維過濾介質在高壓下被破壞，而介質和下（內）層編織網又用多孔板支撐。 

葉盤元件一般摞起來使用。對于5微米以下的過濾，帶折的過濾介質難以保證介質的確定性，因而選用葉盤，但葉盤式過濾機清洗很困難，雖然目前已做成組裝式的，清洗仍困難和費時。 

圓筒燭式過濾元件是過濾聚合物液體的新型元件，有包套和帶折兩種形式。包套式比帶折式的便宜，可用于高粘樹脂的高壓過濾，此條件下不宜選用帶折式。 

帶折式面積大，比較經濟，而且可再利用。隨著對產品質量要求的提高及應用于更細、更薄、壓力更高等情況，新型的帶折燭過濾器縮小了內容積，外形呈流線形，改善聚合物流動，消除低速面積。這種濾芯的砑光處理很重要，但由于其介質成本高和清洗困難，不適用于高粘物料過濾，發展方向是雙層陶瓷，不僅納污能力高，而且因為致密而使粗粒污物進不去。 

對含有鏈狀、網狀凝膠的聚合物的過濾，James F. Schmitz建議：過濾需高壓或高溫的高粘流體用樹脂粘合的濾芯，屬深層過濾；對壓力和溫度要求都不太高的、粘度較低溶液的過濾用熔融吹制的濾芯，也屬深層過濾；過濾凝膠含量和粘度都較低的溶液，可在較低溫和低壓下工作，可用帶折的過濾濾芯，屬表面過濾。深層過濾時凝膠是截留在結構內部，捕獲機理基本上基于吸附壓緊，表面過濾是直接截攔。

高粘度液體過濾設備 

間斷式過濾機 

卷筒式過濾機是過濾高粘聚合物的重要過濾機，可使用多種過濾元件，過濾面積可達80m2，為提高過濾機的過濾精度和處理量，可有多種變形。增加過濾面積的方法通常是用帶折式，主要缺點是單位過濾面積所占空間較大，再生時要用較多的洗滌液。 

單卷筒式也稱為燭式過濾機，由于過濾機體積小，可生成比卷筒式大幾倍的壓力，但對特異性的聚合物要認真考慮，因為在高壓下它們的有效粘度可能降低。 

碟盤式過濾機廣泛用于過濾中等和比較粘的物料，其各種類型主要區別是在洗滌和卸料方面，如離心碟式過濾機依靠離心作用卸料。 

板框式廂式壓濾機的過濾壓力可達2.5Mpa。前蘇聯用于聚合物過濾的廂式壓濾機的入料在下部，濾液由上下兩個通道流出，濾框用不銹鋼或合金鋼或環氧樹脂。為了洗滌濾渣，上下通道均較寬，下通道和過濾元件相通；上通道用水平隔板和懸浮液相隔，隔板上有涂橡膠的窄縫和每個過濾單元相通構成過濾空間，被洗滌下來的雜質則由下部利用攪拌器將它們排出。過濾中在達到既定壓力幾可通入空氣或氮氣壓縮濾餅。 

連續過濾機 

雙通道式是采用兩個互換的過濾系統實現過程連續的過濾機，這種過濾機的特點是可快速組裝、更換濾網組件、就地洗滌、流動穩定、料流停留時間短等。 

多通道的連續過濾機的每個陶瓷燭式過濾元件垂直地放在各自的筒體中，元件內插有濾液管，每組過濾組件均安在分配圓盤上，分配圓盤由棘輪帶動旋動，使各個過濾元件輪流處于過濾未過濾和循環的料液中，實現連續作業。在0.5Mpa的定壓下，采用雙層陶瓷過濾介質（80µm和50µm），處理量可達35m3/d。 

在過濾復合成分的高粘度聚合物時，熔融體很小的粘度變化都會影響纖維的形狀和分裂度。為保證產品質量，開發了變容積式過濾機，它由多個燭芯過濾元件組成，每個過濾元件都封在自己的室內，有統一的出入口，改變過濾元件的個數就改變了處理量或流速。每個聚合物室內的空間都呈微小的錐形，聚合物流速沿過濾機長度是變化的，這樣就消滅了“慢區”，解決了聚合物因長停留時間而被截留。 

熔融塑料在進入模子之前要除去其中的顆粒雜質?；镜臄D壓機是由榨碎板和篩摞組成，沒有篩轉移器，為改善勞動條件和解決過程的中斷而發展了多種形式的篩轉移器。 

濾帶式連續篩轉移器用不銹鋼的編織濾帶或濾篩構成，由擠壓的水力驅動。通過控制作用在篩頭的壓力調節濾帶運動；沒有機械密封；濾帶通過窄縫進出，窄縫的寬度僅夠篩子滑進滑出，循環的冷水用于使塑料固化起到密封防漏的作用。 

圓筒（盤）式篩轉移器EASC型擴展面積的篩轉移器采用圓筒（盤）形濾芯，比普通平板形的過濾面積大5倍。在更換榨碎板時無須中斷過程。 

PATT Rotary III也是一種圓盤式篩轉移器，針對每個擠壓過程配一個相應的過濾機，不能互換。聚合物的粘度、篩組件的網目數以及污物的含量決定了通過量。它們在生產的所有時間內都是定壓，換篩時不中斷生產，榨碎板可移動。 


高粘度液體過濾常用的過濾機還有各種形式離心過濾機，例如推進式過濾離心機、臥式螺旋卸料過濾離心機等，臥式螺旋卸料過濾離心機的分離因數可達3000左右，因而離心機體積小、分離效率高、濾餅的含濕量比較低、生產能力大、單位產量的能耗低。單位生產能力的離心機成本低，對進料濃度和粘度波動的適應性強。