國外過濾與分離技術(shù)的進(jìn)展

1、國外過濾與分離技術(shù)的進(jìn)展對第八屆世界過濾大會和ACIIE MA 2000展覽會上交流與展出的 過濾與分離技術(shù)的研究成果及展品概況作以簡介。分析了國外過濾與 分離技術(shù)的發(fā)展趨勢，對我國存在的差距與值得思考的問題提岀了看 法。隨著世界各國能源短缺、資源貧化、水資源及環(huán)保問題的H益突 出，如何節(jié)省能源,有效利用資源，重視水資源的科學(xué)合理使用,加強(qiáng)環(huán) 境保護(hù)，仍是當(dāng)務(wù)之急;同時隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，生物化工 新材料、精細(xì)化工、制藥、食品等行業(yè)的迅速崛起，要求過濾與分離 向高純度、高分離精度發(fā)展，這些現(xiàn)實都為當(dāng)今過濾與分離技術(shù)的發(fā) 展提供了極大的機(jī)遇。1第八屆世界過濾大會概況第八屆世界過濾大會20

2、00年在英國召開，有42個國家近600人 參加，英、德、美、意大利、日木、芬蘭和比利時等發(fā)達(dá)國家的參加 人數(shù)為342人，占全體的57%,中國（包括香港、臺灣）共計30人,僅次于 英、德、美、法，居第5位。會議共宣讀與張貼論文274篇。表1為第八屆世界過濾大會論文主題的統(tǒng)計。從論文的具體內(nèi)容來分析:a .應(yīng)用基礎(chǔ)的研究仍占相當(dāng)重要的地 位，共47篇,占論文總數(shù)的17%; b.研究強(qiáng)調(diào)了工業(yè)應(yīng)甩共47篇，占論 文總數(shù)的18%; c .環(huán)保得到充分,重視共55篇,占論文總數(shù)的20%; d . 過濾介質(zhì)的研究與開發(fā)尤為重視，共43篇,占論文總數(shù)的16%; e .膜分 離技術(shù)，共47篇,占論文總數(shù)的17

3、%o表1第八屆世界過濾大會論文主題分析主題論文數(shù)占論文比例/%固液分離228深層過濾114過濾特性測定73預(yù)處理技術(shù)62固液分離工業(yè)應(yīng)用49 18環(huán)境保護(hù)55 20過濾介質(zhì)43 16沉降與浮選62離心及相近的分離技術(shù)62液液分離5 2新過濾技術(shù)磁、聲、電方法的應(yīng)用6 2膜分離47 17氣固分離114合 計274 100以應(yīng)用基礎(chǔ)的研究為例，從兩相流體力學(xué)，特別是宏觀與微觀流體 流動相結(jié)合，研究過濾與分離中流體流動的木質(zhì),研究顆粒粒度分布、 濾餅結(jié)構(gòu)、孔隙率、流體流動阻力對過濾和洗滌等不同階段的影響, 如：a .細(xì)小顆粒濾餅孔隙率與流體阻力的研究,顆粒粒徑分布對濾餅 滲透性的研究，雙組分物料濾餅

4、特性對濾餅滲透性的影響，濾餅洗滌過 程的數(shù)學(xué)物理模型等從顆粒特性、濾餅結(jié)構(gòu)等入手研究其對過濾速率 及洗滌效果的影響。b .離心過濾濾餅脫水機(jī)理,螺旋離心機(jī)分離機(jī)理的理論研究。c .深層過濾此次的重點是:深層床中粒徑分散性的影響,重力過 濾中的流體流動,深層床中壓力損失趨勢等。過濾介質(zhì)的研究是木屆世界過濾大會論文數(shù)增長最快的領(lǐng)域，即 從上屆的12篇到木屆的43篇，占總數(shù)的16%,其中介紹織造、非織造 濾布的8篇，涂層與剛性過濾介質(zhì)的6篇,特殊用途的濾芯與過濾介質(zhì) 7篇，過濾介質(zhì)性能測定與標(biāo)準(zhǔn)7篇?？椩炫c非織造介質(zhì)的論文集中于 對過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究;剛性過濾介質(zhì)重點介紹其應(yīng)用,特殊用途的濾 芯和其

5、它過濾介質(zhì)介紹了采用活性碳介質(zhì)及其他，如硅藻土接枝材料 制成的過濾介質(zhì)的特殊性能與用途。除環(huán)境保護(hù)越來越受重視以外, 目前國際上過濾與分離領(lǐng)域?qū)δし蛛x技術(shù)和過濾介質(zhì)的研究仍是重 點。2 ACIIE MA 2000展覽會概況2000年在德國法蘭克福舉行的三年一次的A C IIEMA2000展 覽會,是世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家的一次化工機(jī)械、化工設(shè)備、化學(xué)工程、 生物化工及與之相關(guān)的測試技術(shù)、儀器、儀表的展覽會，是當(dāng)今這個 領(lǐng)域規(guī)模最大、水平最高的展覽會。各國著名廠商都競相參展，也是 顯示其實力與技術(shù)水平、宣傳產(chǎn)品的好機(jī)會。此次參展共有1190家 廠商。展品包括：a. 各化工單元設(shè)備，如蒸鐳、吸收、萃取

6、、結(jié)晶、蒸發(fā)、過濾、 分離、混合、冷凍、干燥、氣固分離、攪拌、反應(yīng)、濃縮、流態(tài)化、 氣體輸送、制藥機(jī)械；b. 同時還有環(huán)境工程、生物工程、食品加工、制藥工程、膜技 術(shù)、膜過濾單元（包括超濾、反滲透、納米過濾）、微生物技術(shù)、廢水 處理、無菌技術(shù)、氣體凈化技術(shù)；C.泵、管道、閥門、自動控制、全自動分析系統(tǒng)、粒度分析儀、 在線流變儀等各種自動檢測儀器儀表及系統(tǒng)。此次展覽會共有10個 館，由于展品有的按樣機(jī)展出，有的按工程展岀，所以布展有所重疊，其 中5個館有過濾與分離技術(shù)與設(shè)備展出,4個館有膜技術(shù)與設(shè)備展出,5 個館有生化技術(shù)展出。參加過濾與分離技術(shù)實物、樣機(jī)展出的有480 家廠商，占40.3%o

7、一些生產(chǎn)過濾與分離設(shè)備的著名廠商均有參展，如 Alfa Lava f > Escher Wyss、Dorr 0 1 i ver. B i rd、KHD、Krauss Maffi、BIIS. II o e s c h > Eimco.Masco、B e 1 o i t、West ernStates> I n g e r s o 1 l.Netzsch、Fl o twegWe rk> lie i nke 1> We s t f a 1 i a L e nser.AmafiltaF、Titam.IndustFi f i 1 t e r > La r o x >

8、; Rosenmund、J V K > TSK、 K 1 nico> Robotel等公司。展覽形式有：a .大部分是實物展岀，并且有現(xiàn)場表演；b.整個工藝流程有示范、電腦動畫或圖片。以整個工程展示其 技術(shù)水平與設(shè)備的先進(jìn)性是此次展會的一大特點，如生物工程、環(huán)境 工程、水處理系統(tǒng)、凈化工程等,均以設(shè)備為中心展出其整個工程的 集成工藝系統(tǒng)，如 A 1 f a L a v a f > Escher Wyss、 W e s t f a i 1 a等公司。歐洲有關(guān)過濾與分離機(jī)械廠均有實驗 室、化驗室、工程實驗室及中間實驗廠開展基礎(chǔ)與應(yīng)用研究,幫助用 戶改進(jìn)與發(fā)展過濾分離工藝，以拓寬木

9、公司產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。過濾介 質(zhì)方而，濾布主要有ZBF、S a i f a等公司參展，此外，美國PAL L、CUN 0、德國S E I T E、英國PC I膜技術(shù)有限公司、意大 利康博公司也展出了新型過濾介質(zhì)。此次參展的過濾與分離機(jī)械反映 了當(dāng)今世界先進(jìn)水平。展品中過濾設(shè)備遠(yuǎn)多于離心機(jī),而過濾機(jī)中以 加壓廂式（帶式壓榨隔膜）的居多。全自動壓濾機(jī)最多，分布在4個館中 的10多個展位上，而且絕大多數(shù)都在自動操作演示，這類壓濾機(jī)當(dāng)其 實現(xiàn)了機(jī)械化、操作自動化,克服了勞動強(qiáng)度大、操作條件差的不足 以后，更進(jìn)一步發(fā)揮其適應(yīng)能力強(qiáng)、濾餅干、節(jié)能等優(yōu)點，拓寬了應(yīng)用 領(lǐng)域，必然受到客戶青睞，備受各國重視。3發(fā)展

10、趨勢由于世界工業(yè)的發(fā)展面臨如何節(jié)省能源,有效利用資源，加強(qiáng)環(huán)境 保護(hù)，因此從展出的技術(shù)產(chǎn)品看，過濾與分離機(jī)械方向正朝著以下幾個 方向發(fā)展。3大型化、高參數(shù)由于能源、資源、環(huán)保等工業(yè)的發(fā)展都是需 要單機(jī)能力大，所以大型化、高參數(shù)的設(shè)備主要表現(xiàn)為：a .占整個過濾與分離機(jī)械用量40%以上的板框、廂式與帶壓榨 隔膜的加壓過濾機(jī),以聚丙烯為材料的加壓過濾機(jī)為例,2000m m x2000mm及2000m mx2500m m的濾板，以及過濾而積大于2000m2 的單機(jī)有10多個廠家展出。b.臥式螺旋卸料離心機(jī)，出現(xiàn)直徑為11.2m及分離因數(shù)為 10000的螺旋離心機(jī)，碟片離心機(jī)直徑為1500m moc

11、.刮刀離心機(jī)。Alfa Laval> Krauss M a f f i公司的普通型與虹吸型刮刀離心機(jī)均有2m左右的產(chǎn)品。R o b o t a 1公司生產(chǎn)的刮刀卸料離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓直徑D=2100mm.功率110 k W。d.三足離心機(jī)直徑達(dá)3mo大直徑、自動卸料、密閉液壓刮刀、 自動清洗，虹吸三足離心機(jī)。e .帶式壓榨過濾機(jī)產(chǎn)品的帶寬達(dá)6m。f. 回轉(zhuǎn)型的過濾機(jī)，過濾面積有120m2。Eime o公司展覽了 一臺50m2的。3.2節(jié)能型與復(fù)合型隨著分離機(jī)械向大型化發(fā)展，如何降低單位處 理量的能耗是當(dāng)務(wù)之急。因此，離心機(jī)、過濾機(jī)如何用最小的能耗提 高其濾餅的脫水效果得到最干的濾餅,或為后續(xù)的干

12、燥工藝節(jié)能。因 此，有大量節(jié)能型的過濾與分離設(shè)備出現(xiàn)：a .廂式壓濾機(jī)帶壓榨隔膜，采用機(jī)械壓榨力脫液,可以使加壓過 濾后的濾餅更干，比干燥脫液大大節(jié)能；b .螺旋離心機(jī)增加擠壓段；c. 真空過濾機(jī)外加蒸汽加壓過濾；d .帶壓榨隔膜的廂式壓濾機(jī)增加干燥單元；e .各種離心機(jī)普遍采用變頻（雙變頻）或液力傳動,比干燥脫液大 大節(jié)能，有適宜的分離因數(shù)，啟動階段的功耗合理；f .過濾加干燥（蒸發(fā)），即二合一（釜式）；g. 結(jié)晶、過濾加干燥，即三合一；h. 過濾、洗滌加干燥的帶式三合一。3.3增加過濾分離推動力刮刀卸料離心機(jī)、三足離心機(jī)增加虹吸 作用。增加虹吸作用后可以增加推動力，提高過濾速度、處理量，調(diào)

13、節(jié) 生產(chǎn)周期，濾布正反而均可洗滌。帶式真空過濾機(jī)在過濾帶的卸渣端 增加簡易的壓榨裝置，使濾餅可以更干。回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)增加蒸汽加 壓裝置，使過濾推動力為真空與加壓，同時有蒸汽可以強(qiáng)化對濾餅中水 分的蒸發(fā)作用。3.4機(jī)械化、自動化與智能化最典型是板框及廂式加壓過濾機(jī)，其 優(yōu)點是能適應(yīng)多種操作工藝，缺點是勞動強(qiáng)度大。從它改進(jìn)為廂式到 增加壓榨隔膜，同時在自動拉板、自動振打、自動洗滌，刮去殘余濾餅、 自動壓緊、自動補(bǔ)償裝置等全面自動化、機(jī)械化及改善勞動條件等方 面有了長足的進(jìn)步，實現(xiàn)了無人操作。在設(shè)計上,完美設(shè)計型、模塊化 設(shè)計等十分普及。3.5新型過濾介質(zhì)發(fā)展迅速在織造過濾介質(zhì)方面，近幾年出現(xiàn)的有

14、單絲濾布、雙層復(fù)合濾布、涂膜濾布。為適應(yīng)不同特殊要求，由改造 纖維編織成功能性濾布,孔徑為0.515pm的涂膜膜布相繼出現(xiàn)，對于 織造濾布的熱定型、研光、精整工藝在加工設(shè)備及工藝技術(shù)上都十分 先進(jìn),ZBF公司、Saif a公司尤為領(lǐng)先。替代被淘汰的石棉板 材為原料的濾板材，如CUNO公司研究開發(fā)的ZETAPLUSS 濾板使帶電荷高分子物質(zhì)通過化學(xué)官能團(tuán)加入基體，形成穩(wěn)定的化學(xué) 鍵，產(chǎn)生帶靜電荷的正電位，構(gòu)成強(qiáng)化的迷宮式通道。采用極細(xì)纖維+ 硅藻土 +電荷載荷，使之具有電、化學(xué)吸附與機(jī)械截留多重作用;D i 1i P i d類濾板是在總材料中加入了可脫脂吸附劑，在硅藻土（或活性 碳）表面接枝有機(jī)

15、電荷修飾劑構(gòu)成:除脂類物質(zhì)+表面活性劑+生物制 品疏水性物質(zhì)的深層過濾濾材，它是突破傳統(tǒng)、單純、僅有機(jī)械截留 功能的過濾介質(zhì)，前者用于除去細(xì)胞碎片、細(xì)菌、內(nèi)毒素、熱原、病 毒以及制藥行業(yè)等，后者用于食品、藥品除菌、除熱原、植物油、洗 滌劑、化妝品、果汁、透平油等精制。4差距與思考而對近年來國外過濾與分離技術(shù)的發(fā)展，我國的差別十分明顯。4.1我國過濾與分離機(jī)械的技術(shù)進(jìn)步，不論是大型化、高參數(shù)新產(chǎn) 品的開發(fā)，節(jié)能型、多功能設(shè)備的研制，還是傳統(tǒng)設(shè)備的機(jī)械化、自動 化、智能化水平的提高與完善等方而,都存在著十分明顯的差距。制 約發(fā)展的原因很多:計劃經(jīng)濟(jì)向社會主義市場經(jīng)濟(jì)過渡過程中不可避 免的一些因素干

16、擾，不規(guī)范、不成熟的市場競爭的結(jié)果,以及前幾年國 際金融危機(jī)大環(huán)境的影響等，使得新產(chǎn)品的開發(fā)，老產(chǎn)品的升級換代, 以及在引進(jìn)設(shè)備基礎(chǔ)上的創(chuàng)新與提高的勢頭，比前期有所減緩。短期 內(nèi)經(jīng)濟(jì)利益上的競爭，不可能使企業(yè)拿岀更多的人力、財力與物力來 從事這些工作，甚至個別出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量下降。4.2對于過濾介質(zhì)，無論是織造濾布、濾帶、不銹鋼、鈦材料等金 屬粉末、金屬纖維燒結(jié)的剛性過濾介質(zhì)，新興的陶瓷過濾介質(zhì),還是目 前國外迅速發(fā)展,并己推廣應(yīng)用的改性纖維制成的功能性過濾介質(zhì)，從 制造或燒結(jié)所用的濾材質(zhì)量和制（織）造技術(shù)及設(shè)備，精整技術(shù)與工藝 都與國外相差甚遠(yuǎn)。特別是孔隙率高、阻力小，并具有機(jī)械截留加化 學(xué)與靜

17、電吸附作用的選擇性過濾介質(zhì)在工業(yè)發(fā)達(dá)國家用于生物化工、 制藥、食品等行業(yè)發(fā)展十分快。這些具有特殊選擇性功能的過濾介質(zhì) 的研制，不論是ZETAPLUS過濾板，還是D i 1 i p i d類脫脂 用濾板，國內(nèi)尚未真正開始。有的知之甚少，也更未采用。4.3過濾與分離機(jī)械制造行業(yè)及設(shè)計選用部門和用戶，普遍存在對 分離效果的好壞與對分離工藝技術(shù)的全面認(rèn)識密切有關(guān)的知識不足。 主要表現(xiàn)為：a .對于要求分離物料缺乏全面認(rèn)識，如固液兩相的物理、化學(xué)性 質(zhì)，濃度，特別是與過濾分離相關(guān)的一些性質(zhì)了解不深,不利于正確選 擇過濾、分離設(shè)備的類型,往往盲目承襲一些老廠的不盡合理的設(shè)備 選型,而不敢越雷池一步；b .

18、有的是未能正確確定合理的操作條件，如對于過濾機(jī)如何選擇 操作壓力、真空度、溫度、過濾時間;離心機(jī)如何選擇好分離因數(shù)、 分離時間、進(jìn)料濃度、加料量;以及根據(jù)要求的截留精度及處理能力, 正確選擇過濾介質(zhì);對于要采用絮凝與凝聚的懸浮液，如何正確選擇絮 凝劑（電性、分子量、用量及濃度等）及合理使用加入方式等重視不夠 或知識缺乏；c .有些物料不能直接進(jìn)行過濾與分離，而必須采用預(yù)處理技術(shù)。 用戶往往企圖采用一個設(shè)備解決大顆粒、微小顆粒、剛性顆?；蚰z狀 物、無定形固體物的分離。如何采用輔以預(yù)處理（如絮凝、凝聚、預(yù) 增濃等）技術(shù)，然后再行過濾與分離。分離機(jī)械制造行業(yè)的人員往往也 不其懂得集成工藝技術(shù),合理、科學(xué)配套使用，而寄希望于一個設(shè)備打 天下，達(dá)不到要求就認(rèn)為是某一個設(shè)備不行