Волокнистые фильтры. Описание и принцип действия
Традиционно, волокнистые фильтры применяются для очистки газов. Только в последнее время они начали использоваться в современных водоочистных аппаратах.
Для описания принципа действия волокнистых фильтров, рассмотрим единичное волокно радиусом R, находящееся в потоке воды, движущемся со скоростью V с частицами взвешенных примесей радиусом r (см. рис.1). За волокном образуется плоский поток толщиной 2h, свободный от примесей, которые были задержаны волокном. Отношение 2h/2R=? называется коэффициентом захвата, характеризующим изымающую способность волокна. Оставшиеся частицы примесей встречаются с другими волокнами и также изымаются из воды.
Рис.1. К принципу действия волокнистых фильтров.
В изъятии взвесей различают явления захвата и удержания. Удержание частиц производится за счет сил межмолекулярного притяжения, его сила зависит от свойств поверхностей волокон и взвесей. На захват частиц влияют следующие факторы:
-диффузия, прямо пропорциональная величине V,
-касание (зависит от величин R и r),
-инерция (зависит от величин R, V и плотности воды),
-электрические силы (зависят от электрокинетических свойств волокон и частиц взвесей и скорости движения потока).
Математическое описание процесса изъятия взвешенных веществ волокнистыми фильтрами, затруднено ввиду многообразия свойств волокон и примесей.
В качестве фильтрующих элементов, волокнистые фильтры используют минеральные (стеклянные, базальтовые) и органические волокна. Последние преобладают и делятся на три класса: естественные (шерсть, хлопок), искусственные (вискоза, целлюлоза), синтетические (полимерные). Наибольшие перспективы имеют синтетические волокна, они делятся на две группы:
-карбоцепные (содержащие в основной полимерной цепочке только молекулы углерода),
-гетероцепные (содержащие в основной цепи молекулы кислорода, азота и др.).
Карбоцепные волокна позволяют прививать к основной цепи сополимеры, обеспечивающие специфические свойства. Изменяя привитые сополимеры, можно получить волокна специального назначения: ионообменные, сорбенты, антимикробные, кровеостанавливающие.
Для изъятия взвешенных веществ используют гетероцепные волокна, в основном полиамидные (капрон) и полиэфирные (лавсан). Достоинствами синтетических волокон являются химическая стойкость, малая плотность, высокая удельная поверхность.
Для подготовки питьевой воды Министерством здравоохранения допущены ситалл, волокнит, лавсан, полиакрилнитрильные (ПАН) и ацетилцеллюлозные волокна.
Фильтрующая среда волокнистых фильтров может формироваться из неупорядоченных (перепутанных) волокон или из структурированных волокон (например, в форме ершей или бахромы).
Волокнистые фильтры применяются в бытовых водоочистных фильтрах, для очистки промышленных сточных вод.
Волокнистые фильтры, описание и принцип действия – статья на сайте “студент-строитель.ру”