Mathematical Models and Design Methods in Solid-Liquid Separation

جداسازی جامدات ریز تقسیم شده از مایعات مرحله مهمی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی است. جداسازی مخلوط‌های مختلف از دوغاب با غلظت بالا تا مایعات کمی کدر باید در شرایطی انجام شود که جامدات، مایع یا هر دو فاز ممکن است دارای ارزش باشند. جداسازی ممکن است با استفاده از یک غشاء یا محیط صافی حاصل شود که در مسیر تعلیق جاری قرار می گیرد و اجازه عبور سیال را می دهد و در عین حال جامدات را روی سطح یا درون محیط حفظ می کند. متناوبا این دو فاز ممکن است توسط فرآیندهای ته نشینی شامل نیروی گرانشی یا گریز از مرکز از هم جدا شوند. در هر دو حالت، مشکلات جداسازی گاهی اوقات تجربه می‌شود که نتیجه آن این است که جداسازی جامد-مایع اغلب یک گلوگاه در کارخانه‌های تجاری است. مشکلات عملیاتی و خرابی کارخانه با ماهیت تصادفی ذرات جدا شده مرتبط است. تغییرات در اندازه، شکل، حالت های تجمع، تراکم پذیری و غیره، طیف وسیعی از مشکلات را ایجاد می کند. وصل شدن محیط فیلتر یا فروپاشی مواد جامد تحت تنش اعمالی منجر به کاهش سرعت جریان مایع می شود. ماهیت کلوئیدی برخی از رسوبات، جداسازی با ته نشین شدن را بدون استفاده از عوامل شیمیایی برای افزایش اندازه واحدهای اساسی و کاهش نیروهای دافعه سطحی عملاً غیرممکن می کند. عملیات واحد مانند فیلتراسیون، خرد کردن، و غیره، شامل مجموعه‌ای از ماشین‌ها به ظاهر گیج‌کننده است که انتخاب کارخانه را به مرحله‌ای دشوار تبدیل می‌کند و منعکس‌کننده عدم قطعیت‌های مرتبط با عملیات مربوط به هس جامد است. بسیاری از انواع فیلترهای فشار، خلاء و سانتریفیوژ موجود است.

The separation of finely-divided solids from liquids constitutes an important stage in many industrial processes. Separation of mixtures ranging from highly concentrated slurries to slightly turbid liquids must be effected in circumstances where the solids, liquid or both phases may have value. Separations may be achieved by use of a membrane or filter medium which, positioned in the path of a flowing suspension, will allow passage of the fluid whilst retaining solids on the surface or within the medium. Alternatively the two phases may be separated by sedimentation processes involving gravitational or centrifugal force. In either mode, separation difficulties are sometimes experienced with the result that solid-liquid separation is often a bottleneck in commercial plants. Operational difficulties and plant failures are associated with the random nature of the particles being separated; variations in size, shape, states of aggregation, compressibility, etc. , produce a wide range of problems. Plugging of the filter medium or the collapse of the solids under applied stress lead to slow flowrates of liquid. The colloidal nature of some precipitates makes separation by settling virtually impossible without the use of chemical agents to enhance the size of basic units and to reduce repulsive surface forces. Unit operations such as filtration, comminution, etc. , involve a seemingly bewildering array of machines which makes plant selection a difficult step and reflects the uncer­ tainties attaching to operations involving the solid )hase. Many types of pressure, vacuum and centrifugal filter are available.