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FILTRATIONSVERLAUF EINER FILTERPRESSE

Die Kuchenfiltration oder kuchenbildende Filtration ist ein mechanisches Verfahren zur Trennung von feststoffhaltigen Flüssigkeiten. Sie gehört wie die Querstromfiltration zur Oberflächenfiltration. Der eigentliche Trenneffekt erfolgt im Gegensatz zum Tiefenfilter nicht durch das Filtermedium, sondern durch einen Filterkuchen, der sich auf dem Filtertuch bildet. Als eine der ältesten Filterapparate ist die Filterpresse dabei der wichtigste und effizienteste Prozessdruckfilter. Vor allem dann, wenn es um ein Höchstmaß an Filtrationswirksamkeit und maximalen Entwässerungsgrad von verschiedensten Filtermedien geht. Je nach Einsatzbereich besitzt die Filtration mit Filterpressen als mechanisches Trennverfahren unterschiedliche Funktionen:

  • Reinigung von Rohstoffen und Produkten sowie Abtrennung von Nebenprodukten
  • Recycling von Lösemitteln und nicht umgesetzten Reaktanten
  • Entfernung von Verunreinigungen aus Abwasser
  • Wertstoff- und Rohstoffgewinnung

 

FUNKTION EINER KAMMERFILTERPRESSE

 

Bei der diskontinuierlichen Kuchenfiltration mit Filterpressen wird die zu filtrierende Suspension über den Trübeeinlauf in die Filterplattenkammern gepumpt und konzentriert. Die Triebkraft für den Flüssigkeitstransport liefert eine Beschickungspumpe. Die Filterplatten sind entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall mit speziellen Filtertüchern ausgekleidet. Diese halten die Feststoffe während des Durchflusses schichtweise zurück. Hierbei sammelt sich eine mit der Zeit anwachsende Schicht des abzutrennenden Feststoffs an. Diese Schicht wird als Filterkuchen bezeichnet, welcher als stichfeste Masse in der Plattenkammer zurückbleibt und einen wesentlichen Beitrag bei der Filtration der Flüssigkeit leistet.

Das Filtrat, welches die Filtertücher durchdringt, wird entlang eines Kanalsystems über den in den Filterplatten eingebrachten Filtratablauf gezielt abgeführt. Durch das Anwachsen der zu durchströmenden Schicht steigt der Durchströmungswiderstand und damit der Druckverlust, bei einhergehender Abnahme von Durchsatz und Fördermenge, an. Die Durchlässigkeit des Kuchens sinkt bei kompressiblen Produkten. Dies führt zu unwirtschaftlich langen Filtrationszeiten.

Bei der periodischen Kuchenfiltration wird der Filtrationsvorgang nach Erreichen eines vorbestimmen Drucks unterbrochen. Der Filterkuchen wird gegebenenfalls nachbehandelt (Membrantechnik) und durch Öffnen der Filterpresse anschließend entfernt. Nach optionaler Filtertuchreinigung und dem Schließen des Apparates beginnt das Filtrieren erneut von vorn. Der Filtrationszyklus wird im Wesentlichen in vier Phasen untergliedert:

Funktion einer Kammerfilterpresse

Die entscheidenden Messgrößen zur Beurteilung eines Filtrationsprozesses mit Filterpressen sind der Filtrationsdruck und der Durchsatz. Bei einer idealen Filtration kann das Filtrat frei abfließen. Lediglich der sich aufbauende Filterkuchen bietet dem Filtratfluss Widerstand. Damit steigt der Filtrationsdruck erst dann signifikant an, wenn sich der Filterkuchen in den Kammern der Filterpresse verdichtet. Da der Widerstand eines Filterkuchens von zahlreichen Faktoren, wie beispielsweise Partikelgrößenverteilung, Partikelform und Wechselwirkung zwischen den Partikeln abhängt, kann ein Filterkuchenwiderstand und der einhergehende Filtrationsprozess nicht einfach durch theoretische Ansätze vorausberechnet werden. Zur Ermittlung des Filterkuchenwiderstands sind deshalb Vorversuche notwendig. In unserem Labor schaffen wir hierbei die Grundlagen mittels Laborfilterpressen für eine bestmögliche Filtration auf Ihrer Filterpresse.

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