多层不锈钢纤维制作的、具有一定厚度的过滤材料

当胶状颗粒对流程工业的生产过程带来影响时，就需要采用专门的过滤系统来解决这一问题。本文将告诉您，这样的系统需要满足怎样的要求。

若可口的布丁中有一团团的胶状物，这真是一件令人反感的事情。而在流程工业领域中，没有熔解的颗粒则不仅仅是令人反感的问题，它可导致严重的后果。无论是生产软干酪，合成树脂或是生物柴油，凡是在液体中含有固体成分的溶液中，都能够出现凝絮的胶状颗粒，从而导致流程设备生产出的产品质量下降、甚至导致流程设备出现故障。如果这些胶状颗粒不能通过流程工艺技术来解决的话，则需要用过滤系统把它们清除到生产流程之外。

胶状颗粒过滤的难点

形成胶状颗粒的凝胶是由“胶”这个词演化而来的。在过滤系统中，凝胶是有着一定的形状且易于发生形状变化的分散相物质。在胶状颗粒中，这一说法受到了严格的限制，因为形状的稳定性仅在一定条件下才能成立。试验结果表明，胶状颗粒的硬度能够有很大的差别。其硬度可以从类似橡胶到近似液体之间变化，只是这种颗粒有着比液体更高的粘度。胶状颗粒有着不同的外观形状，从而也对过滤系统的过滤层厚度、压差、滤膜结构和过滤时的逗留时间提出了很高的要求。

过滤层的厚度

令人惊讶的是，有着一定厚度的过滤材料比筛网更加适合于较软胶状颗粒的过滤。因为胶状物在深而细的孔中很容易被“卡”住。为了能够利用这种效应，Lenzing过滤技术公司采用了RKF和AKF系列，一种具有逆流冲洗功能的过滤器，用多层不锈钢丝棉当作具有一定厚度的过滤材料，效果很好。

压力差

压力差的概念很容易理解，让我们举个例子，如一个绝对硬的小球位于过滤材料上一个绝对坚固的微孔上，在过滤时小球作用在过滤材料上的力可以无限大，而且对过滤质量还没有不良影响。然而，胶状颗粒越软，因此，过滤时的压力差就应该相对较小，以避免把胶状颗粒从过滤材料微孔中压出去。图1表示的就是较硬的颗粒与较软的颗粒在过滤材料表面的状况示意图。

由于Lenzing技术公司研发的过滤器中使用了非常细的不锈钢丝纤维材料（直径至2μm），从而得到了非常高的孔隙率。这样，使得过滤器即使是在最高浓度条件下的压力差也能保持在1~3bar之间，很少出现较高的压力差，只有在连续使用了几个月之后才能出现高达5bar的压力差。

过滤材料的结构

较软的过滤介质，如毛毡过滤器，其致命的弱点是流量发生变化时，或颗粒含量增加时，过滤器的压力差也随着发生变化，过滤介质中微孔的形状也发生变化。被过滤介质或多或少的被压缩了一些，过滤材料中的微孔空间也有所变化，因此，作用在胶状颗粒上的力也会使胶状颗粒发生变形，在最不理想的情况下会推动胶状颗粒穿过过滤层而进入过滤后的介质中。

在这样的过滤过程中，当过滤材料的微孔堵塞后，用高压力把相互缠绕在过滤材料（如毛毡纤维）中的胶状颗粒（尤其是凝胶）冲洗出来时，会使微孔尺寸增大，从而也会导致胶状颗粒“穿孔而过”，如图2所示。

在RKF和AKF过滤器中解决这种难题的方法是用专门的夹紧毂把过滤材料固定在有孔的支承架上。夹紧毂是利用螺栓定位固定的，因此可以通过螺栓调节保持夹紧毂施加在过滤材料上的压力负荷为6bar。在考虑压力平衡的情况下再看一看过滤材料另一侧的情况就可以清楚的知道，有孔材料（有孔的金属支架）也有大小相同、方向相反的力作用于过滤材料上。此时，过滤材料两侧承受的力是相同的（参见图3）。

若过滤介质是从内部流向外部时，则作用在过滤材料上的压力差增大。举一个简单的计算例子，假设这一压力为2bar。为了保持力的平衡，压力差沿过滤方向减小了作用在有孔金属支架上的力，达到了新的压力平衡，即一侧压在有孔金属支架上的4bar压力加上过滤时的2bar压力差得到的还是6bar，从相对的另一侧，同样也有6bar压力作用在夹紧毂上（如图4所示）。由此可以推断，在达到夹紧毂的预紧力（6bar）之前，即使是在压力差发生变化时，过滤材料的结构、密度和微孔孔径大小都不会发生变化。结合烧结金属材料天然的刚性，因此可以得到刚性很好的结构。

过滤时的停留时间

最近，从大量参考应用实例中获得的经验中得出，颗粒在微孔中停留时间对胶状物过滤的影响，就像一个剥了皮的鸡蛋在真空（压力差）作用下用了20s后，缩入到瓶子中的情况一样（如图5所示），胶状颗粒在过滤胶状微孔中停留的时间越长，就越可能因为颗粒本身的变形而穿过过滤微孔，胶状颗粒越软，这种可能性就越大。

AKF和RKF系列的过滤器都采用了申请专利保护的反向冲洗机构，能够自动清除积留在金属纤维材料滤芯中的胶状颗粒。必要时，它还能每30s循环进行冲洗一次，从而使胶状颗粒没有充足的时间逗留在过滤材料中，因此不会穿过微孔。

一些最新的实例，尤其是一些在TFT薄膜生产中醋酯纤维素的过滤实践中，其过滤任务的要求很高，但整个实验已经证明，反向冲洗能力的提高对于薄膜质量的提高有着重要影响。换言之，就是在压力差还没有提高之前就进行反向冲洗，能够保证较高的产品质量。适合于反向冲洗（Reject）的技术多种多样，可根据不同的过滤介质进行选择。