CN102380250B - 一种过滤方法及可在滤芯上形成交变电场的过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种既能够防止带电粒子污染滤芯，又能够提高过滤稳定性的过滤方法。该方法是将待过滤物通过一过滤装置实现气——固或液——固分离的过程中，对过滤装置的滤芯与外壳之间施加交变频率为10HZ～50HZ的交变电压。在交变电场的作用下，过滤装置中的带电粒子反复运动，由于各个粒子的质量不同，在相同力的作用下流动的速度不同，因而可在一定的空间内将不同质量的粒子区分开，使这些不同质量的粒子在滤芯与外壳之间逐次分布，使过滤整体稳定性增加。本发明其次还提供了一种过滤装置，该过滤装置包括互相绝缘的外壳和滤芯，所述外壳和滤芯分别与交变频率为10HZ～50HZ的电源极性转换电路的两个输出极连接。
Description
技术领域
本发明涉及过滤方法和装置。
背景技术
本申请的申请人在CN101721848A的专利文献中提供了一种过滤装置，其基本构思是在滤芯上施加微弱、恒定的直流电压，从而通过库伦力来排斥待过滤溶液中与滤芯带同种电荷的粒子，达到阻止带电粒子吸附到滤芯上的目的。但是，该装置只能将各种不同质量的带电粒子排斥在滤芯外并以无规律的方式分布，不利于小颗粒带电粒子的凝聚；同时，在低压直流条件下溶液中的某些粒子会电解析出，对过滤和溶液性质产生影响。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是提供一种既能够防止带电粒子污染滤芯，又能够提高过滤稳定性的过滤方法。本申请所说的“过滤稳定性”可通过滤压差随时间变化的波动情况来判断。而“过滤压差”是指过滤装置的进口压力和出口压力之差。
该过滤方法是将待过滤物通过一过滤装置实现气——固或液——固分离的过程中，对过滤装置的滤芯与外壳之间施加交变频率为10HZ～50HZ的交变电压。
在交变电场的作用下，滤芯与外壳之间的带电粒子反复运动，由于各个粒子的质量不同，在相同力的作用下流动的速度不同，因而可在一定的空间内将不同质量的粒子区分开，使这些不同质量的粒子在滤芯与外壳之间逐次分布，减缓滤饼形成的速率，且由于小颗粒带电粒子的分布更密集，其凝聚的几率增加，因此过滤整体稳定性增加。
将交变频率控制在10HZ～50HZ的目的在于：当交变频率小于10HZ时，电压的变化频率过慢，与在滤芯与外壳之间施加直流电压无明显差异；而当交变频率大于50HZ时，电压的变化频率过快，不能使带电粒子迅速改变运动方向，使用效果不理想。
作为优选，所述滤芯是由TiAl金属间化合物多孔材料、NiAl金属间化合物多孔材料或FeAl金属间化合物多孔材料制成，且其表面的平均孔径为0.1μm～50μm。
上述材料具有优良的抗电腐蚀性能，不会因加电明显降低使用寿命，这是一般的金属多孔材料所不具备的。另外，由于上述材料的平均孔径仅为0.1μm～50μm，具有较高的过滤精度，被截留下来的小颗粒分子在静电力的作用下凝聚成大分子颗粒，过滤效率随之增加。
本发明其次还要提供一种可解决相同技术问题的过滤装置。
该过滤装置包括互相绝缘的外壳和滤芯，所述外壳和滤芯分别与交变频率为10HZ～50HZ的电源极性转换电路的两个输出极连接。
基于上面已陈述的理由，所述滤芯是由TiAl金属间化合物多孔材料、NiAl金属间化合物多孔材料或FeAl金属间化合物多孔材料制成，且其表面的平均孔径为0.1μm～50μm。
本发明的有益效果是：
1)过滤的稳定性提高：带电粒子在交变电场的作用下，不同质量的带电粒子在过滤器中开始分离，逐次的分布，使得过滤的滤饼形成的速率减缓，过滤稳定性增加；另当小颗粒带电粒子密集分布后，其粒子凝聚的几率增加，过滤效果和稳定性也随之增加；
2)反冲的频率降低：由于带电粒子对膜的污染降低，膜的浓差极化降低，因此膜的再生时间延长，反吹的频率降低；
3)过滤通量衰减速率减缓：膜的浓差极化程度降低，滤饼阻力对膜通量的影响程度随之降低，通量衰减速率必然减缓。
附图说明
图1、2为本发明过滤装置的示意图。
图3为本发明过滤装置中滤芯与外壳之间电压随时间变化图。
图4为实施例1对滤芯与外壳之间施加交变电压和直流电压时过滤压差随时间变化图。
图中标记为：电源极性转换电路1、直流电源1a、第一换向器1b、开关K1、开关K2、第二换向器1c、开关K3、开关K4、外壳2、滤芯3。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1～2所示，过滤装置包括互相绝缘的外壳2和滤芯3，外壳2上设有进口和出口，待过滤物从外壳2上的进口进入过滤装置并经过滤芯3的过滤，过滤后的物质再从出口流出。图1、2中位于外壳2前后的箭头即示出了待过滤物及过滤后的物质的运动方向。为了对该过滤装置的滤芯3与外壳2之间施加交变频率为10HZ～50HZ的交变电压，如图1～2所示，上述外壳2和滤芯3分别电源极性转换电路1的两个输出极连接。电源极性转换电路1具体包括直流电源1a、第一换向器1b及第二换向器1c，其中，第一换向器1b和第二换向器1c分别并联于直流电源1a上，第一换向器1b和第二换向器1c之间则分别通过导线与外壳2和滤芯3连接；如图1所示，当第一换向器1b中的开关K1接通且开关K2断开，而第二换向器1c中的开关K3断开且开关K4接通时，外壳2与直流电源1a的正极连接，滤芯3与直流电源1a的负极连接；如图2所示，而当第一换向器1b中的开关K1断开且开关K2接通，而第二换向器1c中的开关K3接通且开关K4断开时，外壳2与直流电源1a的负极连接，滤芯3与直流电源1a的正极连接。因此，通过控制第一换向器1b和第二换向器1c的换向频率，可使滤芯3与外壳2之间的电压如图3所示，成为交变频率为10HZ～50HZ的交变电压。当然，为对滤芯3与外壳2之间施加交变电压也并非一定要使用上述的电源极性转换电路1，也可使用逆变器或直接将滤芯3与外壳2与交流电源连接。
将交变频率控制在10HZ～50HZ的目的在于：当交变频率小于10HZ时，电压的变化频率过慢，与在滤芯与外壳之间施加直流电压无明显差异；而当交变频率大于50HZ时，电压的变化频率过快，不能使带电粒子迅速改变运动方向，使用效果不理想。而交变电压的大小具体则根据应用环境进行选择。对已一般的过滤而言，将交变电压设定在＞0伏且≤50伏的范围内就足够的。
滤芯3最好是由TiAl金属间化合物多孔材料、NiAl金属间化合物多孔材料或FeAl金属间化合物多孔材料制成，且其表面的平均孔径为0.1μm～50μm。上述材料具有优良的抗电腐蚀性能，不会因加电明显降低使用寿命，这是一般的金属多孔材料所不具备的。另外，由于上述材料的平均孔径仅为0.1μm～50μm，具有较高的过滤精度，被截留下来的小颗粒分子在静电力的作用下凝聚成大分子颗粒，过滤效率随之增加。
实施例1
在高温气体过滤中使用的过滤装置以FeAl金属间化合物多孔材料为滤芯，过滤时气体温度为200℃，过滤压差1kPa，在该过滤装置的滤芯3与外壳2之间施加大小为50伏的交变电压，交变频率为15HZ，其过滤结果比在滤芯3与外壳2之间施加50伏直流电压的情况过滤稳定性明显提高。反映在图4中，为维持过滤通量不变，当在滤芯与外壳之间施加上述交变电压后，过滤压差随时间基本保持不变，甚至略为减小(说明小颗粒带电粒子大量凝聚)；而当在滤芯与外壳之间施加直流电压后，过滤压差随时间迅速上升。因此，从图4可以证明在滤芯与外壳之间施加交变电压比施加直流电压具有更高的过滤稳定性。
实施例2
在高温气体过滤中使用的过滤装置以FeAl金属间化合物多孔材料为滤芯，过滤时气体温度为200℃，过滤压差3kPa，在该过滤装置的滤芯3与外壳2之间施加大小为50伏的交变电压，交变频率为45HZ，其过滤结果比在滤芯3与外壳2之间施加50伏直流电压的情况过滤稳定性明显提高。
实施例3
在液体过滤中使用的过滤装置以TiAl金属间化合物多孔材料为滤芯，错流过滤时膜面流动速度为4m/s，过滤压差30kPa，在该过滤装置的滤芯3与外壳2之间施加大小为10伏的交变电压，交变频率为45HZ，其过滤结果比在滤芯3与外壳2之间施加10伏直流电压的情况过滤稳定性明显提高。
实施例4
在液体过滤中使用的过滤装置以TiAl金属间化合物多孔材料为滤芯，错流过滤时膜面流动速度为4m/s，过滤压差30kPa，在该过滤装置的滤芯3与外壳2之间施加大小为10伏的交变电压，交变频率为15HZ，其过滤结果比在滤芯3与外壳2之间施加10伏直流电压的情况过滤稳定性明显提高。
Claims (4)
1.一种过滤方法，是将待过滤物通过一过滤装置实现气——固或液——固分离的过程，其特征在于：在这个过程中，对过滤装置的滤芯（3）与外壳（2）之间施加交变频率为10HZ～50HZ的交变电压，交变电压设定在＞0伏且≤50伏的范围内；所述滤芯（3）直接与产生该交变电压的电路连接；过滤时，在交变电场的作用下，滤芯与外壳之间的带电粒子反复运动，由于各个粒子的质量不同，在相同力的作用下流动的速度不同，因而可在一定的空间内将不同质量的粒子区分开，使这些不同质量的粒子在滤芯与外壳之间逐次分布。
2.如权利要求1所述的过滤方法，其特征在于：所述滤芯（3）是由TiAl金属间化合物多孔材料、NiAl金属间化合物多孔材料或FeAl金属间化合物多孔材料制成，且其表面的平均孔径为0.1μm～50μm。
3.用于权利要求1或2所述方法的可在滤芯上形成交变电场的过滤装置，包括互相绝缘的外壳（2）和滤芯（3），其特征在于：所述外壳（2）和滤芯（3）分别与交变频率为10HZ～50HZ的电源极性转换电路（1）的两个输出极连接，交变电压设定在＞0伏且≤50伏的范围内；过滤时，在交变电场的作用下，滤芯与外壳之间的带电粒子反复运动，由于各个粒子的质量不同，在相同力的作用下流动的速度不同，因而可在一定的空间内将不同质量的粒子区分开，使这些不同质量的粒子在滤芯与外壳之间逐次分布。
4.如权利要求3所述的过滤装置，其特征在于：所述滤芯（3）是由TiAl金属间化合物多孔材料、NiAl金属间化合物多孔材料或FeAl金属间化合物多孔材料制成，且其表面的平均孔径为0.1μm～50μm。
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