RU2709092C1 - Устройство и способ определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов - Google Patents
Устройство и способ определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2709092C1 RU2709092C1 RU2018141042A RU2018141042A RU2709092C1 RU 2709092 C1 RU2709092 C1 RU 2709092C1 RU 2018141042 A RU2018141042 A RU 2018141042A RU 2018141042 A RU2018141042 A RU 2018141042A RU 2709092 C1 RU2709092 C1 RU 2709092C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filtrate
- filter
- stage
- filtered medium
- filtration
- Prior art date
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 title abstract description 5
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 title abstract description 5
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 19
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical class [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 13
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 abstract description 12
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 abstract description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- -1 for example Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000002915 spent fuel radioactive waste Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000003921 particle size analysis Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Группа изобретений предназначена для определения фильтрующих свойств пористых керамических фильтров в форме цилиндров с боковой фильтрующей поверхностью по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов, например, хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов. Устройство для определения фильтрующих свойств керамических фильтров содержит рабочую кварцевую ячейку для размещения фильтруемой среды в виде расплава галогенидов щелочных металлов эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов, установленную в ячейке кварцевую трубку для удерживания испытываемого фильтра в виде пористого керамического материала в форме цилиндра с боковой фильтрующей поверхностью, причем образец фиксируется с помощью герметизирующих уплотнений, кварцевый капилляр для отбора проб фильтрата, трубку барботера для перемешивания фильтруемой среды, нагревательный элемент для создания и поддержания расплавленного состояния фильтруемой среды. Способ для определения фильтрующих свойств керамических фильтров включает подготовительный этап, на котором готовят фильтруемую среду путем разогрева смеси галогенидов щелочных металлов эквимолярного состава и мелкодисперсных оксидов до температуры, превышающей температуру плавления хлоридов, но не превышающую температуру плавления мелкодисперсных оксидов; основной этап, на котором пропускают через испытываемый фильтр фильтруемую среду, при этом поддерживают полученную на первом этапе температуру и выполняют постоянное перемешивание фильтруемой среды, а процесс фильтрации ведут таким образом, чтобы внутри испытываемого образца фильтра не достигалось максимальное заполнение фильтратом, для чего отбирают избыток фильтрата; заключительный этап, на котором определяют производительность и тонкость фильтрации испытываемых керамических фильтров. Для определения номинального расхода фильтрата делят полную массу отобранного на втором этапе фильтрата на полное время его отбора. Для определения удельного расхода фильтрата делят полученное значение номинального расхода фильтрата на свободную площадь боковой фильтрующей поверхности испытываемого образца фильтра, определяемой как 2πRL, где R - внешний радиус испытываемого образца фильтра, L - длина испытываемого образца фильтра, находящаяся в фильтруемой среде. Для определения номинальной тонкости фильтрации определяют размеры частиц той фракции мелкодисперсных оксидов, которую обнаруживают в отобранном на втором этапе фильтрате при заданном коэффициенте отсева. Для определения абсолютной тонкости фильтрации определяют максимальные размеры частиц мелкодисперсных оксидов в отобранном на втором этапе фильтрате. Технический результат: обеспечение возможности определения производительности и тонкости фильтрации керамических фильтров. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Заявляемая группа изобретений предназначена для определения фильтрующих свойств, а именно: тонкости (номинальной и абсолютной) фильтрации и производительности (номинального и удельного расхода фильтрата) пористых керамических материалов (фильтров) в форме цилиндров с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью по расплавленной смеси, в частности хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов. Устройство и способ могут быть применены для входного контроля (контроля годности и отбраковки) керамических фильтров, используемых в технологических операциях разделения расплавов и содержащихся в них частиц твердой фазы в технологиях переработки отработанного ядерного топлива, а также при проведении научных исследований, касающихся развития таких технологий.
Известен широкий круг методов и устройств, которые могут быть применены в том числе для входного контроля и отбраковки фильтров. Это, например, методы и устройства:
– визуального контроля;
– микроскопии (оптической и электронной);
– бесконтактных оптических измерений (с применением сканеров, триангуляционных и теневых схем измерений);
– неразрушающего контроля (ультразвуковые исследования, рентгеновские исследования, томография) и другие аналогичные.
Эти известные методы и устройства применяются на практике и позволяют отбраковать фильтры по геометрическим размерам, сколам, трещинам, иным нарушениям однородности или целостности рабочей (фильтрующей) поверхности.
Однако ни один из этих известных способов и устройств не позволяет провести непосредственную оценку фильтрующих свойств (в том числе: тонкости (номинальной и абсолютной) фильтрации и производительности (номинального и удельного расхода фильтрата)) пористых фильтров. Отметим, что непосредственная оценка фильтрующих свойств фильтра не может быть выполнена без фильтруемой среды, поскольку известно (Зуборев А.И., Кравцов А.Г. Принципы, методы и средства испытаний полимерных волокнистых фильтров для очистки газовых сред // Технологии техносферной безопасности. – 2014. – №. 1. – С. 53), что фильтрующие свойства фильтра зависят не только собственно от характеристик и конфигурации материала фильтра, но и от параметров фильтруемой жидкости и условий процесса фильтрации. Таким образом применение указанных выше известных методов в ряде практических случаев оказывается недостаточным для контроля годности и отбраковки фильтров. Особенно остро этот недостаток проявляется при выполнении входного контроля (контроля годности и отбраковки) керамических фильтров, используемых в технологических операциях разделения расплавов и содержащихся в них частиц твердой фазы в технологиях переработки отработанного ядерного топлива, а также при проведении научных исследований, касающихся развития таких технологий.
Известна группа способов и устройств для непосредственного определения фильтрационных свойств фильтров, основанных на сорбционных, дифракционных явлениях, применении методов оптической (видимой) и электронной микроскопии, а также акустических, емкостных эффектах (Начинкин О.И. Полимерные микрофильтры. М.: Химия, 1985. 216 с.). Эти методы и устройства позволяют оценивать качество фильтрации загрязненных твердыми частицами газовых потоков и строятся на оценке изменения соответствующих показателей фильтров (массы, особенностей взаимодействия с электромагнитным и акустическими волнами, взаимодействии с переменным электрическим током).
Однако эти известные способы и устройства были разработаны для определения фильтрационных свойства полимерных фильтров для случаев очистки газовых сред, загрязненных твердыми взвешенными частицами. Они не могут быть применены для определения фильтрационных свойств керамических фильтров в условиях фильтрации расплавов при повышенных температурах.
Известны способ и устройство по ГОСТ Р ЕН779―2007 «Фильтры очистки воздуха общего назначения. Определение эффективности фильтрации». Устройство для испытаний по известному способу состоит из нескольких квадратных секций воздуховодов. Воздуховод известного решения должен быть выполнен из электропроводного материала, должен быть заземлен, иметь гладкие внутренние поверхности и быть достаточно жестким, чтобы сохранять свою форму при воздействии давления в процессе эксплуатации. В начале секции воздуховода известного решения находится смешивающее отверстие, в центре которого расположена форсунка для распыления пыли. После форсунки находится перфорированная пластина, предназначенная для обеспечения однородности распыления пыли. В последней трети этого воздуховода находится пробоотборник для аэрозоля, подаваемого на фильтр. В секции воздуховода устанавливается также измеритель расхода воздуха.
Однако особенностью известных способа и устройства по ГОСТ Р ЕН779-2007 является применимость исключительно для оценки фильтрационных свойств фильтра при очистке загрязненных газовых сред. Известный способ и устройство не могут быть применены для определения фильтрационных свойств керамических фильтров в условиях фильтрации расплавов.
Известны также другие способы и устройства для определения фильтрующих свойств фильтров для очистки газовых сред (например, технические решения по ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010 «Высокоэффективные фильтры очистки воздуха ЕРА, НЕРА и ULPA. Классификация, методы испытаний, маркировка), которые также пригодны только для оценки фильтрующих свойств фильтров по газам и не могут быть применены для оценки фильтрующих свойств фильтров по расплавам.
Известны ГОСТ 16887-71 «Разделение жидких неоднородных систем методами фильтрования и центрифугирования. Термины и определения» и ГОСТ 26070-83 «Фильтры и сепараторы для жидкостей. Термины и определения», в которых даются определения фильтров и их фильтрующих свойств при работе с жидкими средами. Однако в этих известных источниках не указаны технические решения – устройства и способы, пригодные для определения фильтрующих свойств фильтров.
Наиболее близким к заявляемым способу и устройству являются способ и устройство по ГОСТ Р ИСО 4548-2-2012 «Методы испытаний полнопоточных масляных фильтров двигателей внутреннего сгорания», пригодные для непосредственного определения фильтрующих свойств фильтров и их отбраковки по этим свойствам. Известное по ГОСТ Р ИСО 4548-2-2012 устройство (испытательный стенд) содержит:
– испытываемый (масляный) фильтр;
– резервуар фильтруемого среды (масла);
– измерительный цилиндр – резервуар фильтрата (масла);
– насос для создания трансмембранного давления;
– клапаны для регулирования давления и потоков;
– измерители (расходомер, температурный датчик, манометры для измерения перепада давления на фильтре).
Определение свойств фильтров по известному ГОСТ Р ИСО 4548-2-2012 проводят в три этапа:
– на первом (подготовительном) этапе обеспечивают установку фильтра и подготовку устройства к работе;
– на втором (основном) этапе выполняют собственно фильтрационный процесс, пропуская через испытываемый (масляный) фильтр фильтруемую среду (масло) из резервуара при различных параметрах (температурах, давлениях и потоках масла), регулируемых клапанами и фиксируемых измерителями.
– на третьем (заключительном) этапе анализируя значения параметров, фиксируемые измерителями, делают выводы о свойствах испытуемого фильтра, в т.ч. его производительности.
Однако известные способ и устройство по ГОСТ Р ИСО 4548-2-2012 хотя и не исключают испытания керамических фильтров в форме цилиндров с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью, но явно рассчитаны на работу с маслом в качестве фильтруемой среды и не могут быть применены для фильтрации расплавов, в том числе расплавленной смеси хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов. Кроме того эти известные способ и устройство по ГОСТ Р ИСО 4548-2-2012 не позволяют определять такие фильтрующие свойства испытуемых фильтров как тонкость (номинальная, абсолютная) фильтрации.
Таким образом общими недостатками всех известных и описанных выше технических решений является их непригодность для определения фильтрующих свойств:
– пористых материалов (фильтров) в форме цилиндров с боковой фильтрующей поверхностью;
– по расплавленной смеси (расплавов) галоненидов щелочных металлов, в частности хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов.
Задачей изобретения является получение технического решения, не обладающего недостатками аналогов и прототипа, т.е. пригодного для определения фильтрующих свойств (а именно: тонкости (номинальной и абсолютной) фильтрации и производительности (номинального и удельного расхода фильтрата)) пористых керамических материалов (фильтров) в форме цилиндров с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов, в частности хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемых устройства и способа – возможность определения свойств фильтрации
(а именно: тонкости (номинальной и абсолютной) фильтрации и производительности (номинального и удельного расхода фильтрата)) пористых керамических материалов (фильтров) в форме цилиндров с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов, в частности хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов.
(а именно: тонкости (номинальной и абсолютной) фильтрации и производительности (номинального и удельного расхода фильтрата)) пористых керамических материалов (фильтров) в форме цилиндров с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов, в частности хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов.
Технический результат достигается за счет того, что заявляемое устройство для определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной солевой смеси хлоридов содержит:
рабочую кварцевую ячейку для размещения фильтруемой среды в виде расплава (расплавленной смеси) галогенидов щелочных металлов эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов,
установленную в ячейке кварцевую трубку для удерживания испытываемого фильтра в виде пористого керамического материала в форме цилиндра с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью, причем образец фиксируется с помощью герметизирующих уплотнений, обеспечивающих фиксацию испытываемого образца фильтра в кварцевой трубке и недопускающих проникновение фильтруемой среды внутрь испытываемого образца фильтра в обход его боковой рабочей (фильтрующей) поверхности,
кварцевый капилляр для отбора проб фильтрата для последующего анализа,
трубку барботера для перемешивания фильтруемой среды и равномерного распределения нерасплавленных мелкодисперсных оксидов по всему объему фильтруемой среды,
нагревательный элемент для создания и поддержания расплавленного состояния фильтруемой среды.
Технический результат также достигается за счет того, что заявляемый способ определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной солевой смеси хлоридов с помощью описанного устройства включает:
– подготовительный этап, на котором:
– собирают устройство для испытания и устанавливают испытываемый образец фильтра,
– готовят фильтруемую среду путем разогрева смеси галогенидов щелочных металлов эквимолярного состава и мелкодисперсных оксидов до температуры, превышающей температуру плавления хлоридов, но не превышающую температуру плавления мелкодисперсных оксидов;
– основной этап, на котором выполняют сам фильтрационный процесс с получением фильтрата:
– пропускают через испытываемый фильтр фильтруемую среду,
– при этом поддерживают полученную на первом этапе температуру для сохранения расплавленного состояния фильтруемой среды,
– и выполняют постоянное перемешивание фильтруемой среды с помощью трубки барботера,
– а процесс фильтрации ведут таким образом, чтобы внутри испытываемого образца фильтра не достигалось максимальное заполнение фильтратом, для чего отбирают избыток фильтрата с помощью кварцевого капилляра;
– заключительный этап, на котором определяют производительность и тонкость фильтрации испытываемых керамических фильтров, например, следующим образом:
– для определения номинального расхода фильтрата (производительности фильтра) делят полную массу отобранного на втором этапе фильтрата на полное время его отбора;
– для определения удельного расхода фильтрата делят полученное значение номинального расхода фильтрата на свободную площадь боковой фильтрующей поверхности испытываемого образца фильтра, определяемой как 2πRL, где R – внешний радиус испытываемого образца фильтра, L – длина испытываемого образца фильтра, находящаяся в фильтруемой среде;
– для определения номинальной тонкости фильтрации определяют размеры частиц той фракции мелкодисперсных оксидов, которую обнаруживают в отобранном на втором этапе фильтрате при заданном коэффициенте отсева (обычно 95%);
– а для определения абсолютной тонкости фильтрации определяют максимальные размеры частиц мелкодисперсных оксидов в отобранном на втором этапе фильтрате.
Сущность заявляемой группы изобретений поясняется фигурой, на которой изображена схема устройства.
Группа изобретений может быть реализована следующим образом.
Заявляемое устройство содержит:
– фильтруемую среду (3), представляющую собой при работе установки расплавленную смесь (расплав), например, хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов;
– испытываемый образец керамического фильтра (2) -керамический материал в форме цилиндра с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью, который может быть выполнен в виде полой трубки или стакана с непроницаемым днищем;
– фильтрат (1), представляющую собой прошедшие через испытываемый фильтр (2) компоненты исходной фильтруемой среды (3);
– кварцевую трубку (4), играющую роль держателя испытываемого фильтра (2) с возможностью начального (при установке фильтра) регулирования площади боковой поверхности фильтра, находящейся в расплаве (1);
– герметизирующие уплотнения (7), обеспечивающее фиксацию образца фильтра (2) в кварцевой трубке (4) и недопускающие проникновение расплава (3) внутрь фильтра (2) в обход его боковой рабочей (фильтрующей) стенки;
– кварцевый капилляр (5) для отбора проб фильтрата (1) для анализа, используемый в процессе работы установки;
– трубку (6) барботера для перемешивания твердой фазы (нерасплавленных мелкодисперсных оксидов металлов) в расплаве (3), что обеспечивает равномерное распределение твердой фазы по всему объему расплава (3);
– рабочую кварцевую ячейку (9) – резервуар, содержащий среду для фильтрации (3);
– нагревательный элемент в виде, например, термического нагревателя или печи (8) для создания и поддержания расплавленного состояния фильтруемой среды (3) и фильтрата (1).
Способ с применением заявляемого устройства может быть реализован в три этапа.
На первом (подготовительном) этапе собирают устройство для испытания, в том числе устанавливают испытываемый образец фильтра и готовят фильтруемую среду. В рабочую кварцевую ячейку (9) помещают заранее подготовленную смесь солей и оксидов (т.е. шихту будущей фильтруемой среды (3)), трубку (6) барботера и исследуемый образец фильтра (2), заблаговременно укрепленный через герметизирующее уплотнение (7) к кварцевой трубке (4). Нижний конец керамического фильтра (2) при необходимости (в случае если фильтр имеет форму полой трубки, а не стакана с непроницаемым днищем) предварительно также герметизируют при помощи уплотнителя (7). Затем включают печь (8) и добиваются разогрева содержимого ячейки (9) до температуры, при которой происходит расплавление солей загруженной смеси при сохранении в твердом состоянии мелкодисперсных оксидов. Таким образом внутри ячейки (9) получают жидкую фильтруемую среду (3) – расплав хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов.
На втором (основном) этапе выполняют фильтрационный процесс – пропускают через испытываемый фильтр фильтруемую среду. При этом температуру фильтруемой среды поддерживают на уровне, достигнутом на первом этапе, чтобы сохранить фильтруемую среду в виде расплава. Для обеспечения равномерного распределения твердой фазы ведут постоянное перемешивание с помощью трубки (6) барботера. Фильтруемая среда (3) под действием гидростатического давления начинает частично проникать через пористую боковую поверхность фильтра (2) внутрь, формируя там фильтрат (1). Фильтрат (1) содержит расплав хлоридов из среды (3), которые без изменений химического состава (соотношения компонентов) проникают через боковую пористую поверхность фильтра (2), и некоторое количество, зависящее от фильтрационных свойств фильтра (2) и размера мелкодисперсных нерасплавленных оксидов (от нуля до полного содержания оксидов в фильтруемом расплаве (3)), твердых мелкодисперсных оксидов из фильтруемой среды (3). При этом следят за тем, чтобы внутри фильтра (2) не достигалось максимальное заполнение расплавом (фильтратом), что важно для сохранения движущей силы фильтрационного процесса – трансмембранного давления, формируемого (как было указано выше) силами гидростатического давления. Для удаления избыточного количества фильтрата (1) ведут постоянный отбор среды (1) через кварцевый капилляр (5). Отобранные пробы и скорость отбора (при непрерывном отборе расплава (1)) или моменты времени их отбора (при регулярном отборе расплава (1)) сохраняют.
На третьем (заключительном) этапе производят анализ отобранных проб и определяют фильтрующие свойства пористых керамических материалов (фильтров) в форме цилиндров с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью по расплавленной смеси хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов.
Для определения номинального расхода фильтрата (производительности фильтра) делят полную массу фильтрата (1), извлеченной через капилляр (5) и взвешанной после этого на весах, на полное время его извлечения. Для определения удельного расхода фильтрата делят полученное значение номинального расхода фильтрата (производительности фильтра) на свободную площадь боковой рабочей поверхности фильтра (2), ограниченной с одной стороны нижним краем фильтра (2), а с другой –герметизирующим покрытием (7), обеспечивающим фиксацию образца фильтра (2) в кварцевой трубке (4). Размеры свободной боковой поверхности S фильтра рассчитываются как S = 2πRL, где R – внешний радиус испытываемого образца керамического фильтра (2); L – длина фильтра (2), находящаяся в расплаве (3), т.е. расстояние между нижним краем фильтра (2) и герметизирующим покрытием (7), обеспечивающим фиксацию образца фильтра (2) в кварцевой трубке (4).
Для определения номинальной и абсолютной тонкости фильтрации производят анализ отобранных через капилляр (5) проб фильтрата (1) на размер, прошедших через фильтр (2) нерасплавленных мелкодисперсных оксидов из расплава (3). Такой анализ можно выполнять, например, методами гранулометрического анализа, микроскопии и пр. По размеру самых крупных частиц мелкодисперсных оксидов, обнаруженных в пробах, определяют абсолютную тонкость фильтрации (абсолютная тонкость фильтрации измеряется в единицах длины, она численно равна размеру самой крупной частицы мелкодисперсного оксида, обнаруженного в пробе). Номинальную тонкость фильтрации определяют размером частиц той фракции мелкодисперсных оксидов, которую обнаруживают в пробах фильтрата (1) при заданном коэффициенте отсева (обычно 95%).
Таким образом определяют фильтрующие свойства, а именно: тонкости (номинальную и абсолютную) фильтрации и производительность (номинальный и удельный расход фильтрата) пористых керамических материалов (фильтров) в форме цилиндров с боковой рабочей (фильтрующей) поверхностью по расплавленной смеси, в частности хлоридов натрия и калия эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов.
Claims (14)
1. Устройство для определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов, содержащее:
- рабочую кварцевую ячейку для размещения фильтруемой среды в виде расплава галогенидов щелочных металлов эквимолярного состава с содержанием нерасплавленных мелкодисперсных оксидов,
- установленную в ячейке кварцевую трубку для удерживания испытываемого фильтра в виде пористого керамического материала в форме цилиндра с боковой фильтрующей поверхностью, причем образец фиксируется с помощью герметизирующих уплотнений,
- кварцевый капилляр для отбора проб фильтрата,
- трубку барботера для перемешивания фильтруемой среды,
- нагревательный элемент для создания и поддержания расплавленного состояния фильтруемой среды.
2. Способ для определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов с помощью устройства по п. 1, включающий:
- подготовительный этап, на котором готовят фильтруемую среду путем разогрева смеси галогенидов щелочных металлов эквимолярного состава и мелкодисперсных оксидов до температуры, превышающей температуру плавления хлоридов, но не превышающую температуру плавления мелкодисперсных оксидов;
- основной этап, на котором пропускают через испытываемый фильтр фильтруемую среду, при этом поддерживают полученную на первом этапе температуру и выполняют постоянное перемешивание фильтруемой среды, а процесс фильтрации ведут таким образом, чтобы внутри испытываемого образца фильтра не достигалось максимальное заполнение фильтратом, для чего отбирают избыток фильтрата;
- заключительный этап, на котором определяют производительность и тонкость фильтрации испытываемых керамических фильтров.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для определения номинального расхода фильтрата делят полную массу отобранного на втором этапе фильтрата на полное время его отбора.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для определения удельного расхода фильтрата делят полученное значение номинального расхода фильтрата на свободную площадь боковой фильтрующей поверхности испытываемого образца фильтра, определяемой как 2πRL, где R - внешний радиус испытываемого образца фильтра, L - длина испытываемого образца фильтра, находящаяся в фильтруемой среде.
5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для определения номинальной тонкости фильтрации определяют размеры частиц той фракции мелкодисперсных оксидов, которую обнаруживают в отобранном на втором этапе фильтрате при заданном коэффициенте отсева.
6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для определения абсолютной тонкости фильтрации определяют максимальные размеры частиц мелкодисперсных оксидов в отобранном на втором этапе фильтрате.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141042A RU2709092C1 (ru) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Устройство и способ определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141042A RU2709092C1 (ru) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Устройство и способ определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2709092C1 true RU2709092C1 (ru) | 2019-12-13 |
Family
ID=69006778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141042A RU2709092C1 (ru) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | Устройство и способ определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2709092C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112229769A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-15 | 山东长信化学科技股份有限公司 | 一种n-甲基吡咯烷酮颗粒度的检测系统及检测方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1226177A1 (ru) * | 1984-10-31 | 1986-04-23 | Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии | Устройство дл контрол свойств фильтров из пористых материалов |
| RU2258213C1 (ru) * | 2004-06-11 | 2005-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-иследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)" | Установка для испытаний фильтрующих материалов |
| RU2456056C2 (ru) * | 2007-10-08 | 2012-07-20 | Цзинань Шэнцюань Груп Шеа-Холдинг Ко., Лтд. | Керамический фильтр, содержащий углеродное покрытие, и способ его изготовления |
| RU131306U1 (ru) * | 2012-11-08 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Обнинский Центр Науки и Технологий" (ООО "ОЦНТ") | Устройство для испытаний фильтрующих элементов, предназначенных для работы с гальваническими растворами |
-
2018
- 2018-11-21 RU RU2018141042A patent/RU2709092C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1226177A1 (ru) * | 1984-10-31 | 1986-04-23 | Белорусское республиканское научно-производственное объединение порошковой металлургии | Устройство дл контрол свойств фильтров из пористых материалов |
| RU2258213C1 (ru) * | 2004-06-11 | 2005-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "25 Государственный научно-иследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации (по применению топлив, масел, смазок и специальных жидкостей - ГосНИИ по химмотологии)" | Установка для испытаний фильтрующих материалов |
| RU2456056C2 (ru) * | 2007-10-08 | 2012-07-20 | Цзинань Шэнцюань Груп Шеа-Холдинг Ко., Лтд. | Керамический фильтр, содержащий углеродное покрытие, и способ его изготовления |
| RU131306U1 (ru) * | 2012-11-08 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Обнинский Центр Науки и Технологий" (ООО "ОЦНТ") | Устройство для испытаний фильтрующих элементов, предназначенных для работы с гальваническими растворами |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ГОСТ Р ИСО 4548-2-2012. Методы испытаний полнопоточных масляных фильтров двигателей внутреннего сгорания, Электронный текст документа подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по: официальное издание. М., Стандартинформ, 2014 * |
| ГОСТ Р ИСО 4548-2-2012. Методы испытаний полнопоточных масляных фильтров двигателей внутреннего сгорания, Электронный текст документа подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по: официальное издание. М., Стандартинформ, 2014. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112229769A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-15 | 山东长信化学科技股份有限公司 | 一种n-甲基吡咯烷酮颗粒度的检测系统及检测方法 |
| CN112229769B (zh) * | 2020-10-22 | 2023-03-14 | 山东长信化学科技股份有限公司 | 一种n-甲基吡咯烷酮颗粒度的检测系统及检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jena et al. | Advances in pore structure evaluation by porometry | |
| US4391338A (en) | Microbalance and method for measuring the mass of matter suspended within a fluid medium | |
| US6923848B2 (en) | Collecting apparatus of floating dusts in atmosphere | |
| Charvet et al. | Experimental and modelled efficiencies during the filtration of a liquid aerosol with a fibrous medium | |
| JP3737113B2 (ja) | 気体中の粒子状物質の測定方法および装置 | |
| US8136386B2 (en) | Determination of pore structure characteristics of filtration cartridges as a function of cartridge length | |
| EP2021092A2 (en) | A nanopore particle analyzer, method of preparation and use thereof | |
| RU2709092C1 (ru) | Устройство и способ определения фильтрующих свойств керамических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов | |
| RU2716793C1 (ru) | Устройство и способ определения фильтрующих свойств металлических фильтров по расплавленной смеси галогенидов щелочных металлов | |
| CN103127772B (zh) | 一种实验室用原油脱除泥砂装置及方法 | |
| WO2017046552A1 (en) | Method and apparatus for monitoring particles in a liquid | |
| Doutre | The development and application of a rapid method of evaluating molten metal cleanliness | |
| Spurny et al. | Aerosol fractionization by graded nuclepore filters. A review | |
| RU2258213C1 (ru) | Установка для испытаний фильтрующих материалов | |
| Char | Filtration of porous particles | |
| Tian | Filtration of liquid aluminum with reticulated ceramic filters | |
| Chokdeepanich | The study of Coalescence filtration and drainage design | |
| Anlauf et al. | The influence of particle collective characteristics on cake filtration results | |
| JP4066989B2 (ja) | エアロゾル分析装置 | |
| Char | Porous Particle Filtration | |
| Belforte et al. | Testing of glass fiber coalescing filters | |
| Guldner et al. | Development of conversion factors for results of early gravimetric dust measurements | |
| WO2024011288A1 (en) | Method of processing dust collected on a dust filter of a continuous dust monitoring device for analysis | |
| Suwanwong | Collection characteristics of mist Aerosol particles by fibrous filter | |
| Zhou et al. | Comparison of general ventilation air filter test standards between America and Europe |