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Los coadyuvantes de filtración son polvos porosos e inertes (comúnmente tierra de diatomeas (DE), perlita de vidrio volcánico y fibras de celulosa) que mejoran significativamente la separación sólido-líquido al formar una “torta” porosa sobre el medio filtrante primario, convirtiendo la filtración de un filtro de superficie bidimensional a un filtro de profundidad tridimensional. Se pueden usar de dos maneras principales:
Al emplear coadyuvantes de filtración, las operaciones pueden lograr mayor rendimiento, mejor claridad, mayor vida útil del medio filtrante y un procesamiento más predecible, incluso al tratar con sólidos finos, compresibles o gelatinosos. El flujo del proceso se puede visualizar en un P&ID típico que muestra un Tanque de Precapa, un Tanque de Alimentación de Cuerpo y un Filtro.
La delgada capa de coadyuvante de filtración reduce el contacto directo entre los sólidos finos y las pantallas o medios de filtración subyacentes, prolongando la vida útil.
La capa porosa de coadyuvante de filtración permite que se materialice >90% del área de filtración disponible y, por lo tanto, puede resultar en un mayor rendimiento. También previene el cegado temprano, lo que permite procesar un mayor volumen a caídas de presión más bajas.
Los coadyuvantes de filtración inertes y uniformes reducen la variabilidad de lodos difíciles que pueden contener sólidos pegajosos o compresibles.
Incluso las partículas submicrométricas pueden ser capturadas si se utiliza el grado correcto de DE o perlita correctamente, a menudo igualando o superando la claridad típicamente asociada con los sistemas de membrana.
Si bien la tierra de diatomeas (DE) y la perlita son los auxiliares de filtración más utilizados, existen otros materiales que vale la pena considerar para aplicaciones específicas:
El carbón activado puede utilizarse como coadyuvante de filtración desde una perspectiva de manejo, pero generalmente no mejora el flujo ni el rendimiento (de hecho, puede aumentar la resistencia). En cambio, su propósito es eliminar o alterar el color, el olor o ciertos contaminantes disueltos a través de la adsorción.
Línea de base : ~1 lb de DE por cada 5 pies² (1 KG / 1 M²) de área del filtro se hace circular desde el tanque de pre-recubrimiento, lo que resulta en una capa de ~1/8” de DE sobre el medio
Línea de base : Recircular el material de origen de 2.5 a 3 veces a una velocidad de flujo de > 1 gpm/ft² hasta lograr la claridad o transcurrir un tiempo determinado.
Introduzca coadyuvante de filtración (por ejemplo, 1 a 1 en volumen con sólidos incompresibles o relación de peso 1:1 con sólidos compresibles) en la fuente o mediante inyección continua en la corriente.
Supervisar y ajustar según los objetivos específicos de su proceso, el caudal deseado, la capacidad del pastel, utilizando la presión diferencial y la claridad del filtrado como guías.
Muchos procesos industriales combinan un precapa con una relación de alimentación de cuerpo consistente, lo que garantiza que la torta de filtración permanezca abierta y porosa durante toda la operación o ciclo.
Cuando se necesita una claridad submicrónica, los sistemas de microfiltración de membrana o tubulares suelen depender de una estructura de poros uniforme adherida a un sustrato más abierto. Del mismo modo, los medios de alambre tejido a menudo presentan diámetros de apertura de hasta 100 micrones, pero con una cuidadosa selección de coadyuvantes de filtración y un medio subyacente más fino (aberturas <3 μm), se puede lograr un rendimiento submicrónico en muchos procesos industriales. Las ventajas clave de los enfoques basados en coadyuvantes de filtración incluyen:
Nota
Esta comparación no aborda la filtración por membrana de flujo cruzado, que utiliza la tensión interfacial en el límite del poro para la separación líquido-líquido a presiones diferenciales muy bajas (<1 psi).
Membranas Altos costos operativos y de reemplazo, a menudo requieren limpieza especializada.
Filtros Auxiliares : Menor costo de los consumibles, fácilmente escalable desde pruebas pequeñas hasta instalaciones grandes, y ayuda a proteger el medio base de la obstrucción de los poros.
Membranas Propenso a ensuciarse rápidamente cuando los flujos contienen sólidos compresibles o partículas viscosas, lo que requiere limpiezas o paradas frecuentes.
Filtros Auxiliares Capturar sólidos en una estructura de torta porosa, extendiendo a menudo sustancialmente los tiempos de ciclo.
Membranas Sensible a golpes de presión o condiciones de flujo erráticas.
Filtros Auxiliares Químicamente y mecánicamente duradero, manteniendo una porosidad estable con cargas difíciles.
Filtros Auxiliares Las tartas suelen ser fáciles de retirar mecánicamente, lo que permite un ciclo de rendimiento repetible una y otra vez.
En general, la filtración basada en coadyuvantes de filtración sigue siendo una opción robusta, de menor costo y menor mantenimiento para lograr claridad submicrónica en numerosas aplicaciones industriales.
Utilice la menor cantidad de DE más grueso posible para cumplir los requisitos de claridad del producto. Esta es siempre la forma ideal de lograr la máxima productividad con el menor costo de operación.
Empezar con pruebas de laboratorio o piloto Determine el grado ideal de DE o perlita y los niveles de dosificación aproximados. La filtración es escalable.
Enfoque con el cuerpo de 1x vs. 10x : Prueba 1× y 10× la relación de peso del sólido para ver cuál equilibra el caudal, la claridad y el costo.
Monitor dP y Claridad Ajuste la dosis de alimentación de lodos si la presión diferencial aumenta demasiado rápido o si la claridad es insuficiente.
Directrices típicas:
Recubrimiento previo : ~1 libra de tierra de diatomeas por 5 pies² de área del filtro para una capa de ~1/8".
Alimentación Corporal : relación de peso 1:1 (DE : sólidos compresibles) como punto de partida, ajustando según sea necesario.
Tiempos de ejecución prolongados y limpieza reducida
Un pastel estable y poroso te permite operar por más tiempo sin tener que detenerte para limpiarlo.
Calidad Consistente del Filtrado
La capa multidimensional uniforme de ayuda filtrante atrapa contaminantes submicrónicos de manera más efectiva que la filtración con medios planos solamente.
Mantenimiento más fácil
El coadyuvante de filtración actúa como un “amortiguador”, protegiendo el medio filtrante o las placas subyacentes del desgaste.
Escenario:
Un procesador de jugos necesitaba una claridad submicrónica (turbidez <0.5 NTU) sin las complejidades y el costo de la filtración por membrana. Instalaron un Sparkler HPF de 33", implementaron una capa de precapa de tierra de diatomeas (DE) más una modesta alimentación continua de cuerpo de DE.
Línea de base : Sin auxiliar de filtración → obstrucción frecuente, flujo de <40 gpm a 10 psi en ~1 hora.
Con DE Body Feed:
Precapa inicial : 1 libra por 5 pies cuadrados de área de filtro.
Relación de alimentación del cuerpo : 0.5:1 por volumen (DE : sólidos).
Conclusión: Tiempos de ciclo extendidos en un 300% y frecuencia de limpieza de filtros reducida a la mitad en comparación con la línea base. Reducción de mano de obra y mantenimiento.
Recircular rápidamente para la pre-recubrimiento
(>1 gpm/ft²): Asegura una capa inicial uniforme.
Sincronizar Feed del Cuerpo con Feed Principal
Mantenga la dosis proporcional a la carga de sólidos.
Rastree la dP, el flujo, la claridad y el coadyuvante de filtración total utilizado por lote para la mejora continua. Anote los cambios de un ciclo a otro.
Comprobar seguridad y eliminación
El DE y la perlita pueden generar polvo, usa equipo de protección personal adecuado.
Considerar enfoques híbridos
Mezclar DE con carbón activado puede solucionar problemas de color/olor o añadir funcionalidades especializadas.
Un ejemplo de configuración estándar incluye:
Tanque de pre-recubrimiento (#1) y Bomba de alimentación/pre-recubrimiento (#3):
Hacer circular la lechada de coadyuvante de filtración para formar una torta inicial.
Tanque de alimentación de cuerpo (#14) y Bomba de alimentación de cuerpo (#9):
Dosar continuamente o mezclar con el tanque de alimentación para añadir coadyuvante de filtración a la pulpa entrante.
Filtrar (#6):
Entrada principal (#10), salida de barrido (#5, opcional), ventilación (#11) y salida (#7) a la línea de filtrado (#15).
Manómetros (#4,#13)
Monitorea la presión diferencial, crucial para controlar la dosificación o el fin de ciclo.
Sparkler Filters, Inc. no vende coadyuvantes de filtración directamente. Sin embargo, trabajamos en estrecha colaboración con proveedores de confianza para garantizar que reciba un producto constante y de alta calidad:
Contáctanos para presentaciones o ayuda para encontrar el coadyuvante de filtración adecuado para su aplicación.
Cain, C. W. (1981). Filtración con Torta de Filtrado: Poniendo los Principios en Práctica — Para una Operación Efectiva, Conozca la Naturaleza de sus Sólidos. Chemical Engineering, 88(15), 52—58.
Schweitzer, P. A. (Ed.). (1988). Handbook of Separation Techniques for Chemical Engineers. McGraw-Hill.
Perry, R. H., & Green, D. W. (Eds.). (2007). Perry's Chemical Engineers' Handbook (8th ed.). McGraw-Hill.
Documentos técnicos y notas de aplicación sobre coadyuvantes de filtración. https://www.imerys-performance-minerals.com
Bambicher, E., & Heindel, T. (2010). Optimización de la filtración de pre-recubrimiento con tierra de diatomeas en la clarificación de jugos de frutas. Journal of Food Engineering, 100, 573—580.
Li, S., & Shukla, A. A. (2013). Clarificación de células a escala de proceso utilizando coadyuvante de filtración para prevenir la obstrucción del filtro. Biotechnology Progress, 29(2), 488-495.
Stowe, H. E., y otros. (2014). Evaluación de coadyuvantes de filtración de tierra de diatomeas y perlita en circuitos Merrill-Crowe. Minerals Engineering, 64, 7—15.
US Silica. Filtración a Presión DE EPM092-4.
