國外過濾與分離技術(shù)的進展
行業(yè)動態(tài)
隨著 各國能源短缺、資源貧化、水資源及環(huán)保問題的日益突出，如何節(jié)省能源，有效利用資源，重視水資源的科學(xué)合理使用，加強環(huán)境保護，仍是當務(wù)之急；同時隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，生物化工新材料、精細化工、制藥、食品等行業(yè)的迅速崛起，要求過濾與分離向高純度、高分離精度發(fā)展，這些現(xiàn)實都為當今過濾與分離技術(shù)的發(fā)展提供了極大的機遇。
1 第八屆 過濾大會概況
第八屆 過濾大會2000年在英國召開，有42個 近600人參加，英、德、美、意大利、日本、芬蘭和比利時等發(fā)達 的參加人數(shù)為342人，占全體的57%，中國（包括香港、臺灣）共計30人，僅次于英、德、美、法，居第5位。會議共宣讀與張貼論文274篇。表1為第八屆 過濾大會論文主題的統(tǒng)計。
從論文的具體內(nèi)容來分析:
a.應(yīng)用基礎(chǔ)的研究仍占相當重要的地位，共47篇，占論文總數(shù)的17%；
b.研究強調(diào)了工業(yè)應(yīng)用，共47篇，占論文總數(shù)的18%；
c.環(huán)保得到充分重視共55篇，占論文總數(shù)的20%；
d.過濾介質(zhì)的研究與開發(fā)尤為重視，共43篇，占論文總數(shù)的16%；
e.膜分離技術(shù)，共47篇，占論文總數(shù)的17%。
以應(yīng)用基礎(chǔ)的研究為例，從兩相流體力學(xué)，特別是宏觀與微觀流體流動相結(jié)合，研究過濾與分離中流體流動的本質(zhì)，研究顆粒粒度分布、濾餅結(jié)構(gòu)、孔隙率、流體流動阻力對過濾和洗滌等不同階段的影響，如:
a.細小顆粒濾餅孔隙率與流體阻力的研究，顆粒粒徑分布對濾餅滲透性的研究，雙組分物料濾餅特性對濾餅滲透性的影響，濾餅洗滌過程的數(shù)學(xué)物理模型等從顆粒特性、濾餅結(jié)構(gòu)等入手研究其對過濾速率及洗滌效果的影響。
c.深層過濾此次的重點是:深層床中粒徑分散性的影響，重力過濾中的流體流動，深層床中壓力損失趨勢等。
過濾介質(zhì)的研究是本屆 過濾大會論文數(shù)增長較快的領(lǐng)域，即從上屆的12篇到本屆的43篇，占總數(shù)的16%，其中介紹織造、非織造濾布的8篇，涂層與剛性過濾介質(zhì)的6篇，特殊用途的濾芯與過濾介質(zhì)7篇，過濾介質(zhì)性能測定與標準7篇?？椩炫c非織造介質(zhì)的論文集中于對過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究；剛性過濾介質(zhì)重點介紹其應(yīng)用，特殊用途的濾芯和其它過濾介質(zhì)介紹了采用活性碳介質(zhì)及其他，如硅藻土接枝材料制成的過濾介質(zhì)的特殊性能與用途。
除環(huán)境保護越來越受重視以外，目前國際上過濾與分離領(lǐng)域?qū)δし蛛x技術(shù)和過濾介質(zhì)的研究仍是重點。
2 ACHEMA2000展覽會概況
2000年在德國法蘭克福舉行的三年一次的ACHEMA2000展覽會，是 上工業(yè)發(fā)達 的一次化工機械、化工設(shè)備、化學(xué)工程、生物化工及與之相關(guān)的測試技術(shù)、儀器、儀表的展覽會，是當今這個領(lǐng)域規(guī)模較大、水平較高的展覽會。各國 廠商都競相參展，也是顯示其實力與技術(shù)水平、宣傳產(chǎn)品的好機會。
此次參展共有1190家廠商。展品包括:
a.各化工單元設(shè)備，如蒸餾、吸收、萃取、結(jié)晶、蒸發(fā)、過濾、分離、混合、冷凍、干燥、氣固分離、攪拌、反應(yīng)、濃縮、流態(tài)化、氣體輸送、制藥機械；
b.同時還有環(huán)境工程、生物工程、食品加工、制藥工程、膜技術(shù)、膜過濾單元（包括超濾、反滲透、納米過濾）、微生物技術(shù)、廢水處理、無菌技術(shù)、氣體凈化技術(shù)；
c.泵、管道、閥門、自動控制、全自動分析系統(tǒng)、粒度分析儀、在線流變儀等各種自動檢測儀器儀表及系統(tǒng)。
此次展覽會共有10個館，由于展品有的按樣機展出，有的按工程展出，所以布展有所重疊，其中5個館有過濾與分離技術(shù)與設(shè)備展出，4個館有膜技術(shù)與設(shè)備展出，5個館有生化技術(shù)展出。參加過濾與分離技術(shù)實物、樣機展出的有480家廠商，占40.3%。一些生產(chǎn)過濾與分離設(shè)備的 廠商均有參展，如Alfa Laval、Escher Wyss、Dorr Oliver、Bird、KHD、Krauss Maffi、BHS、Hoesch、Eimco、Masco、Beloit、Western States、Ingersoll、Netzsch、Flotweg Werk Heinkel、Westfalia、Lenser Amafiltar Titam、Industrilfilter、Larox、Rosenmund、JVK、TSK等公司。
展覽形式有:
a.大部分是實物展出，并且有現(xiàn)場表演；
b.整個工藝流程有示范、電腦動畫或圖片。
以整個工程展示其技術(shù)水平與設(shè)備的 性是此次展會的一大特點，如生物工程、環(huán)境工程、水處理系統(tǒng)、凈化工程等，均以設(shè)備為中心展出其整個工程的集成工藝系統(tǒng)，如Alfa Laval、Escher Wyss、Westfalia等公司。洲關(guān)過與分機械廠均有實驗室、化驗室、工程實驗室及中間實驗廠開展基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，幫助用戶改進與發(fā)展過濾分離工藝，以拓寬本公司產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。
過濾介質(zhì)方面，濾布主要有ZBF、Saifa等公司參展，此外，美國PALL、CUNO、德國SEITE、英國PCI膜技術(shù)有限公司、意大利康博公司也展出了新型過濾介質(zhì)。
此次參展的過濾與分離機械反映了當今 水平。展品中過濾設(shè)備遠多于離心機，而過濾機中以加壓廂式（帶式壓榨隔膜）的居多。全自動壓濾機較多，分布在4個館中的10多個展位上，而且絕大多數(shù)都在自動操作演示，這類壓濾機當其實現(xiàn)了機械化、操作自動化，克服了勞動強度大、操作條件差的不足以后，更進一步發(fā)揮其適應(yīng)能力強、濾餅干、節(jié)能等優(yōu)點，拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，必然受到客戶青睞，備受各國重視。
3 發(fā)展趨勢
由于 工業(yè)的發(fā)展面臨如何節(jié)省能源，有效利用資源，加強環(huán)境保護，因此從展出的技術(shù)產(chǎn)品看，過濾與分離機械方向正朝著以下幾個方向發(fā)展。
3.1 大型化、高參數(shù)
由于能源、資源、環(huán)保等工業(yè)的發(fā)展都是需要單機能力大，所以大型化、高參數(shù)的設(shè)備主要表現(xiàn)為：
a.占整個過濾與分離機械用量40%以上的板框、廂式與帶壓榨隔膜的加壓過濾機，以聚丙烯為材料的加壓過濾機為例，2000mm@2000mm及2000mm@2500mm的濾板，以及過濾面積大于2000m2的單機有10多個廠家展出。
b.臥式螺旋卸料離心機，出現(xiàn)直徑為1~1.2m及分離因數(shù)為10000的螺旋離心機，碟片離心機直徑為1500mm。
c.刮刀離心機。Alfa Laval、Krauss Maffi公司的普通型與虹吸型刮刀離心機均有2m左右的產(chǎn)品。Robotal公司生產(chǎn)的刮刀卸料離心機轉(zhuǎn)鼓直徑D=2100mm、功率110kW。
d.三足離心機直徑達3m。大直徑、自動卸料、密閉液壓刮刀、自動清洗，虹吸三足離心機。
e.帶式壓榨過濾機產(chǎn)品的帶寬達6m。
f.回轉(zhuǎn)型的過濾機，過濾面積有120m2。Eimco公司展覽了一臺50m2的。
3.2 節(jié)能型與復(fù)合型
隨著分離機械向大型化發(fā)展，如何降低單位處理量的能耗是當務(wù)之急。因此，離心機、過濾機如何用較小的能耗提高其濾餅的脫水效果得到較干的濾餅，或為后續(xù)的干燥工藝節(jié)能。因此，有大量節(jié)能型的過濾與分離設(shè)備出現(xiàn):
a.廂式壓濾機帶壓榨隔膜，采用機械壓榨力脫液，可以使加壓過濾后的濾餅更干，比干燥脫液大大節(jié)能；
b.螺旋離心機增加擠壓段；
c.真空過濾機外加蒸汽加壓過濾；
d.帶壓榨隔膜的廂式壓濾機增加干燥單元；
e.各種離心機普遍采用變頻（雙變頻）或液力傳動，比干燥脫液大大節(jié)能，有適宜的分離因數(shù)，啟動階段的功耗合理；
f過濾加干燥（蒸發(fā)），即二合一（釜式）；
g.結(jié)晶、過濾加干燥，即三合一；
h.過濾、洗滌加干燥的帶式三合一。
3.3 增加過濾分離推動力
刮刀卸料離心機、三足離心機增加虹吸作用。增加虹吸作用后可以增加推動力，提高過濾速度、處理量，調(diào)節(jié)生產(chǎn)周期，濾布正反面均可洗滌。帶式真空過濾機在過濾帶的卸渣端增加簡易的壓榨裝置，使濾餅可以更干?；剞D(zhuǎn)真空過濾機增加蒸汽加壓裝置，使過濾推動力為真空與加壓，同時有蒸汽可以強化對濾餅中水分的蒸發(fā)作用。
3.4 機械化、自動化與智能化
典型是板框及廂式加壓過濾機，其優(yōu)點是能適應(yīng)多種操作工藝，缺點是勞動強度大。從它改進為廂式到增加壓榨隔膜，同時在自動拉板、自動振打、自動洗滌，刮去殘余濾餅、自動壓緊、自動補償裝置等全面自動化、機械化及改善勞動條件等方面有了長足的進步，實現(xiàn)了無人操作。
在設(shè)計上， 設(shè)計型、模塊化設(shè)計等十分普及。
3.5 新型過濾介質(zhì)發(fā)展迅速
在織造過濾介質(zhì)方面，近幾年出現(xiàn)的有單絲濾布、雙層復(fù)合濾布、涂膜濾布。為適應(yīng)不同特殊要求，由改造纖維編織成功能性濾布，孔徑為0.5~15Lm的涂膜膜布相繼出現(xiàn)，對于織造濾布的熱定型、砑光、精整工藝在加工設(shè)備及工藝技術(shù)上都十分 ，ZBF公司、Saifa公司尤為 。
替代被淘汰的石棉板材為原料的濾板材，如CUNO公司研究開發(fā)的ZETAPLUS過濾板使帶電荷高分子物質(zhì)通過化學(xué)官能團加入基體，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，產(chǎn)生帶靜電荷的正電位，構(gòu)成強化的迷宮式通道。采用極細纖維+硅藻土+電荷載荷，使之具有電、化學(xué)吸附與機械截留多重作用；Dilipid類濾板是在總材料中加入了可脫脂吸附劑，在硅藻土（或活性碳）表面接枝有機電荷修飾劑構(gòu)成:除脂類物質(zhì)+表面活性劑+生物制品疏水性物質(zhì)的深層過濾濾材，它是突破傳統(tǒng)、單純、僅有機械截留功能的過濾介質(zhì)，前者用于除去細胞碎片、細菌、內(nèi)毒素、熱原、病毒以及制藥行業(yè)等，后者用于食品、藥品除菌、除熱原、植物油、洗滌劑、化妝品、果汁、透平油等精制。
4 差距與思考
面對近年來國外過濾與分離技術(shù)的發(fā)展，我國的差別十分明顯。
（1）我國過濾與分離機械的技術(shù)進步，不論是大型化、高參數(shù)新產(chǎn)品的開發(fā)，節(jié)能型、多功能設(shè)備的研制，還是傳統(tǒng)設(shè)備的機械化、自動化、智能化水平的提高與完善等方面，都存在著十分明顯的差距。制約發(fā)展的原因很多:計劃經(jīng)濟向社會主義市場經(jīng)濟過渡過程中不可避免的一些因素干擾，不規(guī)范、不成熟的市場競爭的結(jié)果，以及前幾年國際金融危機大環(huán)境的影響等，使得新產(chǎn)品的開發(fā)，老產(chǎn)品的升級換代，以及在引進設(shè)備基礎(chǔ)上的創(chuàng)新與提高的勢頭，比前期有所減緩。短期內(nèi)經(jīng)濟利益上的競爭，不可能使企業(yè)拿出更多的人力、財力與物力來從事這些工作，甚至個別出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量下降。
（2）對于過濾介質(zhì)，無論是織造濾布、濾帶、不銹鋼、鈦材料等金屬粉末、金屬纖維燒結(jié)的剛性過濾介質(zhì)，新興的陶瓷過濾介質(zhì)，還是目前國外迅速發(fā)展，并已推廣應(yīng)用的改性纖維制成的功能性過濾介質(zhì)，從制造或燒結(jié)所用的濾材質(zhì)量和制（織）造技術(shù)及設(shè)備，精整技術(shù)與工藝都與國外相差甚遠。特別是孔隙率高、阻力小，并具有機械截留加化學(xué)與靜電吸附作用的選擇性過濾介質(zhì)在工業(yè)發(fā)達 用于生物化工、制藥、食品等行業(yè)發(fā)展十分快。這些具有特殊選擇性功能的過濾介質(zhì)的研制，不論是ZETAPLUS過濾板，還是Dilipid類脫脂用濾板，國內(nèi)尚未真正開始。有的知之甚少，也更未采用。
（3）過濾與分離機械制造行業(yè)及設(shè)計選用部門和用戶，普遍存在對分離效果的好壞與對分離工藝技術(shù)的全面認識密切有關(guān)的知識不足。主要表現(xiàn)為:
a.對于要求分離物料缺乏全面認識，如固液兩相的物理、化學(xué)性質(zhì)，濃度，特別是與過濾分離相關(guān)的一些性質(zhì)了解不深，不利于正確選擇過濾、分離設(shè)備的類型，往往盲目承襲一些老廠的不盡合理的設(shè)備選型，而不敢越雷池一步；
b.有的是未能正確確定合理的操作條件，如對于過濾機如何選擇操作壓力、真空度、溫度、過濾時間；離心機如何選擇好分離因數(shù)、分離時間、進料濃度、加料量；以及根據(jù)要求的截留精度及處理能力，正確選擇過濾介質(zhì)；對于要采用絮凝與凝聚的懸浮液，如何正確選擇絮凝劑（電性、分子量、用量及濃度等）及合理使用加入方式等重視不夠或知識缺乏；
c.有些物料不能直接進行過濾與分離，而必須采用預(yù)處理技術(shù)。用戶往往企圖采用一個設(shè)備解決大顆粒、微小顆粒、剛性顆?；蚰z狀物、無定形固體物的分離。如何采用輔以預(yù)處理（如絮凝、凝聚、預(yù)增濃等）技術(shù)，然后再行過濾與分離。分離機械制造行業(yè)的人員往往也不甚懂得集成工藝技術(shù)，合理、科學(xué)配套使用，而寄希望于一個設(shè)備打天下，達不到要求就認為是某一個設(shè)備不行。
d.不熟悉新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備。如有的增濃還停留在老式的重力沉降；又如可采用提高濾餅脫水程度的帶壓榨隔膜的廂式壓榨機或帶式壓榨過濾機；為改善濾餅結(jié)構(gòu)、降低過濾與分離阻力，可以采用助過濾（即采用預(yù)敷過濾、摻漿過濾或預(yù)敷加摻漿過濾），或添加表面活性劑；對于膠體、動植物蛋白、淀粉類、糖類等物類采用有選擇性、帶電荷及化學(xué)吸附的過濾介質(zhì)；對粘度高、顆粒細小、高分散性的難過濾物料可采用動態(tài)過濾（或交叉流過濾）技術(shù)等。
因此，應(yīng)盡快掌握新技術(shù)、新知識，不斷更新，不斷提高，高瞻遠矚，敢于投入，以技術(shù)與知識的優(yōu)勢、人才的優(yōu)勢，努力抓住過濾與分離機械發(fā)展的大好機遇。
