摘要：刚性高分子精密微孔过滤机是一种高效又长效，节能又减排，性价比较高，又密闭安全的新型液固过滤机。本文简单叙述该技术的主要特色及其在化工生产上的成功应用。
关键词：刚性高分子微孔管、精密微孔过滤机、滤饼过滤、澄清过滤、性价比
在各类化工生产，液固过滤普遍用于细固体原料（包括固体细颗粒催化剂，固体细颗粒吸附剂等），细固体颗粒中间体与细固体颗粒的终端产品等与各种液体溶液的分离，洗涤与压干等操作；普遍用于原料液，中间液与成品液等液体参与的各类其他化工单元装置的前后工序的净化操作中。液固过滤的这一操作应用面很广，因此过滤效率与过滤速度直接影响最终产品的质量，收率，成本，劳动生产率，直接关系到产品的能耗与物耗，影响生产现场的劳动保护与劳动安全，也关系到企业所在地区的环境品质。
尽管液固过滤的应用范围很广，也很重要，但由于液固过滤操作本身的固有特点（其运行原理，其装备结构，粗浅地看均很简单，实际上却相当复杂），国内绝大多数人不重视，国内工业生产上基本上都是简单设计与粗放管理，以致我国工业生产上现有的过滤装置至今仍相当落后。虽然经过最近三十年的全力发展，我国各类过滤机的研发、制造与应用已有重大进展，国外已有的过滤机种类与各种滤材品种，我国基本都能制造，甚至还向国外出口，但是与整个世界先进水平相比，与目前我国大国地位相比，我国工业生产上的液固过滤的综合水平仍然处于相当落后状态。我国的液固过滤这一领域，无论基础理论研究，应用技术的研究和新技术创新能力等等都还处于相当低级阶段，导致目前工业生产上过滤技术的技改与革新速度很慢。现有应用的各种过滤机中真正既节能又减排，既高效又长效，既性能稳定又低成本的极少，大多是节能不减排，减排不节能，长效不高效，高效不长效，成本低的性能很差，性能优秀的成本很高，还有不少正在使用的液固过滤装置，既不节能，又不减排，既不高效，又不长效，既成本高，又性能差。目前我国许多化工产品的能耗与物耗远高于国外先进国家的数值，这对我国工业生产的国际竞争非常不利。这不单是个技术问题，经济问题，而且是关系国家前途的政治问题。
为了改变液固过滤领域落后面貌，针对工业生产，尤其化工生产上难滤物料的高效过滤难题，我们几十年一直为此顽强拼搏，终于研制出国外至今还没有的硬件与软件比较齐全，应用效果相当显著并已获得大量应用的新型液固过滤新技术——刚性高分子精密微孔过滤技术。
一、 新过滤技术组成，特点，结构型号与规格：
（一） 组成：由硬件与软件两大部分组成：
硬件由新型滤材（自己研发与创新的刚性高分子微孔滤材），多种不同功能结构的精密微孔过滤机及必要的辅助装置等组成。
软件由精密微孔过滤工程的计算方法，不同工业生产上应用方法等组成。
（二） 特点：
（1） 高过滤精度与高过滤效率：凡是液体溶液中的固体颗粒的“体积平均粒径”（亦即“重量平均粒径”）为1微米（即固体全部颗粒重量或体积的一半小于1微米），“个数平均粒径”为0.2微米（即全部固体颗粒的一半颗粒数小于0.2微米），这类细颗粒中可99.9%以上被过滤出来；
（2） 卸除滤材外表面的干滤饼很简便：采用0.6Mpa的压缩气体从管内向管外瞬时反吹法，就可将滤材表面较厚又较粘的干滤饼快速推开，脱离滤材，时间短，卸滤饼效率很高，不需人工繁重体力劳动，也不需专门的卸滤饼的机械装置；
（3） 所有的滤材，其毛细孔会被细颗粒逐渐堵塞。如果是软性滤材（如各种滤布或滤网），由于滤材本身无刚性，无法采用强力流体反吹法进行反吹再生，无法将堵塞在毛细孔内的细颗粒强制推出来，其堵塞速度很快，使用寿命短；如果是刚性的烧结金属或烧结陶瓷类，本身刚性很大，可耐强力流体反吹，再生效率比软性滤材好得多。但这些滤材刚性太大，毛细孔在强力反吹时，本身毫无任何弹性。在这些滤材表面，有一定比例的毛细孔会被与毛细孔径相同的细颗粒“完全堵塞”，强力反吹时，这些毛细孔没有任何流体向外喷流，这些被完全堵死的毛细孔无法再生，因此，这些刚性微孔滤材，虽然寿命比软性滤材大，但再生效率不理想，由于这些刚性滤材价格非常贵，其使用成本仍非常高；刚性高分子微孔管，虽也是刚性，但仍有相当弹性，在反吹再生时，即使滤材表面有相当数量的毛细孔被完全堵死，由于反吹时有弹性，堵死毛细孔由于弹性会产生瞬时微量扩张，反吹流体立即从扩张缝隙高速向外喷射，可容易将堵在毛细孔内的堵塞固体向外带走。这些“完全堵塞”的毛细孔大部分会获得再生，因而滤材的堵塞速度很慢，使用寿命很长，一般都在二年以上。
（4） 化学性能非常优越。除了强氧化剂（40%以上的硝酸与98%以上的硫酸），刚性高分子微孔滤材耐各种酸、碱、盐，及90℃以下任何有机溶剂，这是本滤材非常优异的特色，任何其他滤材很难有如此突出的化学性能（目前耐强氧化剂的改性工作已取得较大进展）；
（5） 基本都是低压差过滤（一般不超过0.3Mpa），所消耗的功率基本只是流体泵送的功率；反吹卸渣与反吹再生时消耗0.6Mpa压缩空气，由于时间短，每天只是卸渣时耗这些气；滤饼压干时消耗0.1-0.2Mpa的低压气体，用气时间也不长，一般不会超过1小时。因此整个过滤周期动力消耗相当省。目前不少其他过滤技术，为了过滤很细的固体，大多采用高压差过滤，有的为提高滤速，采用“错流增稠”过滤，动力消耗相当大，往往是本过滤机的3至5倍以上。
除了以上五大特色外，新型滤材的价格相对较低，性价比相当高；滤材重量轻，安装与维护相当方便；均为密闭过滤，气体不外逸；又都是自动卸滤饼，生产环境比较安全与清洁。
利用新滤材的各种不同结构型号的精密微孔过滤机均能使新滤材的上述五大特色充分展现出来。另外不同结构型号的精密微孔过滤机的机体结构并不复杂，在化工等有腐蚀条件下，均可长期运行，二十多年来，尚未发生重大安全事故。
新滤材的主要不足是耐温不超过110℃，另外不耐强氧化剂。
（三） 结构型号：
下列结构型号比较成熟，在化工等工业生产上也长期成功应用。
（1） PGH型：立式圆筒型过滤机，由上部管式过滤与底部管式过滤两部分组成，可在机内将剩料全部滤完，可在机内对滤饼进行充分洗涤、压干，最后自动卸除干滤饼；
（2） PGP型：立式圆筒型过滤机，由上部管式过滤与底部平板式过滤或底部平板加管式过滤等两部分组成，可在机内实现滤饼充分洗涤，压干与自动卸除干滤饼；
（3） PGK型：立式圆筒型过滤机，由管式过滤组成，底部无过滤面积，底部排渣口直径不大。机内剩料滤不完，滤饼压干前，先将机内剩料排除。适宜料液含固量不多，不需对滤饼进行洗涤的物料过滤，但底部一般均排出较干滤饼。
（4） PGR型：立式圆筒型过滤机，为管式过滤机，底部无排干渣的底盖，一般只配较大直径的阀门，底部排出都是浓缩的泥浆，适宜于要求液体达到清澈透明，而机内无需对固体洗涤与压干，如需洗涤与压干，应将浓缩的泥浆送到另外的过滤机（如PGH型或PGP型）内进行洗涤，压干与排干滤饼。
（四） 规格：“
PGH型：其过滤面积有5—100米2。
PGP型：其过滤面积有1—100米2。
PGK型：其过滤面积有5—300米2。
PGR型：其过滤面积有5—300米2。
二、 在化工等生产上的成功应用：
（一） 超细固体颗粒与液体的精密滤饼过滤：
由于对“体积平均粒径”为1微米左右料液有相当高的过滤效率与洗涤效率，能密闭操作，料液对环境的污染与环境对物料的污染极少，卸干滤饼方便，滤材再生快速，使用寿命长，十多年来，这一新过滤技术，在许多超细粉体上获得广泛应用，解决了许多工业生产上长期存在的过滤难题。已成功应用的有：
（1） 粉末活性炭的过滤：十年来全国已有上千台PGH型精密微孔过滤机用于粉末活性炭与各类脱色液的精密过滤。单台过滤面积有5，10，20，40，60，100等各种规格，液体有各种有机酸，无机酸及各种有机溶剂。过滤温度从常温到100℃，过滤机可有夹套保温。不管什么物料，可以做到一过滤就将最细的粉末炭截留住，一般不会发生漏炭现象。在过滤机内可对活性炭滤饼进行洗涤与压干，最后卸出较干活性炭滤饼，滤材一般可用一年至二年；
（2） 超细固体催化剂过滤：全国已有上百台大型PGP型精密微孔过滤机用于超细固体催化剂与液体的过滤，洗涤与压干，如钯炭催化剂，铜镍催化剂等多种催化剂都已有应用。在农药化工生产上应用规模很大；
（3） 超细固体产品的过滤与洗涤：已有许多超细金属盐与非金属等超细固体产品的过滤，洗涤与压干采用PGP型精密微孔过滤机，如碳酸镍，碳酸钴，球镍，钛酸钾晶须，超细玻璃粉等多种产品，都已长期成功应用。细颗粒产品不流失，过滤与洗涤都密闭，产品不受外来环境污染，操作比较简便。
（二） 原料液，中间液及成品液等液体的精密澄清过滤：
这些应用非常普遍，只要料液温度不超过100℃，均可应用。如氯碱生产上的盐水精密过滤，早于二十年前已大规模用于隔膜法制碱工艺中的盐水过滤。已在国内几十家大型碱厂推广，近年，该过滤技术开始用于离子膜法的盐水过滤。早在三十多年前，本技术已大规模用于国内几乎所有大型粘胶生产上的酸浴过滤，取代国内外普遍使用的石英砂过滤器，将这一国外一直使用的落后的装置彻底革除，提高了产品质量，提高产品收率，消除严重环境污染，提高操作工的人身安全。国内化工等生产上的各种有机酸与无机酸，各种碱与盐溶液，各种有机溶剂，各种有机胺，各种生产用水等等，不管规模大小（大至每小时几百米3，小至每小时几米3），都已长期成功应用。
在液体澄清过滤领域，如果液体处理量相当大，液体中固体量虽相当少，但颗粒或者相当细，或者非常粘，过滤时形成的滤饼虽不厚，但阻力却相当大，针对这类物料，我们特地开发出“薄层过滤”的新技术，使这类物料的过滤平均滤速保持不低的水平，使能耗能明显下降。“薄层过滤”只求滤液清，能耗低，但不能得到干滤饼，对滤饼不能洗涤与压干，需用另一种过滤装置，如PGH型或PGP型，进行洗涤，压干与排卸干滤饼等操作，虽然其平均滤速与洗涤速度很慢，但由于液体已大部分被过滤掉，只剩下10%~20%的液体，故作为洗涤与压干作用的过滤机不需很大过滤面积；过滤时间虽较长，但由于均是低压差过滤，能耗也较低。
在液体澄清过滤领域，除了许多应用目的是提高终端液体产品的澄清度，还有许多应用是将这一新型过滤技术作为其他化工装置的精密预过滤，如化学反应，结晶，精馏，蒸发，萃取，干燥，电渗析，离子交换，吸附，层析，超滤，纳滤，反渗透等等。这些组合式应用，可明显提高这些组合装置的生产效率和使用寿命，减少能耗与物耗。
（三） 在化工等生产上的三废处理中的成功应用：
早在三十多年前，本过滤技术已大量用于化工等生产上的三废处理的工艺流程中，有些企业至今还在应用。
（1） 重金属废水的处理：成功用于草酸等化工生产上的含铅废水的处理，蓄电池生产上含镍废水与含镉废水的处理，大量成功用于含铜废水，含锌废水，含铬废水等重金属废水的处理。这些重金属废水经过一定的化学处理，再经过精密微孔过滤，排放水的重金属离子浓度远低于国家规定的排放浓度，如镍、铜等，国家规定为1毫克/升，经化学处理再经微孔过滤，水中这些离子，都低于0.1毫克/升。这方法还成功用于含氟废水与含硫废水的处理。
最近几年，将刚性高分子精密微孔过滤与两级反渗透及离子交换相结合，可将废水制成超纯水，重金属几可100%回收，实现零排放，资源无浪费。
（2） 含悬浮物废水的处理：
早在三十多年前，已成功用于含五氧化二钒，对硝基苯酚钠，硫酸锰及炭黑等悬浮物废水处理。从废水中回收这些化工产品，经过滤的废水或完全回用，作为清洁水排放。
最近十年，本技术还大规模成功地用于堆煤场废水过滤与煤矿矿井废水的过滤。如用于台湾一个发电厂的堆煤场废水过滤，每小时过滤100米3废水，每天24小时不间断，至今已连续使用九年，滤材使用寿命为五年。
不少企业将精密微孔过滤机装在现在仍在生产上使用的，但对细颗粒过滤效率不高的某些过滤机或离心机后，将穿漏的细颗粒化工产品不被污染地全部截留住，既提高产品收率，（如某些细催化剂，某些细的化工产品，如钛白粉等），又消除这些化工产品对环境的污染。刚性高分子精密微孔过滤机均低压过滤，能耗很低，均密闭过滤，对产品对环境均不污染，滤材使用寿命很长，已真正实现了节能减排作用。
（3） 烟气脱硫工艺中，用于高效过滤掉循环脱硫液中超细烟尘：
在几种烟气脱硫方法中，最符合节能减排与绿色生产要求的是可以长期循环使用的高效脱硫液，这种脱硫液脱硫效率高，使用量少，损耗更少。要保证脱硫液长期循环，脱硫效能不递减，一个关键操作是脱硫液要不断被净化，去除脱硫工艺中不断产生的反应异物。为了保证净化效率，必须将循环脱硫液中的超细烟尘高效过滤掉。刚性高分子精密微孔过滤技术已成功用于三个大型企业的这种脱硫工艺中的脱硫液与烟尘的精密过滤。这些烟尘绝大多数小于0.5微米，要将其完全去除，难度相当大。如用其他装置，需消耗大量固体助滤剂，能耗非常大，操作又麻烦，而刚性高分子精密过滤机不用或极少量使用一些固体助滤剂，能耗物耗很省，操作相当简单。
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