摘要：剛性高分子精密微孔過濾機是一種高效又長效，節能又減排，性價比較高，又密閉安全的新型液固過濾機。本文簡單敘述該技術的主要特色及其在化工生產上的成功應用。
關鍵詞：剛性高分子微孔管、精密微孔過濾機、濾餅過濾、澄清過濾、性價比
在各類化工生產，液固過濾普遍用于細固體原料（包括固體細顆粒催化劑，固體細顆粒吸附劑等），細固體顆粒中間體與細固體顆粒的終端產品等與各種液體溶液的分離，洗滌與壓干等操作；普遍用于原料液，中間液與成品液等液體參與的各類其他化工單元裝置的前后工序的凈化操作中。液固過濾的這一操作應用面很廣，因此過濾效率與過濾速度直接影響最終產品的質量，收率，成本，勞動生產率，直接關系到產品的能耗與物耗，影響生產現場的勞動保護與勞動安全，也關系到企業所在地區的環境品質。
盡管液固過濾的應用范圍很廣，也很重要，但由于液固過濾操作本身的固有特點（其運行原理，其裝備結構，粗淺地看均很簡單，實際上卻相當復雜），國內絕大多數人不重視，國內工業生產上基本上都是簡單設計與粗放管理，以致我國工業生產上現有的過濾裝置至今仍相當落后。雖然經過最近三十年的全力發展，我國各類過濾機的研發、制造與應用已有重大進展，國外已有的過濾機種類與各種濾材品種，我國基本都能制造，甚至還向國外出口，但是與整個世界先進水平相比，與目前我國大國地位相比，我國工業生產上的液固過濾的綜合水平仍然處于相當落后狀態。我國的液固過濾這一領域，無論基礎理論研究，應用技術的研究和新技術創新能力等等都還處于相當低級階段，導致目前工業生產上過濾技術的技改與革新速度很慢。現有應用的各種過濾機中真正既節能又減排，既高效又長效，既性能穩定又低成本的極少，大多是節能不減排，減排不節能，長效不高效，高效不長效，成本低的性能很差，性能優秀的成本很高，還有不少正在使用的液固過濾裝置，既不節能，又不減排，既不高效，又不長效，既成本高，又性能差。目前我國許多化工產品的能耗與物耗遠高于國外先進國家的數值，這對我國工業生產的國際競爭非常不利。這不單是個技術問題，經濟問題，而且是關系國家前途的政治問題。
為了改變液固過濾領域落后面貌，針對工業生產，尤其化工生產上難濾物料的高效過濾難題，我們幾十年一直為此頑強拼搏，終于研制出國外至今還沒有的硬件與軟件比較齊全，應用效果相當顯著并已獲得大量應用的新型液固過濾新技術——剛性高分子精密微孔過濾技術。
一、 新過濾技術組成，特點，結構型號與規格：
（一） 組成：由硬件與軟件兩大部分組成：
硬件由新型濾材（自己研發與創新的剛性高分子微孔濾材），多種不同功能結構的精密微孔過濾機及必要的輔助裝置等組成。
軟件由精密微孔過濾工程的計算方法，不同工業生產上應用方法等組成。
（二） 特點：
（1） 高過濾精度與高過濾效率：凡是液體溶液中的固體顆粒的“體積平均粒徑”（亦即“重量平均粒徑”）為1微米（即固體全部顆粒重量或體積的一半小于1微米），“個數平均粒徑”為0.2微米（即全部固體顆粒的一半顆粒數小于0.2微米），這類細顆粒中可99.9%以上被過濾出來；
（2） 卸除濾材外表面的干濾餅很簡便：采用0.6Mpa的壓縮氣體從管內向管外瞬時反吹法，就可將濾材表面較厚又較粘的干濾餅快速推開，脫離濾材，時間短，卸濾餅效率很高，不需人工繁重體力勞動，也不需專門的卸濾餅的機械裝置；
（3） 所有的濾材，其毛細孔會被細顆粒逐漸堵塞。如果是軟性濾材（如各種濾布或濾網），由于濾材本身無剛性，無法采用強力流體反吹法進行反吹再生，無法將堵塞在毛細孔內的細顆粒強制推出來，其堵塞速度很快，使用壽命短；如果是剛性的燒結金屬或燒結陶瓷類，本身剛性很大，可耐強力流體反吹，再生效率比軟性濾材好得多。但這些濾材剛性太大，毛細孔在強力反吹時，本身毫無任何彈性。在這些濾材表面，有一定比例的毛細孔會被與毛細孔徑相同的細顆粒“完全堵塞”，強力反吹時，這些毛細孔沒有任何流體向外噴流，這些被完全堵死的毛細孔無法再生，因此，這些剛性微孔濾材，雖然壽命比軟性濾材大，但再生效率不理想，由于這些剛性濾材價格非常貴，其使用成本仍非常高；剛性高分子微孔管，雖也是剛性，但仍有相當彈性，在反吹再生時，即使濾材表面有相當數量的毛細孔被完全堵死，由于反吹時有彈性，堵死毛細孔由于彈性會產生瞬時微量擴張，反吹流體立即從擴張縫隙高速向外噴射，可容易將堵在毛細孔內的堵塞固體向外帶走。這些“完全堵塞”的毛細孔大部分會獲得再生，因而濾材的堵塞速度很慢，使用壽命很長，一般都在二年以上。
（4） 化學性能非常優越。除了強氧化劑（40%以上的硝酸與98%以上的硫酸），剛性高分子微孔濾材耐各種酸、堿、鹽，及90℃以下任何有機溶劑，這是本濾材非常優異的特色，任何其他濾材很難有如此突出的化學性能（目前耐強氧化劑的改性工作已取得較大進展）；
（5） 基本都是低壓差過濾（一般不超過0.3Mpa），所消耗的功率基本只是流體泵送的功率；反吹卸渣與反吹再生時消耗0.6Mpa壓縮空氣，由于時間短，每天只是卸渣時耗這些氣；濾餅壓干時消耗0.1-0.2Mpa的低壓氣體，用氣時間也不長，一般不會超過1小時。因此整個過濾周期動力消耗相當省。目前不少其他過濾技術，為了過濾很細的固體，大多采用高壓差過濾，有的為提高濾速，采用“錯流增稠”過濾，動力消耗相當大，往往是本過濾機的3至5倍以上。
除了以上五大特色外，新型濾材的價格相對較低，性價比相當高；濾材重量輕，安裝與維護相當方便；均為密閉過濾，氣體不外逸；又都是自動卸濾餅，生產環境比較安全與清潔。
利用新濾材的各種不同結構型號的精密微孔過濾機均能使新濾材的上述五大特色充分展現出來。另外不同結構型號的精密微孔過濾機的機體結構并不復雜，在化工等有腐蝕條件下，均可長期運行，二十多年來，尚未發生重大安全事故。
新濾材的主要不足是耐溫不超過110℃，另外不耐強氧化劑。
（三） 結構型號：
下列結構型號比較成熟，在化工等工業生產上也長期成功應用。
（1） PGH型：立式圓筒型過濾機，由上部管式過濾與底部管式過濾兩部分組成，可在機內將剩料全部濾完，可在機內對濾餅進行充分洗滌、壓干，最后自動卸除干濾餅；
（2） PGP型：立式圓筒型過濾機，由上部管式過濾與底部平板式過濾或底部平板加管式過濾等兩部分組成，可在機內實現濾餅充分洗滌，壓干與自動卸除干濾餅；
（3） PGK型：立式圓筒型過濾機，由管式過濾組成，底部無過濾面積，底部排渣口直徑不大。機內剩料濾不完，濾餅壓干前，先將機內剩料排除。適宜料液含固量不多，不需對濾餅進行洗滌的物料過濾，但底部一般均排出較干濾餅。
（4） PGR型：立式圓筒型過濾機，為管式過濾機，底部無排干渣的底蓋，一般只配較大直徑的閥門，底部排出都是濃縮的泥漿，適宜于要求液體達到清澈透明，而機內無需對固體洗滌與壓干，如需洗滌與壓干，應將濃縮的泥漿送到另外的過濾機（如PGH型或PGP型）內進行洗滌，壓干與排干濾餅。
（四） 規格：“
PGH型：其過濾面積有5—100米2。
PGP型：其過濾面積有1—100米2。
PGK型：其過濾面積有5—300米2。
PGR型：其過濾面積有5—300米2。
二、 在化工等生產上的成功應用：
（一） 超細固體顆粒與液體的精密濾餅過濾：
由于對“體積平均粒徑”為1微米左右料液有相當高的過濾效率與洗滌效率，能密閉操作，料液對環境的污染與環境對物料的污染極少，卸干濾餅方便，濾材再生快速，使用壽命長，十多年來，這一新過濾技術，在許多超細粉體上獲得廣泛應用，解決了許多工業生產上長期存在的過濾難題。已成功應用的有：
（1） 粉末活性炭的過濾：十年來全國已有上千臺PGH型精密微孔過濾機用于粉末活性炭與各類脫色液的精密過濾。單臺過濾面積有5，10，20，40，60，100等各種規格，液體有各種有機酸，無機酸及各種有機溶劑。過濾溫度從常溫到100℃，過濾機可有夾套保溫。不管什么物料，可以做到一過濾就將最細的粉末炭截留住，一般不會發生漏炭現象。在過濾機內可對活性炭濾餅進行洗滌與壓干，最后卸出較干活性炭濾餅，濾材一般可用一年至二年；
（2） 超細固體催化劑過濾：全國已有上百臺大型PGP型精密微孔過濾機用于超細固體催化劑與液體的過濾，洗滌與壓干，如鈀炭催化劑，銅鎳催化劑等多種催化劑都已有應用。在農藥化工生產上應用規模很大；
（3） 超細固體產品的過濾與洗滌：已有許多超細金屬鹽與非金屬等超細固體產品的過濾，洗滌與壓干采用PGP型精密微孔過濾機，如碳酸鎳，碳酸鈷，球鎳，鈦酸鉀晶須，超細玻璃粉等多種產品，都已長期成功應用。細顆粒產品不流失，過濾與洗滌都密閉，產品不受外來環境污染，操作比較簡便。
（二） 原料液，中間液及成品液等液體的精密澄清過濾：
這些應用非常普遍，只要料液溫度不超過100℃，均可應用。如氯堿生產上的鹽水精密過濾，早于二十年前已大規模用于隔膜法制堿工藝中的鹽水過濾。已在國內幾十家大型堿廠推廣，近年，該過濾技術開始用于離子膜法的鹽水過濾。早在三十多年前，本技術已大規模用于國內幾乎所有大型粘膠生產上的酸浴過濾，取代國內外普遍使用的石英砂過濾器，將這一國外一直使用的落后的裝置徹底革除，提高了產品質量，提高產品收率，消除嚴重環境污染，提高操作工的人身安全。國內化工等生產上的各種有機酸與無機酸，各種堿與鹽溶液，各種有機溶劑，各種有機胺，各種生產用水等等，不管規模大小（大至每小時幾百米3，小至每小時幾米3），都已長期成功應用。
在液體澄清過濾領域，如果液體處理量相當大，液體中固體量雖相當少，但顆粒或者相當細，或者非常粘，過濾時形成的濾餅雖不厚，但阻力卻相當大，針對這類物料，我們特地開發出“薄層過濾”的新技術，使這類物料的過濾平均濾速保持不低的水平，使能耗能明顯下降。“薄層過濾”只求濾液清，能耗低，但不能得到干濾餅，對濾餅不能洗滌與壓干，需用另一種過濾裝置，如PGH型或PGP型，進行洗滌，壓干與排卸干濾餅等操作，雖然其平均濾速與洗滌速度很慢，但由于液體已大部分被過濾掉，只剩下10%~20%的液體，故作為洗滌與壓干作用的過濾機不需很大過濾面積；過濾時間雖較長，但由于均是低壓差過濾，能耗也較低。
在液體澄清過濾領域，除了許多應用目的是提高終端液體產品的澄清度，還有許多應用是將這一新型過濾技術作為其他化工裝置的精密預過濾，如化學反應，結晶，精餾，蒸發，萃取，干燥，電滲析，離子交換，吸附，層析，超濾，納濾，反滲透等等。這些組合式應用，可明顯提高這些組合裝置的生產效率和使用壽命，減少能耗與物耗。
（三） 在化工等生產上的三廢處理中的成功應用：
早在三十多年前，本過濾技術已大量用于化工等生產上的三廢處理的工藝流程中，有些企業至今還在應用。
（1） 重金屬廢水的處理：成功用于草酸等化工生產上的含鉛廢水的處理，蓄電池生產上含鎳廢水與含鎘廢水的處理，大量成功用于含銅廢水，含鋅廢水，含鉻廢水等重金屬廢水的處理。這些重金屬廢水經過一定的化學處理，再經過精密微孔過濾，排放水的重金屬離子濃度遠低于國家規定的排放濃度，如鎳、銅等，國家規定為1毫克/升，經化學處理再經微孔過濾，水中這些離子，都低于0.1毫克/升。這方法還成功用于含氟廢水與含硫廢水的處理。
最近幾年，將剛性高分子精密微孔過濾與兩級反滲透及離子交換相結合，可將廢水制成超純水，重金屬幾可100%回收，實現零排放，資源無浪費。
（2） 含懸浮物廢水的處理：
早在三十多年前，已成功用于含五氧化二釩，對硝基苯酚鈉，硫酸錳及炭黑等懸浮物廢水處理。從廢水中回收這些化工產品，經過濾的廢水或完全回用，作為清潔水排放。
最近十年，本技術還大規模成功地用于堆煤場廢水過濾與煤礦礦井廢水的過濾。如用于臺灣一個發電廠的堆煤場廢水過濾，每小時過濾100米3廢水，每天24小時不間斷，至今已連續使用九年，濾材使用壽命為五年。
不少企業將精密微孔過濾機裝在現在仍在生產上使用的，但對細顆粒過濾效率不高的某些過濾機或離心機后，將穿漏的細顆粒化工產品不被污染地全部截留住，既提高產品收率，（如某些細催化劑，某些細的化工產品，如鈦白粉等），又消除這些化工產品對環境的污染。剛性高分子精密微孔過濾機均低壓過濾，能耗很低，均密閉過濾，對產品對環境均不污染，濾材使用壽命很長，已真正實現了節能減排作用。
（3） 煙氣脫硫工藝中，用于高效過濾掉循環脫硫液中超細煙塵：
在幾種煙氣脫硫方法中，最符合節能減排與綠色生產要求的是可以長期循環使用的高效脫硫液，這種脫硫液脫硫效率高，使用量少，損耗更少。要保證脫硫液長期循環，脫硫效能不遞減，一個關鍵操作是脫硫液要不斷被凈化，去除脫硫工藝中不斷產生的反應異物。為了保證凈化效率，必須將循環脫硫液中的超細煙塵高效過濾掉。剛性高分子精密微孔過濾技術已成功用于三個大型企業的這種脫硫工藝中的脫硫液與煙塵的精密過濾。這些煙塵絕大多數小于0.5微米，要將其完全去除，難度相當大。如用其他裝置，需消耗大量固體助濾劑，能耗非常大，操作又麻煩，而剛性高分子精密過濾機不用或極少量使用一些固體助濾劑，能耗物耗很省，操作相當簡單。
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