固液分離

固液分離用於從液體中分離分散的固體物質，或反之亦然。基本上，固液分離可分為機械分離法和熱分離法兩類。機械分離法利用密度、顆粒大小或過濾性的差異，而熱分離法則基於液體的蒸發原理。

機械式固液分離在能源方面具有優勢，因為液體的物理狀態保持不變。當需要處理大量液體且殘留水分含量可接受時，此方法是首選。僅靠機械方法無法實現絕對乾燥的固體。因此，通常需要進行熱乾燥步驟，例如真空混合乾燥、輥筒乾燥、旋轉乾燥、薄層乾燥或噴霧乾燥。

如果固體已溶解於液體中，則只能通過熱處理方法（如蒸發、結晶和乾燥）來分離。這些方法也屬於固液分離，因為它們旨在完全去除液相，但通過能量輸入和液體的相變來實現。

典型的機械脫水設備包括濾壓機、帶式過濾機、釀酒機或螺旋離心機以及真空過濾機。分離裝置的選擇取決於污泥特性、顆粒尺寸分佈、液體黏度以及目標乾物質含量。

過濾過程中，流體流經過濾介質，固體顆粒被過濾介質截留。在最簡單的情況下，形成濾餅的過濾過程遵循達西定律：

其中，Δp 代表壓力差，η 代表液體的黏度，α 代表特定的過濾阻力，c 代表固體濃度，V 代表濾液體積，A 代表過濾面積，t 代表時間。它描述了濾液量、壓力差和過濾時間之間的關係。

除了黏度之外，表面張力也會影響固液分離的機械過程。高表面張力會導致更強的毛細管作用，使液體難以從細小孔隙中流出。相反，降低表面張力（例如通過表面活性劑）則可改善脫水效果，並降低殘留水分。這種關係可以用楊-拉普拉斯方程式來描述。

其中 Δp 是毛細管壓力，γ 是表面張力，θ 是潤濕角，r 是孔隙半徑。離心分離利用離心力進行分離。有效加速度因子 a 由以下公式得出：

其中 ω = 角速度，r = 離心機半徑。離心加速度越高，液體殘留物就越容易被甩出。

在廢水處理中，固液分離用於污水污泥的脫水，以降低運輸和處理成本。在機械分離之前，懸浮液通常需要經過調質處理。調質處理包括沉澱、絮凝、浮選、結晶或化學沉澱。

在化學和製藥工程技術中，許多合成反應最終都會以目標產物的沉澱或結晶結束。為此，會使用連續運作的剝離離心機、壓力濾壓機或真空濾壓機。在隨後的熱處理步驟中，將對濾餅進行殘留物乾燥。

該製程的最後步驟是真空混合乾燥。這種乾燥方式稱為接觸式乾燥。它能夠以低溫進行溫和的最終乾燥，並減少因局部過熱而造成的產品損壞。

amixon® 的真空混合乾燥機具有大面積的特定熱傳導面和溫和的三維混合功能。因此，可以以最小的熱和機械負荷來乾燥敏感的粉末。在任何情況下，使用者都應向機器製造商進行乾燥測試。