物質的分離操作是將混合物中不同物理、化學等屬性的物質，根據其顆粒大小、相、密度、溶解性、沸點等表現出的不同特點而將物質分開的一種操作過程。進行物質分離操作的機械設備稱為分離機械。分離機械主要套用於化工、製藥、輕工、石油、冶金、煤炭、染料、食品、釀造、造紙和環保部門。
基本介紹
基本概念,常見分離機,離心分離機,過濾機,過濾與分離機械的創新進展,
基本概念
物質的分離操作是將混合物中不同物理、化學等屬性的物質，根據其顆粒大小、相、密度、溶解性、沸點等表現出的不同特點而將物質分開的一種操作過程。進行物質分離操作的機械設備稱為分離機械。分離機械主要套用於化工、製藥、輕工、石油、冶金、煤炭、染料、食品、釀造、造紙和環保部門。
常見分離機
離心分離機
離心分離機主要用於將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開（例如從牛奶中分離出奶油）；它也可用於排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩乾濕衣服；特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物，例如濃縮、分離氣態六氟化鈾；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。離心分離機大量套用於化工、石油、食品、製藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。
離心分離機有一個繞本身軸線高速旋轉的圓筒，稱為轉鼓，通常由電動機驅動。懸浮液（或乳濁液）加入轉鼓後，被迅速帶動與轉鼓同速旋轉，在離心力作用下各組分分離，並分別排出。通常，轉鼓轉速越高，分離效果也越好。離心分離機的作用原理有離心過濾和離心沉降兩種。①離心過濾：懸浮液在離心力場下產生的離心壓力，作用在過濾介質（濾網或濾布）上，使液體通過過濾介質成為濾液；而固體顆粒被截留在過濾介質表面，形成濾渣，從而實現液-固分離。過濾型轉鼓圓周壁上有孔，在內壁襯以過濾介質。②離心沉降：利用懸浮液（或乳濁液）密度不同的各組分在離心力場中迅速沉降分層的原理，實現液-固（或液-液）分離。沉降型轉鼓圓周壁無孔。圖3為4種典型的沉降型轉鼓。懸浮液（或乳濁液）加入轉鼓後，固體顆粒（或密度較大的液體）向轉鼓壁沉降，形成沉渣（或重分離液）。密度較小的液體向轉鼓中心方向聚集，流至溢流口排出，成為分離液（或輕分離液）。轉鼓均為間歇排渣，適用於含固體顆粒粒度較小、濃度較低的懸浮液或乳濁液分離；圖3b的轉鼓用螺旋連續排渣，可分離固體顆粒濃度較高的懸浮液。在具有多層圓錐形碟片的轉鼓中，液體被碟片分成若干薄層，縮短了沉降分離的距離，使分離加快，改善了分離效果。當要進行分離的固、液混合物從進料口進入高速旋轉的轉筒內，在離心力的作用下，混合物通過濾網實現過濾，液體分離物經過排液管排出，固體分離物留在轉筒內，待轉筒內的固體分離物達到設備所規定的要求時，停止進料，對固體分離物進行清洗，同時將洗滌液排出。清洗達到要求後，離心分離機進行低速運轉，固體分離物排出裝置（刮刀）在交流伺服電動機的驅動下動作，將固體分離物排出，完成一次工作過程。
過濾機
用過濾介質把容器分隔為上、下腔即構成簡單的過濾器。懸浮液加入上腔，在壓力作用下通過過濾介質進入下腔成為濾液，固體顆粒被截留在過濾介質表面形成濾渣（或稱濾餅）。過濾過程中過濾介質表面積存的濾渣層逐漸加厚，液體通過濾渣層的阻力隨之增高，過濾速度減小。當濾室充滿濾渣或過濾速度太小時，停止過濾，清除濾渣，使過濾介質再生，以完成一次過濾循環。液體通過濾渣層和過濾介質必須克服阻力，因此在過濾介質的兩側必須有壓力差，這是實現過濾的推動力。增大壓力差可以加速過濾，但受壓後變形的顆粒在大壓力差時易堵塞過濾介質孔隙，過濾反而減慢。中國產業鏈眾多，行業的生產集中度低、高端產品相配套的研發能力低、壓濾機行業製造技術水平低等現象仍然存在，進出口貿易逆差不斷擴大。來幾年將是壓濾機行業的高速震盪期，這種高速震盪帶來的直接後果是導致品牌陣營中兩極分化的趨勢擴大。預計今後幾年真正能夠在市場上存活的企業絕對不有這么多。但壓濾機行業的這種高速震盪將帶來巨大的機會，震盪的結果將會使市場運作更加理性。高端電動的壓濾機國產化之路異常“坎坷”。基礎件已經成為制約我國壓濾機製造業向高端化發展的短板，十二五期間政府將繼續加大對壓濾機高端裝備零部件的國產化力度隨著市場發展的不斷走向高端化產品懸浮液過濾有濾渣層過濾、深層過濾和篩濾 3種方式。①濾渣層過濾：過濾初期過濾介質只能截留大的固體顆粒，小顆粒隨濾液穿過過濾介質。在形成初始濾渣層後，濾渣層對過濾起主要作用，這時大、小顆粒均被截留，例如板框壓濾機的過濾。②深層過濾：過濾介質較厚，懸浮液中含固體顆粒較少，且顆粒小於過濾介質的孔道。過濾時，顆粒進入後被吸附在孔道內，例如多孔塑膠管過濾器、砂濾器的過濾。③篩濾：過濾截留的固體顆粒都大於過濾介質的孔隙，過濾介質內部不吸附固體顆粒，例如轉筒式過濾篩濾去污水中的粗粒雜質。在實際的過濾過程中，三種方式常常是同時或相繼出現。
過濾與分離機械的創新進展
隨著國際新形勢逐漸複雜化和環保行業以及全球能源的快速進步，藥劑、食品、冶金、化工、核工以及國防等行業的要求日漸高純淨化、高品位化，同時伴隨著全球化經濟低碳化，全世界各個國家對分離與過濾機械工業的重視度和關注度逐漸增加。目前市場，市場貿易，資本公眾化以及企業聯合化、信息流通和先進技術一體化的格局已經成為已開發國家在分離與過濾行業中的一個重要舉措。
1、國外分離與過濾機械發展歷程
1965年在英國，20個國家一起聯盟成立了國際過濾學會，此後的多年間各國進行了越來越多的國際性行業交流。1974年到2013年總計舉辦了11屆世界過濾大會，這是全球級別最高的分離與過濾行業會議。隨後，世界過濾組織於1990年法國創辦，很多國家以此為契機在當地創立了各類分離與過濾學會與協會，同時創立了以各國為頭銜的專業性期刊或雜誌，世界分離與過濾技術得到了快速而有效的發展。近些年，國外分離與過濾機械行業有了快速的進步和發展。2011年全球該行業的總產值約2500億美元，裡面亞洲產值就高達800多億美元，其中膜類產值約占25%左右；美國2012年單單膜類產品產值就高達25多億美元。
2、國外分離與過濾機械發展現狀
1）分離與過濾機械的產品主要類型
分離與過濾機械包含在化工過程與控制機械及設備的範疇里。目前國內外的分離與過濾種類特別多，主要的設備和機械有物質分離機械有篩與電磁選分設備、膜分離設備、乾燥設備、氣溶膠分離設備、離子交換設備、離心分離器、萃取器、吸收設備、精餾設備等。國內外當前對於分離與過濾設備的劃分類型還沒有一個統一的參照標準，都是根據自己的情況來定位的。到了二十一世紀，大部分經濟已開發國家都比較喜歡按照設備的工作原理來劃分機械類型，其中按照推動力的相同性分叫做“類”，根據整機的結構分成為“型”，根據主要特徵分成為“式”。
2）主要分離與過濾機械產品發展史
早在十八世紀，我國第一次使用布袋來過濾豆漿，第一次使用離心力原理來分離蜂蜜。從這之後的幾百年中，世界各國分離與過濾技術都沒有得到很好的發展和創新，直至十九世紀板框壓濾機才被首次發明出來，到了二十世紀，機械產品的開發才出現了較快的發展勢頭，並且一舉發明了超導分離、納米過濾、全自動化作業、機器人操作等高科技機械產品。
3、國外分離與過濾機械發展勢頭
當今世界，高新技術迅猛發展，這種強大的發展趨勢也給分離與過濾機械產品的創新和發展注入了新力量和源泉，超音速鈾分離、超導分離、雷射分離、超音波過濾、納米超濾、仿真自濾等高科技項目不斷推新，其整個行業發展勢頭與相關產業的進步起頭並進，主要表現可總結為以下幾個方面：
1）高參數趨勢
第一是大規格趨勢：因為資源以及能源開發、三廢治理、環保等工業逐漸朝著大型化的方向發展，就需要有大型號大規模的分離與過濾設備提供支持，比如Φ3000離心分離機以及2000m2壓濾機等。第二是高速率趨勢：當前各企業的管理者都比較重生產效率問題，為了滿足企業對特殊材料的分離任務並保障設備的工作質量和效率，就必須有高速運轉且高速過濾的設備作為後盾，比如音速鈾濃縮離心分離機以及高速率旋葉壓濾機等，並且它們都採用了針狀軸承整機以及磁力全速動平衡技術。第三是高精度趨勢：目前全球精細化工、醫藥生物等行業的發展速度越來越快，為了提高此類產品的純度質量，就要有更加精細的設備，比如高精度精密膜分離器、千級鈾擴散膜濾機組、十字流動態過濾機等。第四是高壓力趨勢：節能是當前世界關注的重點課題，為了儘可能大的減少產品的含液量，以達到降低乾燥產品過程中的能耗，設備的壓力就應該逐漸增大，比如加壓葉濾機等。
2）節能多功能趨勢
隨著醫藥生物工程技術水平的不斷發展，貴重製品的污染以及節約現在已經得到了相關人士的持續關注，為了實現這一目標，就要設計出節能減排共更能、乾燥功能、過濾功能和集反應功能共有的一體化設備，像具備壓榨功能的多功能加壓過濾機以及水平帶式過濾機等。
3）智慧型化趨勢
為了適應特殊場合的需求並且提高機械的生產效率和質量，我們必須採用全自動化高水平且能夠連續作業的專業設備，逐漸朝著機器人操作以及電腦控制的方向發展，像控無人操作碟型分離機或者水平帶型過濾機等。
4）材料新型化趨勢
未來設備的機械性能一定會逐漸提高，這就需要抗腐蝕性能、耐磨性、剛度、強度優異等新材料的支持，例如新型合成樹脂、橡膠、硬質合金SiO2、陶瓷、工程塑膠複合而成的新型材料，除此之外還需要零件表面鍍鎳磷技術以及噴塗、襯包、鑲嵌、粘結新工藝的支持。在分離效率及精度方面也將得到很好的發展，這就對過濾分離機械的過濾介質，其心臟材料有了嚴格的要求。比如燒結網、濾布等。
