一. 填料種類的選擇：
填料種類的選擇要思量疏散工藝的要求，通常我們思量以下幾個(gè)方面：
①傳質(zhì)效率要高，一樣平常而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料
②通量要大 在包管具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料
③填料層的壓降要低
④填料抗污堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便
二 填料規(guī)格的選擇
填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比外貌積。
Ⅰ：散裝填料規(guī)格的選擇 工業(yè)塔常用的散裝填料緊張有DN16，DN25，DN38，DN50，DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，疏散效率越高，但阻力增長(zhǎng)，通量淘汰，填料費(fèi)用也增長(zhǎng)許多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)孕育產(chǎn)生液體散布不良及緊張的壁流，使塔的疏散效率低沉。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一劃定，一樣平常塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于8。
Ⅱ：規(guī)整填料規(guī)格的選擇 工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號(hào)和規(guī)格的表現(xiàn)要領(lǐng)許多，國(guó)內(nèi)風(fēng)俗用比外貌積表現(xiàn)，緊張有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格，同種范例的規(guī)整填料，其比外貌積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增長(zhǎng)，通量淘汰，填料費(fèi)用也明顯增長(zhǎng)。選用時(shí)應(yīng)從疏散要求、通量要求、園地條件、物料性質(zhì)及配置投資、操作費(fèi)用等方面綜合思量，使所選填料既能饜足技能要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。
應(yīng)予指出，一座填料塔可以選用同種范例，同一規(guī)格的填料，也可選用同種范例差異規(guī)格的填料；可以選用同種范例的填料，也可以選用差異范例的填料，有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段可選用散裝填料。計(jì)劃時(shí)應(yīng)機(jī)動(dòng)掌握，根據(jù)技能經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來(lái)選擇填料的規(guī)格！
三 填料材質(zhì)的選擇
填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。
1：陶瓷填料：陶瓷填料具有很好的耐腐化性及耐熱性，陶瓷填料代價(jià)自制，具有很好的外貌潤(rùn)濕性能，質(zhì)脆、易碎是其缺點(diǎn)。在氣體汲取、氣體洗滌、液體萃取等進(jìn)程中應(yīng)用較為廣泛。
2：金屬填料：金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時(shí)緊張思量腐化問(wèn)題。碳鋼填料造價(jià)低，且具有良好的外貌潤(rùn)濕性能，對(duì)付無(wú)腐化或低腐化性物系應(yīng)優(yōu)先思量利用；不銹鋼填料耐腐化性強(qiáng)，一樣平常能耐除Cl– 以外常見(jiàn)物系的腐化，但其造價(jià)較高，且外貌潤(rùn)濕性能較差，在某些特別場(chǎng)所（如極低噴淋密度下的減壓精餾進(jìn)程），需對(duì)其外貌舉行處理懲罰，才氣取得良好的利用結(jié)果；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價(jià)很高，一樣平常只在某些腐化性極強(qiáng)的物系下利用。
一樣平常來(lái)說(shuō)，金屬填料可制成薄壁布局，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗打擊性能，能在高溫、高壓、高打擊強(qiáng)度下利用，應(yīng)用范疇很普遍！
3：塑料填料：塑料填料的材質(zhì)緊張包羅聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，國(guó)內(nèi)一樣平常多接納聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐化性能較好，可耐一樣平常的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐化。其耐溫性良好，可長(zhǎng)期在100°C以下利用！
塑料填料質(zhì)輕、價(jià)廉，具有良好的韌性，耐打擊、不易碎，可以制成薄壁布局。它的通量大、壓低沉，多用于汲取、解吸、萃取、除塵等裝置中。
填料泛指被填充于其他物體中的物料。在化學(xué)工程中，填料指裝于填充塔內(nèi)的惰性固體物料，例如鮑爾環(huán)和拉西環(huán)等，其作用是增大氣-液的接觸面，使其相互強(qiáng)烈混合。在化工產(chǎn)品中，填料又稱填充劑，是指用以改善加工性能、制品力學(xué)性能并（或）降低成本的固體物料。在污水處理領(lǐng)域，主要用于接觸氧化工藝，微生物會(huì)在填料的表面進(jìn)行累積，以增大與污水的表面接觸，對(duì)污水進(jìn)行降解處理。
填料也稱作填充劑、增量劑。某些填料同時(shí)又是體質(zhì)顏料。微紐的填料具有良好的遮蓋力，常用于涂料行業(yè)。
填料可用于多種聚氨酯制品，例如聚氨酯涂料、密封膠：聚氨酯漿料、特殊彈性體聚氨酯泡沫塑料。三聚氰胺植物纖維聚合，皂參多元醇等，有機(jī)填料可用于聚氨酯泡沫塑料；碳酸鈣高嶺土(陶土、瓷土)，分子篩粉末滑石粉硅灰石滟技鈦白粉重晶石粉(硫酸鋇)等微細(xì)無(wú)機(jī)粉末二般可用作聚氨酯密封膠，聚氨酯軟泡聚氨酯彈性體，膠黏劑，聚氨酯涂料等的填料。
泛指被填充于其他物體中的物料。在化學(xué)工程中，填料指裝于填充塔內(nèi)的惰性固體物料,例如鮑爾環(huán)和拉西環(huán)等，其作用是增大氣-液的接觸面,使其相互強(qiáng)烈混合。在化工產(chǎn)品中，填料又稱填充劑，是指用以改善加工性能、制品力學(xué)性能并（或）降低成本的固體物料。其中可顯著提高制品強(qiáng)度的填料，如長(zhǎng)纖維和晶須等常專稱增強(qiáng)材料，炭黑稱補(bǔ)強(qiáng)填充劑。藥品片劑、化妝品和去垢劑中常加入固體物料和碳酸鈣等作填充劑，但其目的是調(diào)節(jié)劑量和濃度而不是改善性能，所以應(yīng)稱稀釋劑。塑料增塑劑、橡膠充油以及紡絲油劑等，雖可改善性能，也能影響成本，但習(xí)慣上把這些液態(tài)物料視為加工助劑。
在高分子化工中，填料（填充劑）是用量至大的添加劑，幾乎所有的塑料(包括熱塑性和熱固性塑料)、天然橡膠和涂料都使用大量填料。例如，制造塑料時(shí)加入木粉、陶土或碳酸鈣等，不僅能改善制品力學(xué)性能，增加硬度，而且還可降低成本；用石墨、磁粉或云母作填料，可提高塑料的導(dǎo)電、通磁和耐熱性；橡膠中加入炭黑或二氧化硅（白炭黑）可顯著提高制品的物性；紡絲液中加入鈦白粉（二氧化鈦）可以遮光和染色。在涂料工業(yè)中常加入白色或帶色填料（如鈦白粉、滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇等）以改善涂料的光學(xué)、物理和化學(xué)性能，這類用途的填料（填充劑）稱為體質(zhì)顏料或展色料。
填料性能優(yōu)劣
主要取決于：
①有較大的比表面積（m2/m3填料層）；
②液體在填料表面有較好的均勻分布性能；
③氣流能在填料層中均勻分布；
④調(diào)料具有較大的空隙率（m3/m3填料層）。
另外，選擇填料時(shí)還應(yīng)考慮其機(jī)械強(qiáng)度、來(lái)源、制造及價(jià)格等因素。
填料作用
填料使得物料黏度增加，特別是纖維填料使黏度明顯增加。添加前的填料需經(jīng)過(guò)脫水處理，以避免消耗掉部分異氰酸酯。必須注意生成二氧化碳會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，影響聚氨酯樹(shù)脂的物性。
為了能夠加快填料潤(rùn)濕速度，同時(shí)降低體系黏度或者在聚氨酯樹(shù)脂中添加更多的填料，有時(shí)需預(yù)先在樹(shù)脂中添加潤(rùn)、濕分散劑。
模內(nèi)漆是具有涂料、色漿和脫模劑三種功能的助劑。它均勻噴涂在模具內(nèi)，漆膜干燥后，即可模塑聚氨酯鞋底、自結(jié)皮泡沫塑料、聚氨酯軟泡、硬泡制品脫模后，色漆附著在成型周化的制品上。
填料的作用機(jī)理：填料作為添加劑，主要是通過(guò)它占據(jù)體積發(fā)揮作用，由于填料的存在，基體材料的分子鏈就不能再占據(jù)原來(lái)的全部空間，使得相連的鏈段在某種程度上被固定化，并可能引起基體聚合物的取向。由于填料的尺寸穩(wěn)定性，在填充的聚合物中，聚合物界面區(qū)域內(nèi)的分子鏈運(yùn)動(dòng)受到限制，而使玻璃化溫度上升，熱變形溫度提高，收縮率降低，彈性模量、硬度、剛度、沖擊強(qiáng)度提高。
填料的作用：
①降低成型制件的收縮率，提高制品的尺寸穩(wěn)定性、表面光潔度、平滑性以及平光性或無(wú)光性等；
②樹(shù)脂粘度有效的調(diào)節(jié)劑；
③可滿足不同性能要求，提高耐磨性、改善導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性等，大多數(shù)填料能提高材料沖擊強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度，但不能提高拉伸強(qiáng)度；
④可提高顏料的著色效果；
⑤某些填料具有極好的光穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性；
⑥有增容作用，可降低成本，提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。
環(huán)氧地坪漆中填料的目的
環(huán)氧地坪漆中的填充劑也稱為填料，一般是指添加到環(huán)氧樹(shù)脂液體中，作為環(huán)氧地坪漆其中的組份，以改變環(huán)氧樹(shù)脂膠液的性能和降低成本的材料。
在環(huán)氧地坪漆中使用填料的目的有以下幾個(gè)方面:
1 降低成本，抑制反應(yīng)熱，絢麗顏色。
2 延長(zhǎng)樹(shù)脂混合物的適用期。
3 降低樹(shù)脂固化物的收縮性。
4 改善樹(shù)脂固化物的耐熱性。
5 降低樹(shù)脂固化物的熱膨脹系數(shù)，降低樹(shù)脂固化物的吸水性，改善固化物的耐老化性及耐化學(xué)品性。
6 提高樹(shù)脂固化物的抗壓強(qiáng)度，但抗拉強(qiáng)度及抗沖韌性會(huì)降低。
7 改善樹(shù)脂固化物的耐電弧性及提高其它電性能。
8 改善樹(shù)脂固化物的耐磨損性。
填料選用準(zhǔn)則
對(duì)于某種特殊應(yīng)用，填料填料的至佳標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)復(fù)合材料所期望達(dá)到的性能而定，但必須考慮到下述基本原則。
1、填料在加工過(guò)程中必須保持其原有結(jié)構(gòu)，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無(wú)催化活性和低的吸附性。
2、填料必須與基材能夠相容，無(wú)腐蝕性。
3、容易處理，堆積密度高，水分含量低，低塵。
4、必須易得，貨源充足，價(jià)格適中，質(zhì)量穩(wěn)定。
填料的種類
填料的種類很多，鋁粉、鋅粉銅粉、銀粉等金屬粉末可用作導(dǎo)電填料。水泥、粉煤灰等也可用作填料。木粉、淀粉等植物性粉末也可用作填料。氟化鈣可少量用于聚氨酯膠黏劑和密封膠體系;兼具二氧化碳吸收劑的作用。
一般來(lái)說(shuō)，微細(xì)的粉末填料或改性的微細(xì)填料，以及纖維狀、片狀填料，少量使用可提高其整體性能，例如對(duì)彈性聚合物(如橡膠、聚氨酯彈性體)有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用，增加模量、強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性，改善其尺寸穩(wěn)定性，對(duì)硬質(zhì)制品也能適當(dāng)提高強(qiáng)度、耐老化性。但使用量過(guò)大則使得物性降低，并且填料摻量大時(shí)操作困難。填料有以下幾種：根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。
散裝填料
是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。
現(xiàn)介紹幾種較為典型的散裝填料:
拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環(huán)矩鞍填料、球形填料
拉西環(huán)
（1）拉西環(huán)填料
于1914年由拉西（F. Rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，工業(yè)上已較少應(yīng)用。
鮑爾環(huán)
（2）鮑爾環(huán)填料
是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開(kāi)出兩排長(zhǎng)方形的窗孔，被切開(kāi)的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開(kāi)孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料[1] 。
階梯環(huán)
（3） 階梯環(huán)填料
是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過(guò)填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為所使用的環(huán)形填料中優(yōu)良的一種。
弧鞍填料
（4） 弧鞍填料
屬鞍形填料的一種，其形狀如同馬鞍，一般采用瓷質(zhì)材料制成。弧鞍填料的特點(diǎn)是表面全部敞開(kāi)，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動(dòng)，表面利用率高，流道呈弧形，流動(dòng)阻力小。其缺點(diǎn)是易發(fā)生套疊，致使一部分填料表面被重合，使傳質(zhì)效率降低。弧鞍填料強(qiáng)度較差，容破碎，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多。
矩鞍填料
（5） 矩鞍填料
將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場(chǎng)合，均已被瓷矩鞍填料所取代。
金屬環(huán)矩鞍填料
（6） 金屬環(huán)矩鞍填料
環(huán)矩鞍填料（國(guó)外稱為Intalox）是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。
球形填料
（7） 球形填料
一般采用塑料注塑而成，其結(jié)構(gòu)有多種。球形填料的特點(diǎn)是球體為空心，可以允許氣體、液體從其內(nèi)部通過(guò)。由于球體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，填料裝填密度均勻，不易產(chǎn)生空穴和架橋，所以氣液分散性能好。球形填料一般只適用于某些特定的場(chǎng)合，工程上應(yīng)用較少。
除上述幾種較典型的散裝填料外，不斷有構(gòu)型獨(dú)特的新型填料開(kāi)發(fā)出來(lái)，如共軛環(huán)填料、海爾環(huán)填料、納特環(huán)填料等。
規(guī)整填料
規(guī)整填料是按一定的幾何構(gòu)形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。
格柵填料
（1）格柵填料
是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用非常早的格柵填料為木格柵填料。應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料具代表性。
格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。
波紋填料
（2）波紋填料
在工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤(pán)狀填料，波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種，組裝時(shí)相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤(pán)填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤(pán)填料間交錯(cuò)90°排列。
波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。
金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，它是由金屬絲網(wǎng)制成的。金屬絲網(wǎng)波紋填料的壓降低，分離效率很高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。盡管其造價(jià)高，但因其性能優(yōu)良仍得到了廣泛的應(yīng)用。
金屬板波紋填料是板波紋填料的一種主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多f5mm左右的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強(qiáng)橫向混合的作用。波紋板片上軋成細(xì)小溝紋，可起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤(rùn)濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場(chǎng)合。
金屬壓延孔板波紋填料是另一種有代表性的板波紋填料。它與金屬孔板波紋填料的主要區(qū)別在于板片表面不是沖壓孔，而是刺孔，用輾軋方式在板片上輾出很密的孔徑為0.4～0.5mm小刺孔。其分離能力類似于網(wǎng)波紋填料，但抗堵能力比網(wǎng)波紋填料強(qiáng)，并且價(jià)格便宜，應(yīng)用較為廣泛。
波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大（常用的有125、150、250、350、500、700等幾種）。波紋填料的缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價(jià)高。
脈沖填料
（3）脈沖填料
是由帶縮頸的中空棱柱形個(gè)體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會(huì)形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相通過(guò)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動(dòng)。在縮頸段，氣速高，湍動(dòng)劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。在擴(kuò)大段，氣速減到至小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過(guò)程。
脈沖填料的特點(diǎn)是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故特別適用于大塔徑的場(chǎng)合。
四氟填料
聚四氟乙烯閥桿填料是以聚四氟乙烯細(xì)粉料為原料，采用全新的工藝加工而成的一種柔軟制品。白色，連續(xù)繩狀，截面呈圓形。它具有高度的柔順性，極好的填充性、自潤(rùn)滑性、低摩擦系數(shù)、耐腐蝕等性能。
技術(shù)參數(shù)：
使用溫度 -260～+260
使用壓力 <20MPa
適用介質(zhì) 除元素氟、熔融堿金屬以外的一切化學(xué)物質(zhì)。
優(yōu)點(diǎn)：
裝填方便快捷。裝填時(shí)一般不必拆卸閥門(mén)，只需將繩狀填料繞在閥桿上，推入填料函，上緊函蓋帽，填料即被壓成一個(gè)密實(shí)的整體。
密封性能優(yōu)異。膨脹聚四氟乙烯獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)賦予該產(chǎn)品很好的柔韌性和模塑性，使它能輕易地將填料函內(nèi)部空隙，甚至閥桿、函體上的所有凹坑和溝槽填密，這也使腐蝕、磨損的舊閥門(mén)避免更換或修理。
使用壽命長(zhǎng)。因它長(zhǎng)期保持的柔軟塑性，使泄漏缺口隨時(shí)被填塞，還因它不被腐蝕，不會(huì)老化，可保長(zhǎng)期使用。
閥門(mén)開(kāi)閉靈活輕便。因?yàn)榫鬯姆蚁┚哂休^低的摩擦系數(shù)和優(yōu)異的自潤(rùn)滑性。
不污染管道中的流體。因?yàn)樗鼭嵃赘蓛簦粫?huì)因腐蝕老化而脫落，使它特別適用于醫(yī)藥、精細(xì)化工、食品等行業(yè)。
規(guī)格通用性好，減少填料儲(chǔ)存量，節(jié)約開(kāi)支。只需備置幾種粗細(xì)規(guī)格的閥桿填料，就能滿足大多數(shù)閥門(mén)之需求。一般選用能用手嵌入的大號(hào)這種填料，但較細(xì)的該種填料，也可用于大規(guī)格的閥門(mén)中，壓緊后，也會(huì)塑變成型，得到密實(shí)的封填體。
塑性填料
塑性填料是經(jīng)模具壓制成型的填料，使用時(shí)不需要像編結(jié)填料那樣切斷后盤(pán)成環(huán)狀，而且是根據(jù)軸頸大小制成環(huán)形。塑性填料有棉狀和積層兩種形式。
(1)綿狀填料
綿狀填料是把纖維、石墨、云母、金屬粉（或金屬鱗片）、油脂與彈性粘結(jié)劑相混合后，模壓成環(huán)形，再在外層編結(jié)一層石棉紗（根據(jù)需要也可用金屬絲）。還有一種使用方式是將混合物直接放人填料腔，經(jīng)壓蓋壓緊后直接使用，由于填料沒(méi)有固定尺寸，填料裝填不當(dāng)容易影響密封性能所以該方法較少使用。可以根據(jù)工作條件調(diào)節(jié)綿狀填料中各種混合料的種類和配比，例如高壓蒸汽密封加人銅粉、酸性介質(zhì)密封加人鉛粒或鉛片、軸有振動(dòng)時(shí)可加添較多的彈性良好的粘結(jié)劑等。由于這種填料不含潤(rùn)滑劑，所以高壓下其體積變化很小，可用于高速泵類和高壓閥門(mén)密封。如加人固體潤(rùn)滑劑，則可以保證良好的自潤(rùn)滑性能，且結(jié)構(gòu)致密，有助于提高密封性。另外，綿狀填料有塑性流動(dòng)性，還可以與金屬填料組合使用。
(2)積層填料
這種填料是在石棉布或帆布的表面上涂敷橡膠，經(jīng)疊合或者卷繞后熱壓硫化成型，還可以內(nèi)夾橡膠芯等軟質(zhì)填料或嵌人彈簧，幾種積層填料的結(jié)構(gòu)。積層填料密封性良好，可用于120℃以下的低壓蒸汽、水和氨液，主要用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸封和閥桿的密封，無(wú)接口的圈裝積層填料還可以用作往復(fù)泵活塞環(huán)。由于積層填料中所含潤(rùn)滑劑不足，使用過(guò)程中需添加潤(rùn)滑劑。
各種填料的不斷涌現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，給化工裝置生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而單體填料僅僅是完成一定的傳質(zhì)傳熱過(guò)程的填料床層系統(tǒng)的一個(gè)傳熱傳質(zhì)單元，所以說(shuō)填料的選擇不是孤立的，而是需要結(jié)合物系的特點(diǎn)、性質(zhì)、床層的結(jié)構(gòu)和安排、填料熱床層的支撐等因素綜合考慮的。這些因素在某種程度上對(duì)填料的選擇起著重要作用，甚至是決定性作用。現(xiàn)在來(lái)說(shuō)說(shuō)對(duì)于特定的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，如何選擇填料？
1、填料的比表面積——傳熱傳質(zhì)性能
填料的研發(fā)通常注重兩個(gè)參數(shù)，即比表面積和空隙率。填料的比表面積就是單位體積填料所具有的表面積，是提供氣液熱交換和組分交換的場(chǎng)所，直接關(guān)系到傳質(zhì)傳熱的效率，對(duì)于同一類型的填料比表面積越高，傳質(zhì)傳熱效率也越高。當(dāng)然，不同形式和結(jié)構(gòu)的填料其比表面積在傳質(zhì)傳熱過(guò)程中的作用也是不相同的。比表面積的作用取決于填料的濕潤(rùn)度和對(duì)氣液均勻分布、接觸的程度。也正因?yàn)槿绱耍艜?huì)出現(xiàn)各種不同結(jié)構(gòu)、規(guī)格和形式的填料。
填料的傳質(zhì)性能通常用等理論板高度來(lái)表示，等理論板高度越低說(shuō)明這種填料的傳質(zhì)傳熱性能越好。當(dāng)然，研究文獻(xiàn)給出的等理論板高度通常是在空氣和水的物系中的研究成果，工程應(yīng)用中必須結(jié)合實(shí)際物系的具體情況，通過(guò)已有工程應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行必要的調(diào)整。
2、填料的通量——流通能力
前邊提到填料的空隙率，這是體現(xiàn)填料流通能力的關(guān)鍵因素。填料的空隙率是單位體積填料空間所占的比例，是氣體和液體流動(dòng)的通道，對(duì)于同一類型的填料，空隙率越高流通能力越大。當(dāng)然，不同形式和結(jié)構(gòu)的填料，空隙率對(duì)填料的流通能力的作用也是不相同的。對(duì)于特定的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，填料的流通能力通常采用能力因子或液泛點(diǎn)來(lái)表示，工程設(shè)計(jì)中通常采用液泛點(diǎn)或至大能力因子的70%～80%作為設(shè)計(jì)點(diǎn)來(lái)決定填料床層的直徑。
3、氣體通過(guò)填料的動(dòng)力損失——填料床層的壓力降
氣體通過(guò)填料床層必然會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)的壓力損失，特別是減壓蒸餾塔，填料床層的壓力降直接關(guān)系到減壓蒸餾裝置的加工能耗或者是減壓拔出率。因此，填料的壓力降成為填料選擇的重要因素之一。
填料塔的研究和應(yīng)用表明，在相同傳熱傳質(zhì)效率和流通能力下，不同結(jié)構(gòu)、規(guī)格、形式的填料所構(gòu)成的填料床層，氣體通過(guò)的阻力損失是不同的。
4、填料的抗堵塞能力
在填料的選擇中，常會(huì)遇到物系中含有固體顆粒、機(jī)械雜質(zhì)油泥等，這就要求填料的抗堵塞能力強(qiáng)。一般來(lái)講，空隙率大的填料較空隙率小的填料抗堵塞能力強(qiáng)，散堆填料較規(guī)整填料抗堵塞能力強(qiáng)，格柵類填料抗堵塞能力強(qiáng)。
5、填料的抗結(jié)焦能力
工程應(yīng)用實(shí)踐表明，某些物系，特別是高溫?zé)崦舾形锵担谔盍洗矊觾?nèi)部極易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，嚴(yán)重影響裝置的正常生產(chǎn)，例如減壓蒸餾塔的洗滌段等。在這種情況下，必須選擇抗結(jié)焦能力強(qiáng)的填料。
需要注意的是，抗結(jié)焦能力的填料必須具有如下特點(diǎn)：
a．具有較高的空隙率；
b．填料強(qiáng)度高，安裝、檢修、生產(chǎn)操作波動(dòng)等非正常過(guò)程不易造成變形而改變填料層的不均勻性和密實(shí)程度；
c．填料床層空隙規(guī)范、規(guī)整性高；
d．填料表面光滑，不易滯留沉積物；
e．填料板片連續(xù)性小，結(jié)焦物不易沿板片連續(xù)增長(zhǎng)；
f．填料床層內(nèi)部不易形成易堵塞性通道。
基于這樣一種原則，雖然有些填料抗結(jié)焦能力強(qiáng)，但這一類填料的比表面積比較低，傳質(zhì)傳熱效率也較低，達(dá)到相同的分離效果，需要的填料床層較高，不但設(shè)備投資會(huì)增加，也會(huì)由于床層過(guò)高造成床層內(nèi)部填料表面潤(rùn)濕不夠，而增加床層的結(jié)焦傾向。為解決這一問(wèn)題，工程上多采用復(fù)合填料床層。
通過(guò)對(duì)實(shí)際發(fā)生的填料床層結(jié)焦現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生在填料床層的內(nèi)部。說(shuō)明要防止填料床層結(jié)焦，充分潤(rùn)濕填料、減輕填料床層內(nèi)部液體分布的不均勻性是十分重要的。
此外，出于對(duì)產(chǎn)生結(jié)焦的填料床層檢修處理考慮，采用散堆填料要比采用規(guī)整填料產(chǎn)生結(jié)焦之后的處理要容易得多。但散堆填料具有板片的不連續(xù)性，往往容易變形，也容易造成填料床層內(nèi)部流道的不均勻性。因此，對(duì)于易發(fā)生結(jié)焦的物系，必須從填料的選擇、填料床層的設(shè)計(jì)以及液體分布系統(tǒng)全面綜合考慮。
講了這么多，可以看出結(jié)構(gòu)和規(guī)格的選擇必須綜合多方面的因素。盡管填料的傳熱傳質(zhì)效率、通量代表了填料的重要性能參數(shù)，但是工程應(yīng)用中物系的某些特點(diǎn)如結(jié)焦傾向、堵塞傾向、腐蝕性等也是填料選擇時(shí)必須統(tǒng)籌考慮的因素。
半軟性填料
半軟性填料由填料單片、塑料套管和中心繩三部分組成，所有組成部分均采用耐酸、耐堿、耐老化性能較好的低密度聚乙烯為原料。經(jīng)熔融注塑成由中心孔向外放射的形狀，針刺得圓形單片是半軟性填料的主體，由中心繩依次穿過(guò)各單片的中心孔，單片間嵌套塑料管以固定距串連成所需長(zhǎng)度。
半軟性填料 具有特殊的結(jié)構(gòu)和水力性能，孔隙率大（大于96%），流阻小，并且當(dāng)水流通過(guò)填料層時(shí)可產(chǎn)生明顯的湍流流態(tài)，提高水與生物膜的接觸效率，增大了去除污染物的能力。該填料有一定的剛性及柔性，具有較強(qiáng)的重新布水、布?xì)饽芰Α?duì)于鼓風(fēng)曝氣中的大氣泡供氣而言，它具有多層次、反復(fù)切割氣泡的作用，從而提高了氧的轉(zhuǎn)移率。比表面積大（可達(dá)到130m2/m3)，為微生物的生長(zhǎng)提供了充足的空間。具有傳質(zhì)效率高、節(jié)能、不易堵塞、耐腐蝕、耐老化等特點(diǎn)。
組合填料
組合填料集中了軟性及半軟性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，填料單元中間是一個(gè)尺寸較小的半軟性填料，周邊連接軟化纖維束。這類填料大多是在中心環(huán)的結(jié)構(gòu)和纖維束的數(shù)量上有所不同，主要有以下幾種：
1、組合式雙環(huán)填料
以塑料環(huán)作為骨架，中間是一格尺寸比較小的半軟性填料，外圍連接軟化的纖維束，維綸絲緊繃在塑料環(huán)上。在污水中絲束分散均勻，易掛膜、脫膜，對(duì)污水濃度變化適應(yīng)性好。
2、組合式多孔環(huán)填料
塑料環(huán)片四周均置40個(gè)方孔，方孔有8束維綸醛化絲均布在四周，呈放射狀。纖維束絲串通8個(gè)方型孔，非常牢固。
組合填料綜合了軟性填料易掛膜，半軟性填料不易纏結(jié)、堵塞得優(yōu)點(diǎn)，克服了半軟性填料難掛膜的缺點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于接觸氧化法處理各種廢水。
彈性立體填料
彈性立體填料由高分子聚合物，并加以抗氧劑、親水劑、穩(wěn)定劑、吸附劑等添加劑，經(jīng)特殊拉絲制成。彈性絲表面帶有細(xì)小毛刺，用以增加比表面積。安裝時(shí)，將600~1000條絲條穿插扣壓在兩片塑料圓環(huán)片中間，使絲條呈均勻輻射狀展開(kāi)，按不同片距串制成懸掛式填料。該填料采用全塑材質(zhì)，比軟性填料壽命長(zhǎng)，曝氣時(shí)每根絲不斷顫動(dòng)，因此填料空隙可變，不結(jié)團(tuán)、不堵塞，生物膜易于更新。目前較多應(yīng)用在難降解有機(jī)物處理過(guò)程中的水解酸化段，提高廢水的可生化性。
懸浮型填料
懸浮型填料掛膜后密度接近于水，在曝氣池中以懸浮形式存在，其用量（以體積計(jì)）約為曝氣池體積的20%~70%。工程中應(yīng)用較多的懸浮填料主要有以下幾種：
1、多面空心球填料
在球中部沿整個(gè)周長(zhǎng)有一道加固環(huán)，環(huán)的上、下各有十二片球瓣，球瓣開(kāi)孔成網(wǎng)片狀或不開(kāi)孔，沿中心軸呈放射狀布置。
2、內(nèi)置式浮球填料
填料由網(wǎng)格球形殼體與內(nèi)置載體兩部分組成。殼體由高分子聚合物注塑而成，球面呈網(wǎng)格狀。內(nèi)置載體材料有醛化維綸絲及扣乙烯扁絲等，前者是在殼體內(nèi)設(shè)一軸桿，軸桿上有兩個(gè)塑料扣，每個(gè)扣上固定有6束醛化維綸絲，纖維絲在水體中能隨水流自由擺動(dòng)；后者是以聚乙烯為原料拉成薄扁絲后呈刨花狀成團(tuán)填入殼體。網(wǎng)格孔大小適中，既有一定的機(jī)械強(qiáng)度，又不致被脫落生物膜堵塞。
生物膜中的用到的填料
生物膜法是一種高效的廢水處理方法，具有污泥量少、不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹、對(duì)廢水的水質(zhì)水量的變動(dòng)具有較好的適應(yīng)能力、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。生物膜是指所有通過(guò)一定媒介附著、固定的生物活性體和物質(zhì)。在生物膜附若、固定過(guò)程中都需要某種媒介來(lái)承擔(dān)和完成固定，這種介質(zhì)稱為生物膜載體，也稱為載體填料。組合填料填料是生物膜賴以棲息的場(chǎng)所，是生物膜的載體.同時(shí)也有截留懸浮物的作用。
填料種類
一、粒狀填料。這是很早出現(xiàn)但現(xiàn)在仍在沿用的填料，材質(zhì)為無(wú)機(jī)的陶粒或石英砂，纖維球填料等。這類填料的主要特點(diǎn)是表面粗糙、易于附著生物、截留懸浮污染物的能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是阻力大、易于堵塞。
二、不規(guī)則多孔填料。早期的有拉西環(huán)，目前常用的有哈凱登和多面空心球等，可用陶瓷、石墨金剛砂、塑料或金屬制成，特早是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但流體分布不均。
三、蜂窩狀或波紋板狀填料。材質(zhì)通常為玻璃鋼或塑料斜管填料(聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等），其主要的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、孔隙率高、質(zhì)輕但強(qiáng)度高、防腐性能好、衰老生物易于脫落等。主要的缺點(diǎn)是生物在填料表面的生長(zhǎng)與脫落平衡不易控制，填料內(nèi)難以得到均一的流速。
填料在生物膜反應(yīng)器中的作用主要有以下三個(gè)方面：
填料的主耍作用是容納附著微生物，是微生物生長(zhǎng)的載休，為微生物提供棲息和繁殖的穩(wěn)定環(huán)境，其豐富的內(nèi)表面為微生物提供附著的表面和內(nèi)部空間，使反應(yīng)器盡可能保持較多的微生物量。一般來(lái)說(shuō)填料比表面積越大，附著的微生物量越多，可承受的有機(jī)負(fù)荷也相對(duì)較高。
填料是反應(yīng)器中生物膜與廢水接觸的場(chǎng)所，而且對(duì)水流有強(qiáng)制性的紊動(dòng)作用，使水流能夠重新分布，改變其流動(dòng)方向，從而使水流在反應(yīng)器橫截面卜分布更為均勻。同時(shí)，水流在填料內(nèi)部形成交叉流動(dòng)混合，為廢水和生物體的接觸創(chuàng)造了良好的水力條件。并且填料對(duì)好氧反應(yīng)器中的氣泡有重復(fù)切割作用，使水中的溶解氧濃度提高，從而強(qiáng)化了微生物、有機(jī)體和溶解氧三者之間的傳質(zhì)。
填料對(duì)水中的懸浮物有一定的截留作用。由于反應(yīng)器中有填料存在，使出水中懸浮物的濃度大大減少，填料對(duì)懸浮物的截留作用是通過(guò)對(duì)污水中懸浮物的攔截、沉淀、慣性、擴(kuò)散、水動(dòng)力等諸多因素來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
填料是生物膜反應(yīng)器的核心組成部分，影響著工藝的處理效果和運(yùn)行控制，故選擇合適的填料對(duì)生物膜反應(yīng)器非常重要。先前國(guó)內(nèi)外通常采用的填料形狀有蜂窩管狀、束狀、波紋狀、圓形輻射狀、盾狀、網(wǎng)狀、筒狀、規(guī)則粒狀與不規(guī)則粒狀等，作用的材料除粒狀填料外基本上都采用玻璃鋼、聚氯乙烯、聚丙烯、維尼綸等。由于制作加工和經(jīng)濟(jì)因素。
目前國(guó)內(nèi)主要采用的填料為塑料或玻璃鋼蜂窩填料、立體波狀填料、軟性纖維填料、半軟性填料、塑料或玻璃鋼蜂窩填料表面光滑，生物膜附著率差，易老化.且在實(shí)際使用中往往容易產(chǎn)生填料堵塞。軟性填料中的水流流態(tài)不理想，易被微生物膜貓結(jié)在一起，產(chǎn)生結(jié)球現(xiàn)象，使其有效表面積大為減小，進(jìn)而在結(jié)球的內(nèi)部產(chǎn)生厭氧現(xiàn)象，影響處理效果。
微生物固定化材料制成的填料或陶粒濾料的幾何形態(tài)直接決定其比表面積的大小。一般情況下，單個(gè)生物膜填料和濾料的空間體積越大，其所具有的比表面積越小。其相對(duì)密度影響處理構(gòu)筑物的建設(shè)費(fèi)用及能耗，若相對(duì)密度越大，則需要更多的提升動(dòng)力，同時(shí)也因過(guò)強(qiáng)的水力剪切而影響微生物固定。生物膜填料表面的孔隙率及表面粗糙程度直接影響生物膜的形成、發(fā)展及穩(wěn)定過(guò)程。增加填料與微生物接觸的有效面積可以保護(hù)固定微生物免受水力剪切作用，減緩由于填料間的碰撞所造成的微生物失落速度，在某種程度上有利于傳質(zhì)效率的提高。
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