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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)選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料

③填料層的壓降要低

④填料抗污堵性能強，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，通量淘汰，填料費用也增長許多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會孕育產(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)整填料的型號和規(guī)格的表現(xiàn)要領(lǐng)許多，國內(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，通量淘汰，填料費用也明顯增長。選用時應(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。計劃時應(yīng)機動掌握，根據(jù)技能經(jīng)濟統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(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，陶瓷填料代價自制，具有很好的外貌潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其缺點。在氣體汲取、氣體洗滌、液體萃取等進程中應(yīng)用較為廣泛。

2：金屬填料：金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時緊張思量腐化問題。碳鋼填料造價低，且具有良好的外貌潤濕性能，對付無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，一樣平常能耐除Cl– 以外常見物系的腐化，但其造價較高，且外貌潤濕性能較差，在某些特別場所（如極低噴淋密度下的減壓精餾進程），需對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)制成的填料造價很高，一樣平常只在某些腐化性極強的物系下利用。　　

一樣平常來說，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，可耐一樣平常的無機酸、堿和有機溶劑的腐化。其耐溫性良好，可長期在100°C以下利用！　　

塑料填料質(zhì)輕、價廉，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，微生物會在填料的表面進行累積，以增大與污水的表面接觸，對污水進行降解處理。

填料也稱作填充劑、增量劑。某些填料同時又是體質(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)等微細無機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度的填料，如長纖維和晶須等常專稱增強材料，炭黑稱補強填充劑。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，選擇填料時還應(yīng)考慮其機械強度、來源、制造及價格等因素。

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導(dǎo)致樹脂出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，影響聚氨酯樹脂的物性。

為了能夠加快填料潤濕速度，同時降低體系黏度或者在聚氨酯樹脂中添加更多的填料，有時需預(yù)先在樹脂中添加潤、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。

填料的作用機理：填料作為添加劑，主要是通過它占據(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)的分子鏈運動受到限制，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光性等；

②樹脂粘度有效的調(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度及壓縮強度，但不能提高拉伸強度；

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)品在市場上的競爭能力。

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)氧樹脂液體中，作為環(huán)氧地坪漆其中的組份，以改變環(huán)氧樹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方面:

1 降低成本，抑制反應(yīng)熱，絢麗顏色。

2 延長樹脂混合物的適用期。

3 降低樹脂固化物的收縮性。

4 改善樹脂固化物的耐熱性。

5 降低樹脂固化物的熱膨脹系數(shù)，降低樹脂固化物的吸水性，改善固化物的耐老化性及耐化學(xué)品性。

6 提高樹脂固化物的抗壓強度，但抗拉強度及抗沖韌性會降低。

7 改善樹脂固化物的耐電弧性及提高其它電性能。

8 改善樹脂固化物的耐磨損性。

填料選用準則

對于某種特殊應(yīng)用，填料填料的至佳標準是根據(jù)復(fù)合材料所期望達到的性能而定，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、無催化活性和低的吸附性。

2、填料必須與基材能夠相容，無腐蝕性。

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。

一般來說，微細的粉末填料或改性的微細填料，以及纖維狀、片狀填料，少量使用可提高其整體性能，例如對彈性聚合物(如橡膠、聚氨酯彈性體)有一定的補強作用，增加模量、強度、耐磨性、耐熱性，改善其尺寸穩(wěn)定性，對硬質(zhì)制品也能適當提高強度、耐老化性。但使用量過大則使得物性降低，并且填料摻量大時操作困難。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

是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆積在塔內(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

是對拉西環(huán)的改進，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(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

是對鮑爾環(huán)的改進，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，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，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。弧鞍填料的特點是表面全部敞開，不分內(nèi)外，液體在表面兩側(cè)均勻流動，表面利用率高，流道呈弧形，流動阻力小。其缺點是易發(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。矩鞍填料堆積時不會套疊，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)。國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場合，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（國外稱為Intalox）是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點而設(shè)計出的一種新型填料，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。球形填料的特點是球體為空心，可以允許氣體、液體從其內(nèi)部通過。由于球體結(jié)構(gòu)的對稱性，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)型獨特的新型填料開發(fā)出來，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、負荷大及防堵等場合。

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狀填料，波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種，組裝時相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯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、加強橫向混合的作用。波紋板片上軋成細小溝紋，可起到細分配板片上的液體、增強表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強度高，耐腐蝕性強，特別適用于大直徑塔及氣液負荷較大的場合。

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，并且價格便宜，應(yīng)用較為廣泛。

波紋填料的優(yōu)點是結(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，造價高。

脈沖填料

（3）脈沖填料

是由帶縮頸的中空棱柱形個體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴大，氣液兩相通過時產(chǎn)生強烈的湍動。在縮頸段，氣速高，湍動劇烈，從而強化傳質(zhì)。在擴大段，氣速減到至小，實現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴大的交替重復(fù)，實現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。

脈沖填料的特點是處理量大，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合。

四氟填料

聚四氟乙烯閥桿填料是以聚四氟乙烯細粉料為原料，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：

裝填方便快捷。裝填時一般不必拆卸閥門，只需將繩狀填料繞在閥桿上，推入填料函，上緊函蓋帽，填料即被壓成一個密實的整體。

密封性能優(yōu)異。膨脹聚四氟乙烯獨特的微觀結(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、磨損的舊閥門避免更換或修理。

使用壽命長。因它長期保持的柔軟塑性，使泄漏缺口隨時被填塞，還因它不被腐蝕，不會老化，可保長期使用。

閥門開閉靈活輕便。因為聚四氟乙烯具有較低的摩擦系數(shù)和優(yōu)異的自潤滑性。

不污染管道中的流體。因為它潔白干凈，不會因腐蝕老化而脫落，使它特別適用于醫(yī)藥、精細化工、食品等行業(yè)。

規(guī)格通用性好，減少填料儲存量，節(jié)約開支。只需備置幾種粗細規(guī)格的閥桿填料，就能滿足大多數(shù)閥門之需求。一般選用能用手嵌入的大號這種填料，但較細的該種填料，也可用于大規(guī)格的閥門中，壓緊后，也會塑變成型，得到密實的封填體。

塑性填料

塑性填料是經(jīng)模具壓制成型的填料，使用時不需要像編結(jié)填料那樣切斷后盤成環(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，由于填料沒有固定尺寸，填料裝填不當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、軸有振動時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密封。如加人固體潤滑劑，則可以保證良好的自潤滑性能，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)運動的軸封和閥桿的密封，無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滑劑不足，使用過程中需添加潤滑劑。

各種填料的不斷涌現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，給化工裝置生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。而單體填料僅僅是完成一定的傳質(zhì)傳熱過程的填料床層系統(tǒng)的一個傳熱傳質(zhì)單元，所以說填料的選擇不是孤立的，而是需要結(jié)合物系的特點、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填料的選擇起著重要作用，甚至是決定性作用。現(xiàn)在來說說對于特定的傳熱傳質(zhì)過程，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所，直接關(guān)系到傳質(zhì)傳熱的效率，對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度和對氣液均勻分布、接觸的程度。也正因為如此，才會出現(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表示，等理論板高度越低說明這種填料的傳質(zhì)傳熱性能越好。當然，研究文獻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)合實際物系的具體情況，通過已有工程應(yīng)用的實踐經(jīng)驗進行必要的調(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，是氣體和液體流動的通道，對于同一類型的填料，空隙率越高流通能力越大。當然，不同形式和結(jié)構(gòu)的填料，空隙率對填料的流通能力的作用也是不相同的。對于特定的傳熱傳質(zhì)過程，填料的流通能力通常采用能力因子或液泛點來表示，工程設(shè)計中通常采用液泛點或至大能力因子的70%～80%作為設(shè)計點來決定填料床層的直徑。

3、氣體通過填料的動力損失——填料床層的壓力降

氣體通過填料床層必然會產(chǎn)生流動的壓力損失，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，常會遇到物系中含有固體顆粒、機械雜質(zhì)油泥等，這就要求填料的抗堵塞能力強。一般來講，空隙率大的填料較空隙率小的填料抗堵塞能力強，散堆填料較規(guī)整填料抗堵塞能力強，格柵類填料抗堵塞能力強。

5、填料的抗結(jié)焦能力

工程應(yīng)用實踐表明，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：

a．具有較高的空隙率；

b．填料強度高，安裝、檢修、生產(chǎn)操作波動等非正常過程不易造成變形而改變填料層的不均勻性和密實程度；

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；

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，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)備投資會增加，也會由于床層過高造成床層內(nèi)部填料表面潤濕不夠，而增加床層的結(jié)焦傾向。為解決這一問題，工程上多采用復(fù)合填料床層。

通過對實際發(fā)生的填料床層結(jié)焦現(xiàn)象進行分析，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。說明要防止填料床層結(jié)焦，充分潤濕填料、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如結(jié)焦傾向、堵塞傾向、腐蝕性等也是填料選擇時必須統(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，并且當水流通過填料層時可產(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，具有較強的重新布水、布氣能力。對于鼓風(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（可達到130m2/m3)，為微生物的生長提供了充足的空間。具有傳質(zhì)效率高、節(jié)能、不易堵塞、耐腐蝕、耐老化等特點。

組合填料

組合填料集中了軟性及半軟性的結(jié)構(gòu)特點，填料單元中間是一個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，克服了半軟性填料難掛膜的缺點，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。彈性絲表面帶有細小毛刺，用以增加比表面積。安裝時，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，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，曝氣時每根絲不斷顫動，因此填料空隙可變，不結(jié)團、不堵塞，生物膜易于更新。目前較多應(yīng)用在難降解有機物處理過程中的水解酸化段，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）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 

在球中部沿整個周長有一道加固環(huán)，環(huán)的上、下各有十二片球瓣，球瓣開孔成網(wǎng)片狀或不開孔，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，軸桿上有兩個塑料扣，每個扣上固定有6束醛化維綸絲，纖維絲在水體中能隨水流自由擺動；后者是以聚乙烯為原料拉成薄扁絲后呈刨花狀成團填入殼體。網(wǎng)格孔大小適中，既有一定的機械強度，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、不會產(chǎn)生污泥膨脹、對廢水的水質(zhì)水量的變動具有較好的適應(yīng)能力、運行管理簡單的特點。生物膜是指所有通過一定媒介附著、固定的生物活性體和物質(zhì)。在生物膜附若、固定過程中都需要某種媒介來承擔(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所，是生物膜的載體.同時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)為無機的陶粒或石英砂，纖維球填料等。這類填料的主要特點是表面粗糙、易于附著生物、截留懸浮污染物的能力強，缺點是阻力大、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)簡單，價格低廉，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)點是結(jié)構(gòu)簡單、孔隙率高、質(zhì)輕但強度高、防腐性能好、衰老生物易于脫落等。主要的缺點是生物在填料表面的生長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方面：

填料的主耍作用是容納附著微生物，是微生物生長的載休，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。一般來說填料比表面積越大，附著的微生物量越多，可承受的有機負荷也相對較高。

填料是反應(yīng)器中生物膜與廢水接觸的場所，而且對水流有強制性的紊動作用，使水流能夠重新分布，改變其流動方向，從而使水流在反應(yīng)器橫截面卜分布更為均勻。同時，水流在填料內(nèi)部形成交叉流動混合，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，從而強化了微生物、有機體和溶解氧三者之間的傳質(zhì)。

填料對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，填料對懸浮物的截留作用是通過對污水中懸浮物的攔截、沉淀、慣性、擴散、水動力等諸多因素來實現(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行控制，故選擇合適的填料對生物膜反應(yīng)器非常重要。先前國內(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)濟因素。

目前國內(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。其相對密度影響處理構(gòu)筑物的建設(shè)費用及能耗，若相對密度越大，則需要更多的提升動力，同時也因過強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)定過程。增加填料與微生物接觸的有效面積可以保護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。