Непрекъснати вакуумни филтри. Вакуум филтри: видове, дизайн, принцип на работа, области на приложение Рамкови и камерни филтри

За филтриране под вакуум най-често се използват фунии на Бюхнер и Шот.

Особеното му е, че вътре има чиния, която прилича на гевгир - с дупки. Върху тази плоча трябва да се постави филтърна хартия. Купата на фунията е с цилиндрична форма.

За филтриране под вакуум в гумена запушалка се поставя фуния на Бюхнер, която затваря приемния съд. Приемният съд от своя страна е свързан с водоструйна помпа или вакуумна линия. При използване на водоструйна помпа, която може внезапно да се изключи (водата е изчезнала), се препоръчва да се постави междинен съд между приемната колба и водоструйната помпа. Този съд ще предпази приемника от засмукване, когато помпата спре.

Лабораторна фуния на Бюхнер е изработена от порцелан и остъклена от всички страни, с изключение на горния ръб. Порцеланът е топлоустойчив и химически устойчив, издръжлив материал, така че фунията е подходяща за филтриране на химически агресивни течности (с изключение на флуороводородна киселина), горещи разтвори и стопилки с температури до +600 °C.

Индустрията произвежда фунии с различни диаметри. В руската класификация фуниите на Бюхнер се отличават по брой (от едно до шест), колкото по-голям е броят, толкова по-голям е диаметърът на фунията (от 65 до 215 mm). Съответно фуния с по-голям номер е по-висока, има повече дупки и самите дупки се увеличават от 1,25 мм на 3 мм.

Скоростта на филтриране зависи както от степента на разреждане на въздуха, така и от диаметъра на фунията - колкото по-голям е той, толкова по-бързо става филтрирането.

Неговата особеност е, че вътре е запоена пореста филтърна плоча, изработена от синтеровани стъклени чипове. Този тип фуния не изисква допълнителен хартиен филтър, което драстично разширява списъка от вещества, които могат да бъдат филтрирани през нея. Например, може да се използва за почистване на киселини и алкали, които разтварят хартията от механични примеси.

Лабораторната фуния на Шот, подобно на фунията на Бюхнер, е особено търсена за филтриране при ниско налягане. Изработен е от устойчиво и топлоустойчиво стъкло, най-често боросиликатно, закалено.

Структурно фуниите на Шот се разделят на:
- без смилане, с купа под формата на конус;
- без смилане с купа под формата на цилиндър;
- с шлифован участък на дренажната тръба;
- с мелница и изход на дренажната тръба (към изхода е свързана водоструйна помпа или вакуумна линия).

Фунии без смилане се вкарват в приемния съд през гумена запушалка. За филтриране при понижено налягане използвайте приемен съд с изход, Бунзенова колба е отлична за това.

Фуниите на Шот се класифицират по брой. Колкото по-голямо е числото, толкова повече Във филтъра има дупки и то по-малки. Руският GOST предвижда индикация за порьозността на филтъра, например POR 1.6 означава, че максималният размер на порите е 1,6 микрона. Според европейската класификация порьозността на подобна фуния се обозначава с S4.

Скоростта на филтриране зависи от порьозността на филтъра, диаметъра на фунията и нивото на вакуум в приемния съд.

Фуниите на Бюхнер и Шот се почистват химически.

В нашия магазин можете да закупите фунии на Бюхнер и Шот с различни диаметри, бунзенови колби, различни лабораторни съдове, запушалки. Цялата гама има достъпни цени, а опитни мениджъри ще ви помогнат да направите избора.

Състои се от седем операции:

потапяне в суспензия с образуване на утайка и отстраняване на филтрата;
изтегляне на въздух през утайката и отстраняване на останалия филтрат;
измиване на утайки;
изтегляне на въздух през утайката и отстраняване на останалата промивна течност;
отделяне на утайка и нейното разхлабване;
отстраняване на утайки;
регенериране на филтърна тъкан.

В първите четири етапа клетките са свързани към вакуумна линия, в последните три са свързани към линия за сгъстен въздух.

По време на прочистването тънка спираловидна тел притиска филтърната тъкан към повърхността на барабана, за да я предпази от разтягане. В някои случаи могат да се появят пукнатини в утайката. Това ще доведе до напукване на слоя и нарушаване на вакуума поради факта, че въздухът ще тече през пукнатините. В такива случаи пукнатините се изглаждат с покриваща лента, която се движи по повърхността на утайката.

Използват се различни методи за отстраняване на утайката в зависимост от нейната структура и дебелина:

дебелината на слоя е 8-10 mm - утайката се отстранява с широк нож, който се монтира по протежение на генератора на барабана на определено разстояние от повърхността му;
слой 2-4 mm - отстранен с помощта на безкрайни тънки корди, които са разположени успоредно на разстояние 6-25 mm един от друг и се движат по затворен път, обикаляйки опъващите и водещите ролки; кордите се отделят от филтърната тъкан заедно с утайката;
слой от около 2 мм се отстранява с гумена ролка, която се върти в обратна посока спрямо барабана; слоят, отложен върху ролката, се отстранява с нож;
слой около 1 мм - за отстраняване на утайката се използва методът на низходящ плат, при който филтърната тъкан преминава по същия начин като безкрайните корди: от повърхността на барабана се подава към изпускателна ролка за отстраняване на утайката с нож, след което преминава през перилна ролка и след това се връща в барабана.

При отделяне на фини суспензии порите на филтърния материал бързо се запушват. Поради тази причина вместо филтърна тъкан се използва наносна гранулирана преграда с дебелина 50-75 mm. Материалът за него често са зърна диатомит. Процесът на филтриране е както следва: гъста суспензия от гранулиран материал се подава в коритото, демонтируемото устройство се изключва и филтърът се пуска за 30-60 минути. През това време се натрупва утайка с необходимата дебелина. След това суспензията се подава в коритото за филтриране. В процеса на отделяне на суспензията, алувиалният слой с отложената върху него утайка постепенно се отрязва с нож. Ножът се движи много бавно и се премества около 0,01-0,05 мм с един оборот на барабана. Тъй като алувиалният слой изтънява, той се регенерира.

Работната повърхност на вакуумните филтри с барабанни клетки е до 50 m². Диаметърът на барабана е 1-4 м, дължината - 0,2-5 м. Барабанът се върти със скорост 0,1-3 об / мин. За задвижване на барабана се използва електродвигател с мощност 0,1-4,5 kW. Филтърните материали се избират в зависимост от вида на окачването.

Практическо занятие No19

Филтриране при нормално налягане през обикновен хартиен филтър

Формиране на нови понятия и методи на действие.
Въпроси:

1. Обща информация за филтрирането. Хартиени филтри.

2. Правила за филтриране.

3. Промиване на седименти.

4. Филтриране под вакуум.

Обща информация за филтрирането. Хартиени филтри

Филтрирането е процес на отделяне на съдържащите се в него твърди частици от течност с помощта на филтърна преграда. Отделената при филтрирането течност се нарича филтрат. Има различни филтриращи материали и методи за филтриране.

Хартиени филтри.Най-често използваният филтриращ материал в лабораторията е филтърна хартия. INЗа разлика от обикновената хартия, тя е изработена от по-чист материал и не е лепена. Филтърната хартия се предлага в обикновена и безпепелна версия. При изгаряне на филтри от безпепелна хартия се получава малко количество пепел - приблизително 0,0001-0,0002 g при изгаряне на един средно голям филтър. Точно количество пепел. Количеството, получено при изгаряне на такива филтри, е посочено на фабричния етикет на всяка опаковка. Безпепелната хартия се използва за прецизна аналитична работа, включваща изгаряне на утайка заедно с филтър. Във всички останали случаи се използва обикновена филтърна хартия. Освен това безпепелните филтри се различават един от друг по отношение на плътността. Филтрите с най-малка плътност са увити в черна лента - оттам и името "черна лента". Те са предназначени за отделяне на желатинови отлагания като метални хидроксиди. Филтрите със средна плътност са обвити в бяла лента („бяла лента“) и са предназначени да отстраняват повечето утайки. Най-плътните филтри са увити в синя лента („синя лента“) - те се използват за отделяне на финозърнести утайки, тъй като филтрирането през тях е бавно. Обикновено методологията за определено количествено определяне показва каква плътност на филтъра трябва да бъде избрана.

Филтърната хартия се използва за направата на прости и нагънати филтри. Прост филтър използва се в случаите, когато отделената утайка е необходима за по-нататъшна работа. Размерът на филтъра се определя от размера на утайката, а не от обема на филтрираната течност. Утайката трябва да заема около 1/3 от филтъра и в никакъв случай повече от половината.

Прост филтър се прави по следния начин. Парче филтърна хартия се прегъва на четири и краищата се заоблят с ножица. Безпепелните филтри не е необходимо да бъдат заоблени, тъй като се произвеждат под формата на кръгове с определен диаметър. Филтърът се разгъва, за да не се сгъва само наполовина и отново се огъва в центъра, така че двете половини на предишната линия на сгъване да не съвпадат напълно една с друга. сприятел. Ъгълът, под който филтърът трябва да бъде огънат. Намира се емпирично, зависи от ъгъла на фунията, който рядко е точно 60°.

Сгъване на филтъра. От него се откъсва външният ъгъл, за да може при намокряне да се притисне към стените на фунията. След това го огъват от филтъра и го вкарват във фунията. Плисе филтър се използва само в случаите, когато отделената утайка не е необходима за по-нататъшна работа, например при прекристализация на реактиви и приготвяне на различни разтвори. Филтриращата повърхност на нагънатия филтър е по-голяма от обикновения, така че филтрирането през него е по-бързо. В този случай размерът на филтъра се определя от количеството филтрирана течност, а не от размера на утайката. Сгънатият филтър първо се прави като обикновен, след което, след като се изправи след заобляне на ръбовете, филтърът, сгънат наполовина, се сгъва като акордеон, така че всяко парче да е приблизително равно на 1/6 или 1/3 от четвърт от филтъра.

Правила за филтриране.

За филтриране при стайна температура и нормално атмосферно налягане се използват стъклени фунии. Фунията се вкарва в пръстена на статива и под нея се поставя чаша за филтрата. Чучурът на фунията трябва да се простира леко в чашата и да докосва стената й. Краят на тръбата трябва да е на достатъчна височина от дъното на чашата, така че когато чашата е пълна с филтрат, тръбата на фунията да не е потопена в течността.

Във фунията се поставя филтър с такъв диаметър, че ръбовете му да са на 0,5-1,0 см под ръбовете на фунията, след което филтърът се навлажнява с вода от бутилката за измиване и се притиска плътно към стените на фунията с пръст. Ако сега налеете вода върху филтъра, тя трябва да запълни цялата тръба на фунията. Ако това не се случи, затворете края на фунията с пръст и напълнете фунията с вода. Внимателно преместете филтъра от стъклото на едно място, оставете въздуха да се издигне нагоре и натиснете филтъра плътно към стъклото отново. Тръбата на фунията се пълни с вода и колоната течност в тръбата със своята маса предизвиква известно засмукване на филтрата и по този начин ускорява филтрирането.

Ако филтратът се събира в колби (конични или с плоско дъно), фунията не трябва да се поставя директно в гърлото на колбата. На гърлото на колбата се поставя порцеланов или телеен триъгълник и в него се вкарва фуния. Можете да поставите лист хартия, сгънат няколко пъти, между фунията и гърлото на колбата. Когато се филтрира в колба, рядко е възможно да се поддържа колона от течност в тръбата на фунията до края на филтрирането, така че филтрирането протича по-бавно.

Когато фунията с филтъра е напълно подготвена, поставете фунията в пръстена на статива и поставете чиста чаша или колба под нея, както е описано по-горе.

Чашата с филтрираната течност се взема с дясната ръка и се повдига леко над фунията. Стъклена пръчка. Който служи за смесване по време на утаяване, внимателно се отстранява от чашата, така че нито една капка течност да не падне върху масата. Дръжте пръчката с лявата си ръка вертикално над фунията, като се опитвате да държите долния край на пръчката близо до филтъра. Но той не го докосна, за да не го разкъса. За да предотвратите счупване, ако пръчката случайно докосне филтъра, трябва да държите пръчката от страната на филтъра, където е сгъната на три. Чашата се придвижва към пръчката, така че той да я докосне с носа си, и внимателно я накланя. Течността трябва да се стича по клечката, без да се пръска. Течността се излива върху филтъра, докато. Докато нивото на течността е на 0,5 см от ръбовете на хартията.

Когато прехвърляте течност към филтъра, опитайте се да не разбърквате утайката на дъното на чашата. Ако течността преминава свободно през филтъра, тогава разтворът трябва да се излива непрекъснато. Ако течността преминава през филтъра бавно, след като излеете течността върху филтъра, извадете последната капка от чучура върху пръчка, поставете пръчката в чаша и я поставете на масата. Когато по-голямата част от течността премине през филтъра, добавете нова порция.

След като по-голямата част от течността е източена от утайката върху филтъра, започнете да измивате утайката.

При филтриране през нагънати филтри тръбата на фунията не се пълни с вода и филтърът не трябва да се намокря с вода. Въпреки това, когато филтрирате, трябва да следвате всички правила, описани по-горе.

Гореща филтрация.Понякога става необходимо да се филтрира, без да се оставя разтворът да се охлади. В такива случаи се използват горещи филтърни фунии. Обикновено това е керамична фуния с електрически нагревател като електрическа печка или метална фуния, нагрявана с пара или гореща вода. Във фунията на горещия филтър се поставя стъклена фуния, в която се поставя хартиен филтър. След това се извършва филтриране, като се спазват всички горни правила.

Измиване чрез декантиране.При измиване чрез декантиране със струя промивна течност от шайбата, полепналите по тях частици от утайката се отмиват от стените на чашата, утайката се разклаща, разбърква се с пръчка и се оставя да се утаи. Количеството промивна течност зависи от размера на утайката и нейните свойства, но в никакъв случай не се препоръчва да се излива голямо количество промивна течност наведнъж. Когато течността стане прозрачна, тя се прехвърля във филтъра, в чашата се налива нова порция от миещата течност и целият процес се повтаря 3-4 пъти.

Прехвърляне на утайката във филтъра.За да прехвърлите утайката във филтъра, изсипете промиваща течност в чаша, разклатете утайката и, без да я оставяте да се отцеди, я изсипете заедно с утайката върху филтъра, докато почти цялата утайка остане върху филтъра. Тази операция трябва да се извърши особено внимателно и трябва да се внимава филтърът да не се напълни до ръба, в противен случай утайката ще бъде засмукана във филтъра и ще попадне във филтрата.

Частиците от утайка, останали на дъното на чашата, се отстраняват по следния начин. Извадете стъклената пръчка от чашата и я поставете върху чашата, така че да стърчи навън при чучура с 3-4 см. След това вземете чашата в лявата си ръка, като притиснете пръчката към нея с левия си показалец и наклонете чашата върху фунията, така че течността да се отцеди, Непръскане. Вземете бутилката за миене в дясната си ръка и насочете струя течност за миене върху стените и дъното на чашата, отмивайки частиците от утайка върху филтъра. В този случай трябва внимателно да се уверите, че течността за измиване не достига до краищата на филтъра. При извършване на качествен анализ тук може да завърши прехвърлянето на утайката към филтъра. При количествен анализ е необходимо да се отстранят и най-малките частици утайка.

За да направите това, вземете парче безпепелен филтър, спуснете го в чаша и с помощта на стъклена пръчка старателно избършете стените и дъното на чашата с това парче, като предварително сте ги навлажнили с миещата течност. Това парче от безпепелния филтър се прехвърля във филтъра, разположен във фунията, след което те вземат друго мокро парче от безпепелния филтър, избърсват стъклената пръчка с него и спускат това парче също върху филтъра. След това стъклото и стъклената пръчка се оглеждат внимателно на светлина. Ако се открият частици от утайка, операцията с парче филтър се повтаря.

Измиване на утайката върху филтъра.След като прехвърлят цялата утайка във филтъра, те започват да я измиват върху филтъра. Вместо чаша с филтрат, поставете чиста празна чаша под фунията. Насочете струя от миещата течност към фунията, като я обикаляте около краищата на филтъра. Обхождайки ръба на филтъра 2-3 пъти, внимателно измийте тънкия слой утайка, покриваща горната част на филтъра. Когато филтърът се напълни приблизително наполовина, спрете измиването и оставете течността да се отцеди напълно.

При измиване на утайката трябва да се спазват следните правила: никога не насочвайте струята от измиващата течност в средата на филтъра; измийте особено внимателно краищата на филтъра; Не изливайте следващата порция течност за измиване, без да оставите предишната част да се отцеди напълно. Операцията по измиване на филтъра се повтаря 8-10 пъти, след което утайката се проверява за пълнота на измиване. За да направите това, внимателно извадете фунията от пръстена, измийте тръбата на фунията с малко количество вода и съберете 1-2 ml вода за измиване в епруветка. Към съдържанието на епруветката се добавя подходящ реагент, който произвежда утайка или оцветяване с тези примеси, от които се отмива утайката. Ако се образува утайка или се появи цвят, повторете измиването 2-3 пъти и отново проверете утайката за пълнота на измиване.

Филтриране под вакуум.

В лабораториите се използва вакуумна филтрация, т.нар засмукване. Изсмукването се използва за ускоряване на филтрирането и по-пълно освобождаване на утайката от филтрата. За да направите това, първо прикрепете предпазна колба към водоструйната помпа, а след това Бунзенова колба.

Можете да поставите трипътен спирателен кран между предпазната колба и Бунзенова колба. Това ще позволи на налягането в системата да се изравни с атмосферното налягане в края на филтрирането и по този начин ще предотврати преноса на вода, когато водоструйната помпа е изключена. Фуния на Бюхнер или филтърни тигели (така наречените филтри на Шот или тигели на Гуч) се поставят в колбата на Бунзен.

фунии на Бюхнер- Това са порцеланови фунии с мрежесто дъно, различни по диаметър и височина на страните. Фунията на Бюхнер се избира според количеството на утайката. Фунията на Бюхнер се вкарва в гумата

запушалка, съответстваща на Бунзенова колба. Поставете един или два кръга филтърна хартия върху мрежестото дъно във фунията. Диаметърът на филтъра трябва да е точно равен на диаметъра на дъното на фунията или 2-3 мм по-малко. Ако филтърът е по-голям от дъното на фунията, той се отрязва (в никакъв случай краищата не трябва да се огъват).

Продуктът обикновено се филтрира през фуния на Бюхнер след пречистване чрез прекристализация, както и по време на неорганичен или органичен синтез.

Филтри на Шотизползва се при гравиметричен анализ, когато утайката не може да се калцинира, а може само да се изсуши. Тези филтри представляват стъклен тигел с поресто дъно (четири вида порьозност). Филтърът на Шот се вкарва, като фуния на Бюхнер, в гумена запушалка, съответстваща на колба на Бунзен.

Преди да започнете да филтрирате, включете водоструйната помпа, налейте малко дестилирана вода от изплакването върху филтъра и натиснете краищата на филтъра към дъното на фунията. Когато помпата работи, не трябва да има свистене, което показва разхлабен филтър. Когато филтрирате през фуния на Бюхнер, следвайте всички правила за филтриране, описани по-горе. Трябва да се внимава утайката да не препълни фунията. Филтратът, събран в Бунзенова колба, в никакъв случай не трябва да достига до удължителя, свързващ колбата с предпазната бутилка. Ако се е натрупал много филтрат, тогава филтрирането трябва да се спре, колбата на Бунзен да се изпразни и едва след това да се възобнови работата. Понякога, поради промяна на налягането на водата във водопровода, водата се прехвърля от водоструйната помпа към предпазната бутилка. В този случай изключете цялата система от водоструйната помпа, излейте водата и свържете отново Бунзенова колба към помпата.

За да спрете филтрирането, внимателно извадете Бунзенова колба от предпазната колба и след това изключете водоструйната помпа. Ако водоструйната помпа се изключи незабавно, водата може да се прехвърли не само в предпазната колба, но и в Бунзенова колба. Когато във фунията се събере достатъчно количество утайка, тя се притиска с предварително чиста стъклена запушалка, дъното на бутилка или чаша. След завършване на филтрирането и изключване на водоструйната помпа, извадете фунията от колбата, обърнете я върху парче филтърна хартия или някакъв подготвен съд и внимателно почукайте по стените на фунията, така че утайката да падне от нея.

В някои случаи филтриране през азбестови филтри, които са азбестови влакна, обработени и изсушени при определени условия. Азбестовите филтри се поставят в тигли Gooch (порцеланови или платинени тигли с мрежесто дъно), които се поставят в колба на Бунзен и се филтрират в съответствие с всички правила за филтриране под вакуум.

Домашна работа:

Филтриране е процес или метод за разделяне на твърдата и течната фази на пулпа с помощта на пореста преграда под въздействието на разлика в налягането, създадена от разреждане на въздуха или свръхналягане. Течната фаза преминава през порите на преградата и се събира под формата на филтрат, а твърдата фаза се задържа на повърхността под формата на утайка - торта. Границата на обезводняване зависи от свойствата и размера на филтрирания материал, както и от метода на филтриране. Терминът филтрация, често използван, се отнася до естественото движение на течност през пореста среда при естествени условия.

Връзката между разликата в налягането (пад на налягането) и скоростта на филтриране v се изразява чрез уравнението на Дарси

Където K е емпиричният коефициент на филтъра; p е разликата в налягането (спад на налягането) вътре във филтърния слой; h е дебелината на филтърния слой; i е градиентът на налягането, т.е. спад на налягането за единица дължина на пътя на филтриране (i = p/h).

Целта на филтрирането е да се получи изключително дехидратирана твърда фаза под формата на утайка върху филтърната преграда и чиста течна фаза - филтратът зад преградата. В началния период на процеса, с чиста преграда (тъкан), когато скоростта на филтриране е максимална, тъй като съпротивлението на преградата е ниско, твърдите частици навлизат във филтрата. Но много скоро големи частици се задържат на входа на капилярите, образувайки клъстери, в чиято дъговидна част се утаяват и фини частици. Тъй като седиментният слой расте, устойчивостта на утайката и тъканта се увеличава, скоростта на филтриране при постоянна разлика в налягането намалява и филтратът става по-чист, тъй като течността се филтрира през капиляри в дебелината на утайката, преди да се приближи до тъканта. Тъй като фините твърди частици се задържат в утайката, могат да се използват филтърни тъкани с пори, по-големи от средния размер на частиците.
Съгласно GOST 5748-79, според способността за филтруване, суспензиите (пулпите) се разделят на лесно филтрируеми, чиято скорост на филтриране надвишава 1500 l / (m 2 h), и трудно филтрируеми, със скорост на филтриране не повече от 300 l/(m 2 h).

В промишлени условия процесът на филтриране включва самите операции по филтриране (изсмукване или изстискване на течност и събиране на утайка), уплътняване, изсушаване и издухване на утайката, а понякога и измиване на утайката.

Ефективността на филтрите се оценява чрез тяхната специфична производителност на единица филтърна повърхност въз основа на сухата утайка или обема на филтрата.

Ефективността на филтъра зависи от много технологични и конструктивни параметри: гранулометричен състав на твърдата фаза на целулозата, съдържание на твърдо вещество в захранването, вакуум или налягане, продължителност на цикъла на филтриране (скорост на въртене на филтърните елементи - дискове, барабан), интензивност на пулпа смесване във филтърната баня, вискозитет на пулпа, устойчивост на утайка и филтърна мембрана.

Филтриращо оборудване

В чуждестранната практика се използва крайната операция - филтриране на промита червена кал, за да се намали разходът на вода за промиване на калта и за нейното по-нататъшно обезвреждане. За тези цели ефективно се използват дискови филтри и барабанни вакуумни филтри.
Дисковите вакуумни филтри се използват за филтриране на алуминиев хидроксид, получен в резултат на разлагането на алуминатен разтвор и пулпа от семена. Структурата на филтъра е показана на фигурата по-долу.

Дисков вакуум филтър

А — общ изглед: 1 — кух вал; 2 - разпределителна шайба; 3 - зона за отстраняване на утайката и регенерация на тъканите; 4 - сектор; 5 - бъркалка с махало;
6 — филтърна вана; 7 — преливна кутия; 8—зона на натрупване на утайки; 9 — зона за сушене;
b — принципна схема на работа и разпределение на зоните: 1 — филтърна вана;
2 — праг на преливане; 3 — филтърни дискове; 4 - сектори; 5 - разпределителна глава; 6 — джобове за баня за разтоварване на утайки; I-IV - съответно зони на филтрация, сушене, отстраняване на утайки, регенерация на филтърна тъкан; P - междинни зони

Отстраняване на утайка. Дисков вакуум филтър

Дисков вакуум филтър

Принципът на дисковия вакуум филтър

1 - вал; 2 - диск; 3 - баня (корито); 4 - нож; 5 - разпределителна глава; 6 - сектор; 7 - рамков миксер; 8 - изпускателен клапан

На хоризонтално разположен дванадесетканален въртящ се вал 1 на филтъра са монтирани дискове 2, частично потопени в корито 3 с филтрираната суспензия. Всеки диск от своя страна се състои от дванадесет сектора 6, изолирани един от друг с перфорирани стени, покрити с филтърна тъкан. Вътрешните кухини на секторите са свързани с каналите на вала, към краищата на които от работната повърхност е притисната разпределителната глава 5. Разпределителната глава има няколко камери, разположени около обиколката и разделени от прегради. Камерите са свързани чрез комуникации с вакуумна помпа и въздуходувка. За поддържане на твърдата фаза на суспензията в суспензията в коритото под дисковете има рамков миксер 7, чието люлеене се предава от задвижване. За да завъртите вала с дискове, има друго задвижване, което ви позволява плавно да променяте броя на оборотите на вала. Коритото има преливен улей, който служи за поддържане на постоянно ниво на окачване. Филтърът е снабден с продухващ клапан за отделяне на утайката от секторите.

Когато валът се върти, всички сектори на диска комуникират последователно с камерите на разпределителната глава. В зоната за филтриране филтратът навлиза през тъканта в кухината на секторите и след това през каналите на вала и горната камера, комуникираща с вакуума, се отстранява от филтъра към смесителя. Твърдата фаза се задържа на повърхността на тъканта, образувайки слой от утайка; в зоната за сушене течността се изсмуква от утайката и се отстранява от филтъра през определен фитинг. В зоната на продухване към секторите се подава сгъстен въздух. За отстраняване на утайката се използват ножове 4. Отстранената от дисковете утайка се подава в бункер и се изпраща за репулпация. Суспензията се подава във ваната непрекъснато от декомпозитори. Аварийното отводняване се извършва през изпускателен кран 8. За да се предотврати изтичането на хидратната каша от коритото, на изходните точки на миксера е разположено уплътнение, а за по-добра работа се използва хидравлично уплътнение. Към краищата на вала са прикрепени разпределителни глави с макари. Секторите са изработени от метална мрежа и покрити с филтърна тъкан, която е зашита под формата на клиновидни ръкави с найлонови нишки. Втулката се закрепва към сектора от страната на разклонителя с метална тел, а откъм широката страна - с найлонови нишки.

Барабанен вакуум филтър

Барабанният вакуумен филтър с външна филтрираща повърхност е хоризонтален клетъчен барабан, долната част на който е потопена във вана за целулоза, въртяща се в лагери, фиксирани към ваната. Клетките, разделящи повърхността на барабана на отделни секции, са покрити с филтърна тъкан върху перфорирани листове. Филтърната тъкан се закрепва чрез задвижване на нишките в жлебовете между клетките и навиване с мека тел около обиколката на барабана. Устройството за навиване на тел е разположено от дългата страна на ваната. Във ваната е монтирана люлееща се (махало) бъркалка, за да се предотврати утаяването на твърди частици от пулпа. В една от крайните стени на ваната има преливен прозорец, през който се отстранява излишната каша. Отдолу има люкове за изпускане на пулпа при спиране. Разпределителната глава е в съседство с кухата шийка на вала на барабана. Всяка клетка на барабана е свързана с тръба, преминаваща в куха стойка към различни кухини на разпределителната глава, чийто принцип е същият като този на дисковия филтър.

Барабанен вакуум филтър с низходяща лопатка

1 - промивна тръба; 2 - вакуумни тръби; 3 - торта; 4 - филтърна тъкан; 5 - нож за рязане на торта от филтърната тъкан.

Едно завъртане на барабана завършва пълен цикъл на филтриране. Всяка клетка на барабана, след като бъде потопена в пулпата през прозореца на цапфата, се комбинира с кухината на главата под вакуум, докато течността се изсмуква и върху тъканта се натрупва утайка. След като клетката напусне пулпата, вакуумът продължава - утайката се изсушава. Филтратът, освободен по време на събирането и изсушаването на утайката, се отстранява през вакуумния прозорец на главата. Когато прозорецът на тази клетка се комбинира с кухината на главата, която е под налягане, седиментът се издухва и тъканта се регенерира. За да помогнете за отстраняването на утайката, монтирайте нож по дългата страна на ваната.

Съществуват конструкции на барабанни вакуумни филтри с шнур или струна за изхвърляне на утайка (фиг. 1, а). Тялото на барабана е обвито с въжета, които вървят успоредно на барабана зад зоната за сушене и покриват вал, разположен успоредно на барабана. След това кабелите се връщат в барабана пред зоната за набиране. На мястото, където въжетата са огънати, се отделят слоеве от утайка.

Снимка 1

a - с кабелно отстраняване на утайка; b - с низходящо платно:
1 - барабан; 2 - шнур; 3 - водещ вал; 4 - филтърна тъкан; 5 - разтоварваща ролка

Като прототип на барабанни филтри с низходящ лист (GOST 5748-79E) послужиха барабанни филтри с кабелно изхвърляне на утайка. GOST 5748-79E предвижда барабанни вакуумни филтри с външна филтърна повърхност с различни размери, включително филтри с общо предназначение за суспензии, когато се разделят, дебелината на слоя утайка достига най-малко 5 mm по време на образуването му за не повече от 4 минути. Филтрите са разделени на типове BOU, BOK и BOR, съответно, според дизайна на барабана, изработен от въглеродна стомана, устойчива на корозия стомана и гумирана въглеродна стомана.

В случаите, когато филтрирането трябва да се извърши бързо и ако при нормални условия това създава затруднения, се използва филтриране под вакуум. Същността му се състои в това, че в приемника се създава понижено налягане, в резултат на което течността се филтрира под атмосферно налягане. Колкото по-голяма е разликата между атмосферното налягане и налягането в приемника, толкова по-бързо става филтрирането на истински разтвори на кристални вещества. Колоидите се филтрират под вакуум при специални условия.

За вакуумна филтрация сглобете инсталация, състояща се от порцеланова фуния на Бюхнер, колба на Бунзен, предпазна колба или предпазно устройство, поставено между колбата на Бунзен и вакуумна помпа.

След като намокрите филтърната хартия на фунията с вода, отворете водоструйната помпа и проверете дали филтърът е добре настроен. При добре разположени филтри се чува спокоен, шумен звук; Ако филтрите не са поставени плътно и изтича въздух, се чува свистене. Много е лесно да се разграничат тези два звука дори с малко умения. Ръбовете на свободно поставения филтър се притискат с пръст към мрежестата преграда, докато свирещият звук се замени със спокоен шум.

След това, без да се изключва помпата, течността за филтриране се излива във фунията (до половината от височината й). В колбата на Бунзен се създава вакуум и течността от фунията (под въздействието на атмосферното налягане) се влива в колбата. Периодично във фунията се добавят нови порции течност. Ако утайката е рохкава, тя се уплътнява с някаква плоска стъклена запушалка. Изсмукването продължава, докато течността спре да капе от края на фунията; след това изключете помпата, отстранете фунията и изтръскайте веществото в нея върху лист филтърна хартия заедно с филтъра и го изсушете. Филтърът се отделя от все още влажната утайка.

При работа с бунзенова колба водоструйната или маслената помпа могат да се изключват периодично, без това да повлияе на скоростта на филтъра. За да направите това, между колбата на Бунзен и предпазната колба на Wulff е свързан тройник, върху страничното удължение на който е поставена гумена тръба с винтова скоба; същата скоба е разположена на гумената тръба, свързваща тройника с Бунзенова колба. При започване на работа скобата на страничната тръба на тройника е напълно затворена. Когато се постигне необходимия вакуум в колбата, затворете напълно скобата между колбата и тройника; след това отворете скобата на страничната тръба на тройника и изключете помпата.

Ако запушалката за Бунзенова колба е добре подбрана, тогава вакуумът може да се поддържа дълго време. От време на време, в зависимост от скоростта на филтриране, колбата трябва да се свързва отново към помпата.

Вместо тройник можете да използвате трипътен кран или колба на Бунзен, за да се свържете с помпата с гумена тръба с дължина най-малко 15-20 см. Когато се постигне желаният вакуум, затегнете гумената тръба плътно с пръсти, извадете го от помпата и затворете отвора със стъклена пръчка. Периодично колбата се свързва с помпа, за да се създаде вакуум в нея.

Тази техника е особено препоръчителна при работа с бавно филтриращи течности, тъй като не е необходимо да се наблюдават помпите, има по-малко шум в лабораторията от тяхната работа и освен това се постига икономия на вода или енергия.

За да се предпази утайката от замърсяване и влиянието на въздуха, фунията на Бюхнер е покрита с парче гумена плоча (например от медицински ръкавици) или пластмасов филм (или друга подобна еластичност). Ръбовете на плочата се закрепват към фунията с помощта на гума или изолационна лента (фиг. 366).

При филтриране е много удобно да се използва вакуумна помпа на системата Komovsky. Това е малък уред, който се задвижва ръчно и дава много добър вакуум; той се прикрепя към бунзенова колба и ръчното колело се завърта няколко пъти. По време на филтриране ръчното колело се завърта периодично.

Комовски помпаотнася се за маслени вакуум помпи; Работи се по същия начин като другите маслени вакуумни помпи (вижте Глава 12 „Дестилация“).

Когато се филтрира под вакуум, трябва да се внимава филтратът да не изпълни прекалено много колбата и да не се издигне до нивото на удължителя, свързан с помпата. В противен случай филтратът ще бъде изтеглен в помпата и правилната работа ще бъде нарушена. Следователно, тъй като филтратът се натрупва, колбата се изключва от помпата *, филтратът се отстранява от нея и се закрепва отново.

* Преди да спрете водоструйната помпа, тя трябва внимателно да се откачи от колбата, в противен случай водата ще бъде изтеглена от помпата. Устройство за филтриране под вакуум е много удобно за използване (фиг. 367). Филтърът в него е тръба / или епруветка, изработена от печена бяла глина (шамот, но не остъклена) или тръба, навита от метална мрежа и обвита с филтърен материал отгоре. Долният край както на шамотните, така и на мрежестите тръби може да се затвори със запушалка. Тръба 2, свързваща Бунзенова колба с филтъра /, в единия край трябва да достига почти до дъното му.

Ориз. 366. Гумен предпазител за филтриране със засмукване: 1 - гумена плоча; 2 - гумена лента (или изолационна лента); 3 - фуния; 4 - колба.

Ориз. 367. Устройство за филтриране под вакуум: 1- филтър; 2 - тръба; 3 - епруветка.

Ориз. 358. Порцеланов конус за филтриране.

Това устройство се използва, когато е необходим един филтър и не се интересува от утайка. Особено добре е да се използва за филтриране на малки количества течност. В този случай филтратът може да се събере в епруветка 3, поставена в Бунзенова колба.

Когато трябва да филтрирате много течност, тръба 2 трябва да се спусне в колбата под нивото на удължителя, свързан към вакуумната помпа.

Утайката от филтъра може да бъде почистена със шпатула или чрез свързване на колба към водоструйна инжекционна помпа, утайката може да бъде отделена от филтъра с въздух.

В случаите, когато филтрирането през конвенционална филтърна хартия е бавно (например филтриране на протеинови разтвори), се препоръчва използването на целулозна каша (хартиена маса). За да се подготви пулпата, бялата филтърна хартия се нарязва или накъсва на малки парчета; поставят ги в стъклена или порцеланова чаша, в която наливат толкова вода, че? набъбналата хартия можеше да се разбърква без особени затруднения със стъклена пръчка. Чашата с напоената хартия се нагрява до кипене при непрекъснато разбъркване, докато цялата филтърна хартия се свари на хомогенна маса. След това целулозната маса се изсипва във фуния на Бюхнер, като в началото не се създава вакуум и масата на пулпата се разпределя равномерно във фунията. След това, евентуално, напълно изсмучете водата от масата.

Ако на дъното на фунията на Бюхнер не се постави парче марля или друга тънка тъкан, някои от целулозните влакна могат да преминат в първата част от филтрата. Този филтрат отново се излива във фунията и се уверете, че чистият филтрат започва да тече в колбата. Полученият слой от целулозна маса с дебелина до 10 мм може да служи за филтриране дълго време.

Когато скоростта на филтриране през пулпата се забави поради запушване с филтърни утайки, пулпата може да се регенерира чрез многократно кипене с големи количества вода, сменени три или четири пъти. Измитата целулозна маса отново се изхвърля върху фуния на Бюхнер и се приготвя филтърен слой.

При филтриране. Обилните валежи могат да причинят спукване на хартиения филтър; За да се предотврати това, се използват така наречените филтърни конуси. Предлагат се от порцелан (фиг. 368) и платина. Конусът се вкарва във фунията и филтърът се поставя в него. Филтруването се извършва както обикновено.

Но ако лабораторията не разполага с тези устройства, можете да укрепите основата на филтъра с помощта на тънък плат, като муселин. За да направите това, изрежете кръг от взетата тъкан, направете от него конус, в който се поставя хартиен филтър. Или поставят хартиен филтър концентрично върху кръг от материал и ги сгъват заедно.

В някои случаи утайката се изсушава след филтриране. За да направите това, поставете го върху филтър заедно с фуния в сушилен шкаф и поставете отворена кутия до него. След като утайката изсъхне, вземете филтъра с пинсети или щипки и бързо го прехвърлете в бутилка. Последният се поставя отворен в ексикатор с калциев хлорид за охлаждане. След около час кантарът се затваря и се оставя близо до везната за 30 минути, след което се претегля.

Много по-удобно е да се използва така нареченият тигел на Gooch (фиг. 369), който има мрежесто дъно. Тигелът Gooch се поставя с помощта на запушалка в колба на Бунзен. Поставете в тигел; азбестов филтър, претегля се заедно с последния след изсушаване, филтрира се утайката през него, измива се, изсушава се и се претегля отново.

За да се подготви такъв азбестов филтър, дългите и късите азбестови влакна се калцинират отделно в порцеланов тигел и след охлаждане се нагряват с концентрирана солна киселина в затворена порцеланова чаша на водна баня в продължение на 1 час; след това солната киселина се отцежда, азбестът се прехвърля във фуния, оборудвана с платинен конус, и дотогава се промива с гореща вода (с помощта на помпа), докато киселината се отстрани напълно (филтратът не трябва да дава опалесценция със сребърен нитрат ). Пречистеният по този начин азбест се съхранява в бутилка с шлайфана запушалка. Слой от 1-2 mm дълговлакнест азбест се поставя на дъното на тигела, леко се натиска със стъклена пръчка и след това, след смесване на късовлакнестия азбест с вода в чаша, мътната течност се излива в тигела, като създавате лек вакуум в Бунзенова колба с помпа.

Ориз. 359. Монтаж на тигела Gooch: 1 - тигел Gooch; 2-фуния; 3 - щепсел.

Ориз. 370. Стъклен филтър с разтопена филтърна плоча от поресто стъкло.

След като се образува слой от къси азбестови влакна от приблизително 1 mm, порцеланова мрежеста плоча се поставя върху азбеста, притиска се леко със стъклена пръчка и азбестът, разбъркан във вода, отново се излива в тигела, така че последният покрива плочата. След това изплакнете с вода, докато корите за миене станат напълно прозрачни. След това, след изсушаване на тигела при желаната температура, той се претегля и след това е готов за филтриране.

Един и същи филтър може да служи за безброй дефиниции. Ако има значително натрупване на утайка в тигела, отстранете горния слой, без да разрушавате азбестовия филтър, и продължете да използвате тигела.

Когато утайката се прехвърли в тигела Gooch, изчакайте, докато течността запълни порите на филтърния слой и едва тогава започнете бавно засмукване. При това условие утайката остава рохкава и може да се измие по-добре. В момента на добавяне на промивната течност, засмукването се спира, така че течността да проникне във всички слоеве на утайката.

Въпреки че филтрирането през тигел Gooch в много случаи е по-удобно от филтриране през хартиен филтър, то не винаги може да се използва. Утайките, които трябва да се отделят в тигел Gooch, трябва да бъдат кристални или прахообразни. Тигелите Gooch са напълно неподходящи за филтриране на желатинови и колоидни утайки, например ZnS, Al(OH)3 и др., при нормални условия.

Вместо тигели Gooch, лабораториите често използват стъклени тигли с разтопена филтърна плоча, изработена от пресовано (поресто) стъкло (Nutch филтри). Те са по-удобни, тъй като при работа с тях не е необходимо да използвате азбест, тъй като те се филтрират през пресовано натрошено стъкло, запоено директно в стената на тигела (фиг. 370) или фуния.

Предимството на такива фунии е, че през тях могат да се филтрират концентрирани киселини и разредени основи. Те са устойчиви на мокри и корозивни газове.

Филтърните плочи от поресто стъкло се отличават с порьозност и диаметър на порите (Таблица 14). Преди употреба новите филтри трябва да се измият с гореща солна киселина и накрая да се измият обилно с вода. Тази обработка премахва всички замърсявания и прахови частици, които могат да се съдържат в порите.

Таблица 14 Филтърни плочи от поресто стъкло

Порьозност	Диаметър на порите	Ключови приложения
		За специални приложения
		За филтриране на много груби утайки
		За филтриране на груби и желатинови утайки; грубо филтриране на газове; при извличане на груби материали, като субстрат за други филтърни материали
		За подготвителна работа със средно големи и кристални утайки; фина газова филтрация