Pentru filtrarea sub vid, cel mai des se folosesc pâlniile Buchner și Schott.

Particularitatea sa este că în interior există o farfurie care arată ca o strecurătoare - cu găuri. Hârtia de filtru ar trebui să fie plasată pe această placă. Vasul pâlnie are o formă cilindrică.

Pentru filtrarea sub vid, o pâlnie Buchner este introdusă într-un dop de cauciuc, care etanșează vasul de primire. Vasul de primire, la rândul său, este conectat la o pompă cu jet de apă sau la o linie de vid. Când se folosește o pompă cu jet de apă, care se poate opri brusc (a dispărut), se recomandă plasarea unui vas intermediar între balonul receptor și pompa cu jet de apă. Acest vas va proteja receptorul de a fi aspirat atunci când pompa se oprește.

O pâlnie de laborator Buchner este realizată din porțelan și smălțuită pe toate părțile, cu excepția marginii superioare. Porțelanul este un material rezistent la căldură și chimic, durabil, astfel încât pâlnia este potrivită pentru filtrarea lichidelor agresive chimic (cu excepția acidului fluorhidric), a soluțiilor fierbinți și a topiturii cu temperaturi de până la +600 °C.

Industria produce pâlnii de diferite diametre. În clasificarea rusă, pâlniile Buchner se disting prin număr (de la unu la șase), cu cât numărul este mai mare, cu atât diametrul pâlniei este mai mare (de la 65 la 215 mm). În consecință, o pâlnie cu un număr mai mare este mai mare, are mai multe găuri și găurile în sine cresc de la 1,25 mm la 3 mm.

Viteza de filtrare depinde atât de gradul de rarefiere a aerului, cât și de diametrul pâlniei - cu cât este mai mare, cu atât mai rapid are loc filtrarea.

Particularitatea sa este că o placă de filtru poroasă din așchii de sticlă sinterizată este lipită în interior. Acest tip de pâlnie nu necesită un filtru de hârtie suplimentar, ceea ce extinde dramatic lista de substanțe care pot fi filtrate prin ea. De exemplu, poate fi folosit pentru curățarea acizilor și alcalinelor care dizolvă hârtia de impuritățile mecanice.

Pâlnia Schott de laborator, ca și pâlnia Buchner, este în special solicitată pentru lucrări de filtrare la presiune scăzută. Este realizata din sticla durabila si rezistenta la caldura, cel mai adesea borosilicata, calita.

Din punct de vedere structural, pâlniile Schott sunt împărțite în:
- fara macinare, cu vas in forma de con;
- fara a macina cu un vas sub forma de cilindru;
- cu sectiune de masa pe tubul de scurgere;
- cu o râșniță și o ieșire pe tubul de scurgere (o pompă cu jet de apă sau o linie de vid este conectată la ieșire).

Pâlniile fără măcinare sunt introduse în vasul de primire printr-un dop de cauciuc. Pentru filtrarea sub presiune redusă, utilizați un vas de recepție cu o ieșire, un balon Bunsen este excelent pentru aceasta.

Pâlniile Schott sunt clasificate după număr. Cu cât numărul este mai mare, cu atât mai mult Există găuri în filtru și cu cât sunt mai mici. GOST rusesc oferă o indicație a porozității filtrului, de exemplu, POR 1,6 înseamnă că dimensiunea maximă a porilor este de 1,6 microni. Conform clasificării europene, porozitatea unei pâlnii similare este desemnată S4.

Viteza de filtrare depinde de porozitatea filtrului, de diametrul pâlniei și de nivelul de vid din vasul de primire.

Pâlniile Buchner și Schott sunt curățate chimic.

În magazinul nostru puteți cumpăra pâlnii Buchner și Schott de diferite diametre, baloane Bunsen, diverse articole din sticlă de laborator, dopuri. Întreaga gamă are prețuri accesibile, iar managerii experimentați vă vor ajuta să faceți alegerea.

Constă din șapte operațiuni:

  1. imersarea în suspensie cu formarea sedimentului și îndepărtarea filtratului;
  2. tragerea de aer prin sediment și îndepărtarea filtratului rămas;
  3. spălarea nămolului;
  4. tragerea aerului prin sediment și îndepărtarea lichidului de spălare rămas;
  5. desprinderea sedimentului și afânarea acestuia;
  6. îndepărtarea sedimentelor;
  7. regenerarea pânzei filtrante.

În primele patru etape, celulele sunt conectate la o linie de vid, în ultimele trei sunt conectate la o linie de aer comprimat.

În timpul purjării, un fir subțire în formă de spirală presează pânza filtrantă pe suprafața tamburului pentru a preveni întinderea acestuia. În unele cazuri, pot apărea fisuri în sediment. Acest lucru va duce la crăparea stratului și la perturbarea vidului datorită faptului că aerul va curge prin fisuri. În astfel de cazuri, fisurile sunt netezite cu o bandă de acoperire care se mișcă de-a lungul suprafeței sedimentului.

Pentru îndepărtarea sedimentelor sunt utilizate diferite metode, în funcție de structura și grosimea acestuia:

  • grosimea stratului este de 8-10 mm - sedimentul este îndepărtat cu un cuțit larg, care este instalat de-a lungul generatricei tamburului la o anumită distanță de suprafața acestuia;
  • stratul de 2-4 mm - îndepărtat folosind snururi subțiri nesfârșite, care sunt situate paralele la o distanță de 6-25 mm unul de celălalt și se deplasează pe o cale închisă, ocolind rolele de tensiune și de ghidare; corzile sunt separate de materialul filtrant împreună cu sedimentul;
  • un strat de aproximativ 2 mm este îndepărtat cu o rolă de cauciuc, care se rotește în direcția opusă față de tambur; stratul depus pe rolă se îndepărtează cu un cuțit;
  • strat de aproximativ 1 mm - pentru a îndepărta sedimentul, se folosește metoda de pânză descendentă, în care țesătura filtrantă merge la fel ca și corzile nesfârșite: de la suprafața tamburului este alimentată la o rolă de descărcare pentru a îndepărta sedimentul cu un cuțit, apoi trece printr-o rolă de spălat și apoi se întoarce la tambur.

La separarea suspensiilor fine, porii materialului filtrant se înfundă rapid. Din acest motiv, în locul țesăturii filtrante, se folosește o partiție granulară aluvionară cu o grosime de 50-75 mm. Materialul pentru acesta este adesea boabe de pământ de diatomee. Procesul de filtrare este următorul: o suspensie groasă de material granular este introdusă în jgheab, dispozitivul detașabil este oprit și filtrul este pornit timp de 30-60 de minute. În acest timp, se acumulează un sediment cu grosimea necesară. Apoi, suspensia este introdusă în jgheab pentru filtrare. În procesul de separare a suspensiei, stratul aluvion cu sedimentul depus pe acesta este tăiat treptat cu un cuțit. Cuțitul se mișcă foarte lent și se mișcă aproximativ 0,01-0,05 mm cu o rotație a tamburului. Pe măsură ce stratul aluvionar devine mai subțire, acesta este regenerat.

Suprafața de lucru a filtrelor de vid cu celule tambur este de până la 50 m². Diametrul tamburului este de 1-4 m, lungimea - 0,2-5 m. Tamburul se rotește cu o viteză de 0,1-3 rpm. Pentru a antrena tamburul, se folosește un motor electric cu o putere de 0,1-4,5 kW. Materialele filtrante sunt selectate în funcție de tipul de suspensie.

Lecția practică nr. 19

Filtrare la presiune normală printr-un filtru simplu de hârtie

Formarea de noi concepte și metode de acțiune.
Întrebări:

1. Informații generale despre filtrare. Filtre de hârtie.

2. Reguli de filtrare.

3. Spălarea sedimentelor.

4. Filtrare sub vid.

Informații generale despre filtrare. Filtre de hârtie

Filtrarea este procesul de separare a particulelor solide conținute în acesta dintr-un lichid folosind un filtru despărțitor. Lichidul separat în timpul filtrării se numește filtrat. Există diferite materiale de filtrare și metode de filtrare.

Filtre de hârtie. Cel mai frecvent material de filtrare folosit în laborator este hârtie de filtru.ÎN Spre deosebire de hârtia obișnuită, este realizată dintr-un material mai pur și nu este lipită. Hârtia de filtru este disponibilă în versiuni obișnuite și fără cenuşă. La arderea filtrelor din hârtie fără cenușă, se obține o cantitate mică de cenușă - aproximativ 0,0001-0,0002 g la arderea unui filtru de dimensiune medie. Cantitatea exactă de cenușă. Cantitatea obtinuta la arderea unor astfel de filtre este indicata pe eticheta din fabrica de pe fiecare pachet. Hârtia fără cenușă este utilizată pentru lucrări analitice precise care implică arderea sedimentelor împreună cu un filtru. În toate celelalte cazuri, se folosește hârtie de filtru obișnuită. În plus, filtrele fără cenușă diferă unele de altele în ceea ce privește densitatea. Filtrele cel mai puțin dense sunt învelite în bandă neagră - de unde și numele de „bandă neagră”. Sunt concepute pentru a separa depozitele gelatinoase, cum ar fi hidroxizii metalici. Filtrele cu densitate medie sunt învelite în bandă albă („bandă albă”) și sunt concepute pentru a îndepărta majoritatea sedimentelor. Cele mai dense filtre sunt învelite în bandă albastră („bandă albastră”) - sunt folosite pentru a separa sedimentele cu granulație fină, deoarece filtrarea prin ele este lentă. De obicei, metodologia pentru o anumită determinare cantitativă indică ce densitate a filtrului trebuie selectată.

Hârtia de filtru este folosită pentru a realiza filtre simple și plisate. Filtru simplu utilizat în cazurile în care sedimentul separat este necesar pentru lucrări ulterioare. Mărimea filtrului este determinată de mărimea sedimentului și nu de volumul lichidului filtrat. Sedimentul trebuie să ocupe aproximativ 1/3 din filtru și în niciun caz mai mult de jumătate din acesta.

Un filtru simplu este realizat după cum urmează. O bucată de hârtie de filtru este pliată în patru, iar marginile sunt rotunjite cu foarfece. Filtrele fără cenușă nu trebuie să fie rotunjite, deoarece sunt produse sub formă de cercuri cu un anumit diametru. Filtrul este neîndoit, astfel încât să nu fie pliat doar în jumătate și din nou îndoit la centru, astfel încât cele două jumătăți ale liniei de pliere anterioară să nu coincidă complet una cu cealaltă. Cu prieten. Unghiul la care trebuie să fie îndoit filtrul. Se găsește empiric; depinde de unghiul pâlniei, care rareori este exact de 60°.

Plierea filtrului. Colțul exterior este rupt de pe acesta, astfel încât atunci când este umed, acesta poate fi apăsat pe pereții pâlniei. Apoi îl îndoaie departe de filtru și îl introduc în pâlnie. Filtru cu pliuri este utilizat numai în cazurile în care precipitatul separat nu este necesar pentru lucrări ulterioare, de exemplu, la recristalizarea reactivilor și prepararea diferitelor soluții. Suprafața de filtrare a unui filtru plisat este mai mare decât a unuia simplu, astfel încât filtrarea prin el este mai rapidă. În acest caz, dimensiunea filtrului este determinată de cantitatea de lichid filtrată și nu de dimensiunea sedimentului. Filtrul pliat se face mai întâi ca unul simplu, apoi, după ce s-a îndreptat după rotunjirea marginilor, filtrul, pliat în jumătate, este pliat ca un acordeon astfel încât fiecare felie să fie aproximativ egală cu 1/6 sau 1/3 dintr-un sfert din filtru.

Reguli de filtrare.

Pâlniile de sticlă sunt folosite pentru filtrarea la temperatura camerei și presiunea atmosferică normală. Pâlnia se introduce în inelul trepiedului și se pune sub ea un pahar pentru filtrat. Duza pâlniei trebuie să se extindă ușor în sticlă și să atingă peretele acestuia. Capătul tubului trebuie să fie la o înălțime suficientă față de fundul paharului, astfel încât atunci când paharul este umplut cu filtrat, tubul pâlnie să nu fie scufundat în lichid.

Un filtru cu un astfel de diametru este introdus în pâlnie încât marginile sale să fie la 0,5-1,0 cm sub marginile pâlniei.Apoi filtrul este umezit cu apă din sticla de spălat și apăsat strâns de pereții pâlniei cu degetul. Dacă acum turnați apă pe filtru, acesta ar trebui să umple întregul tub pâlnie. Dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci închideți capătul pâlniei cu degetul și umpleți pâlnia cu apă. Depărtând cu grijă filtrul de sticlă într-un singur loc, lăsați aerul să se ridice și apăsați din nou filtrul strâns pe sticlă. Tubul pâlnie este umplut cu apă, iar coloana de lichid din tub cu masa sa produce o anumită aspirație a filtratului și, prin urmare, accelerează filtrarea.

Dacă filtratul este colectat în baloane (conice sau cu fund plat), pâlnia nu trebuie introdusă direct în gâtul balonului. Un triunghi de porțelan sau sârmă este plasat pe gâtul balonului și se introduce o pâlnie în el. Puteți pune o bucată de hârtie împăturită de mai multe ori între pâlnie și gâtul balonului. Când se filtrează într-un balon, rareori este posibil să se mențină o coloană de lichid în tubul pâlnie până la sfârșitul filtrării, astfel încât filtrarea se desfășoară mai lent.

Când pâlnia cu filtrul este complet pregătită, introduceți pâlnia în inelul trepiedului și puneți sub ea un pahar curat sau un balon așa cum este descris mai sus.

Paharul care conține lichidul filtrat se ia cu mâna dreaptă și se ridică ușor deasupra pâlniei. Tijă de sticlă. Care a servit pentru amestecare în timpul sedimentării, este îndepărtat cu grijă din sticlă, astfel încât nici o picătură de lichid să nu cadă pe masă. Țineți stick-ul cu mâna stângă vertical deasupra pâlniei, încercând să țineți capătul inferior al stick-ului aproape de filtru. Dar nu l-a atins pentru a nu-l rupe. Pentru a preveni ruperea dacă bastonul atinge accidental filtrul, ar trebui să țineți bastonul de partea laterală a filtrului unde este pliat în trei. Paharul este mutat spre băț, astfel încât acesta să îl atingă cu nasul și să îl încline cu grijă. Lichidul ar trebui să curgă în jos fără stropire. Lichidul se toarnă pe filtru până când. Până când nivelul lichidului este la 0,5 cm de marginile hârtiei.


Când transferați lichid în filtru, încercați să nu agitați sedimentul de pe fundul paharului. Dacă lichidul trece liber prin filtru, atunci soluția trebuie turnată continuu. Dacă lichidul trece lent prin filtru, atunci după ce ați turnat lichidul pe filtru, îndepărtați ultima picătură din gura de scurgere pe un baston, puneți-l într-un pahar și puneți-l pe masă. Când cea mai mare parte a lichidului trece prin filtru, adăugați o nouă porție.

După ce cea mai mare parte a lichidului a fost drenată din sediment pe filtru, începeți spălarea sedimentului.

La filtrarea prin filtre pliate, tubul pâlniei nu este umplut cu apă și nu trebuie să fie umezit filtrul cu apă. Cu toate acestea, atunci când filtrați, trebuie să respectați toate regulile descrise mai sus.

Filtrare la cald. Uneori devine necesar să se filtreze fără a lăsa soluția să se răcească. În astfel de cazuri, se folosesc pâlnii de filtrare fierbinți. De obicei, aceasta este o pâlnie ceramică cu un încălzitor electric, cum ar fi o sobă electrică sau o pâlnie metalică încălzită cu abur sau apă fierbinte. În pâlnia cu filtru fierbinte este introdusă o pâlnie de sticlă, în care este plasat un filtru de hârtie. Apoi se efectuează filtrarea, respectând toate regulile de mai sus.

Spălarea prin decantare. La spălarea prin decantare cu un jet de lichid de spălat din mașină de spălat, particulele de sediment care aderă la ele sunt spălate de pe pereții paharului, sedimentul este agitat, agitat cu un băț și sedimentul este lăsat să se depună. Cantitatea de lichid de spălare depinde de mărimea sedimentului și de proprietățile acestuia, dar în orice caz nu este recomandat să turnați o cantitate mare de lichid de spălat o dată. Când lichidul devine transparent, acesta este transferat în filtru, o nouă porțiune de lichid de spălare este turnată în pahar și întregul proces se repetă de 3-4 ori.

Transferarea sedimentului în filtru. Pentru a transfera sedimentul în filtru, turnați lichid de spălare într-un pahar, agitați sedimentul și, fără a-l lăsa să se scurgă, turnați-l împreună cu sedimentul pe filtru până când aproape tot sedimentul este pe filtru. Această operațiune trebuie efectuată cu deosebită atenție și trebuie avut grijă să nu umpleți filtrul până la refuz, altfel sedimentul va fi aspirat în filtru și va cădea în filtrat.

Particulele de sediment rămase pe fundul paharului sunt îndepărtate după cum urmează. Scoateți tija de sticlă din sticlă și așezați-o pe sticlă astfel încât să iasă în exterior la gura de scurgere cu 3-4 cm. Apoi luați paharul cu mâna stângă, apăsând tija de ea cu degetul arătător stâng și înclinați paharul peste pâlnie, astfel încât lichidul să se scurgă, Nu stropire. Luați sticla de spălat în mâna dreaptă și direcționați un flux de lichid de spălat pe pereții și fundul paharului, spălând particulele de sedimente pe filtru. În acest caz, trebuie să vă asigurați, de asemenea, că lichidul de spălare nu ajunge la marginile filtrului. Atunci când se efectuează o analiză calitativă, aici poate fi finalizat transferul sedimentului la filtru. În analiza cantitativă, este necesar să se îndepărteze chiar și cele mai mici particule de sediment.


Pentru a face acest lucru, luați o bucată de filtru fără cenușă, coborâți-o într-un pahar și, folosind o baghetă de sticlă, ștergeți bine pereții și fundul paharului cu această bucată, umezindu-le în prealabil cu lichidul de spălat. Această bucată de filtru fără cenuşă este transferată în filtrul situat în pâlnie, apoi iau o altă bucată umedă a filtrului fără cenuşă, şterg cu ea tija de sticlă şi coboară această bucată tot pe filtru. După aceasta, sticla și tija de sticlă sunt examinate cu atenție sub lumină. Dacă sunt detectate particule de sediment, operațiunea cu o bucată de filtru se repetă.

Spălarea sedimentului pe filtru. După ce au transferat tot sedimentul în filtru, încep să-l spele pe filtru. În loc de un pahar cu filtrat, puneți sub pâlnie un pahar gol curat. Direcționați un jet de lichid de spălare pe pâlnie, rotindu-l în jurul marginilor filtrului. Mergând pe marginea filtrului de 2-3 ori, spălați cu atenție stratul subțire de sediment care acoperă partea superioară a filtrului. Când filtrul este umplut pe jumătate, opriți spălarea și lăsați lichidul să se scurgă complet.

La spălarea sedimentului, trebuie respectate următoarele reguli: nu direcționați niciodată jetul de lichid de spălare în mijlocul filtrului; spălați cu deosebită atenție marginile filtrului; Nu turnați următoarea porție de lichid de spălat fără a lăsa porția anterioară să se scurgă complet. Operația de spălare a filtrului se repetă de 8-10 ori, după care sedimentul este verificat pentru completarea spălării. Pentru a face acest lucru, scoateți cu grijă pâlnia din inel, spălați tubul pâlniei cu o cantitate mică de apă și colectați 1-2 ml de apă de spălare într-o eprubetă. La conținutul eprubetei se adaugă un reactiv adecvat, care produce un precipitat sau o colorare cu acele impurități din care se spală precipitatul. Dacă s-a format un precipitat sau apare culoarea, repetați spălarea de 2-3 ori și verificați din nou sedimentul pentru completarea spălării.

Filtrare sub vid.

În laboratoare, filtrarea în vid, așa-numita aspiraţie. Aspirația este utilizată pentru a accelera filtrarea și pentru a elibera mai complet sedimentul din filtrat. Pentru a face acest lucru, atașați mai întâi un balon de siguranță la pompa cu jet de apă, apoi un balon Bunsen.

Puteți plasa un robinet cu trei căi între balonul de siguranță și balonul Bunsen. Acest lucru va permite ca presiunea din sistem să se egaleze cu presiunea atmosferică la sfârșitul filtrării și, prin urmare, va preveni transferul de apă atunci când pompa cu jet de apă este oprită. O pâlnie Buchner sau creuzete filtrante (așa-numitele filtre Schott sau creuzete Gooch) sunt introduse în balonul Bunsen.

Pâlnii Buchner- Acestea sunt pâlnii de porțelan cu fundul plasă, care diferă ca diametru și înălțimea laturilor. Pâlnia Buchner este selectată în funcție de cantitatea de sediment. Pâlnia Buchner este introdusă în cauciuc


dop potrivit cu un balon Bunsen. Puneți unul sau două cercuri de hârtie de filtru pe fundul plasei din interiorul pâlniei. Diametrul filtrului trebuie să fie exact egal cu diametrul fundului pâlniei sau cu 2-3 mm mai puțin. Dacă filtrul este mai mare decât partea inferioară a pâlniei, atunci este tăiat (în niciun caz marginile nu trebuie îndoite).

Produsul este de obicei filtrat printr-o pâlnie Buchner după purificare prin recristalizare, precum și în timpul sintezei anorganice sau organice.

Filtre Schott utilizat în analiza gravimetrică, când sedimentul nu poate fi calcinat, ci poate fi doar uscat. Aceste filtre sunt un creuzet de sticlă cu fund poros (patru tipuri de porozitate). Filtrul Schot este introdus, ca o pâlnie Buchner, într-un dop de cauciuc potrivit cu un balon Bunsen.

Înainte de a începe filtrarea, porniți pompa cu jet de apă, turnați puțină apă distilată din clătire pe filtru și apăsați marginile filtrului pe fundul pâlniei. Când pompa funcționează, nu ar trebui să se audă un șuierat, ceea ce indică un filtru slăbit. Când filtrați printr-o pâlnie Buchner, urmați toate regulile de filtrare descrise mai sus. Trebuie avut grijă să vă asigurați că sedimentul nu umple excesiv pâlnia. Filtratul colectat într-un balon Bunsen nu trebuie în niciun caz să ajungă la prelungirea care leagă balonul la sticla de siguranță. Dacă s-a acumulat mult filtrat, atunci filtrarea trebuie oprită, balonul Bunsen trebuie golit și numai atunci trebuie reluată munca. Uneori, din cauza unei modificări a presiunii apei în alimentarea cu apă, apa este transferată de la pompa cu jet de apă în sticla de siguranță. În acest caz, deconectați întregul sistem de la pompa cu jet de apă, turnați apa și reconectați balonul Bunsen la pompă.

Pentru a opri filtrarea, scoateți cu grijă balonul Bunsen din balonul de siguranță și apoi opriți pompa cu jet de apă. Dacă pompa cu jet de apă este oprită imediat, apa poate fi transferată nu numai în balonul de siguranță, ci și în balonul Bunsen. Când s-a colectat o cantitate suficientă de sediment în pâlnie, acesta este presat cu un dop de sticlă curat în prealabil, fundul unei sticle sau pahar. După finalizarea filtrării și oprirea pompei cu jet de apă, scoateți pâlnia din balon, întoarceți-o peste o bucată de hârtie de filtru sau un recipient pregătit și bateți cu atenție pereții pâlniei, astfel încât sedimentele să cadă din ea.

În unele cazuri, filtrarea filtre de azbest, care sunt fibre de azbest prelucrate și uscate în anumite condiții. Filtrele de azbest sunt plasate în creuzete Gooch (creuzete din porțelan sau platină cu fund plasă), care se introduc într-un balon Bunsen și se filtrează cu respectarea tuturor regulilor de filtrare sub vid.

Teme pentru acasă:

Filtrare este un procedeu sau o metodă de separare a fazelor solide și lichide ale pastei folosind un despărțitor poros sub influența unei diferențe de presiune create de rarefacția aerului sau excesul de presiune. Faza lichidă trece prin porii despărțitorului și este colectată sub formă de filtrat, iar faza solidă este reținută la suprafață sub formă de sediment - turtă. Limita de deshidratare depinde de proprietățile și dimensiunea materialului filtrat, precum și de metoda de filtrare. Termenul de filtrare, folosit adesea, se referă la mișcarea naturală a fluidului printr-un mediu poros în condiții naturale.

Relația dintre diferența de presiune (căderea de presiune) și rata de filtrare v este exprimată prin ecuația Darcy

Unde K este coeficientul de filtru empiric; p este diferența de presiune (căderea de presiune) în interiorul stratului filtrant; h este grosimea stratului filtrant; i este gradientul de presiune, adică căderea de presiune pe unitatea de lungime a căii de filtrare (i = p/h).

Scopul filtrării este de a obține o fază solidă extrem de deshidratată sub formă de sediment pe peretele filtrant și o fază lichidă curată - filtratul din spatele peretelui. În perioada inițială a procesului, cu un despărțitor curat (țesătură), când viteza de filtrare este maximă, deoarece rezistența partiției este scăzută, particulele solide intră în filtrat. Dar foarte curând particulele mari sunt reținute la intrarea în capilare, formând grupuri, în partea arcuită a cărora se depun și particule fine. Pe măsură ce stratul de sediment crește, rezistența sedimentului și a țesăturii crește, rata de filtrare la o diferență de presiune constantă scade și filtratul devine mai curat, deoarece lichidul este filtrat prin capilare în grosimea sedimentului înainte de a se apropia de țesătură. Deoarece particulele solide fine sunt reținute în sediment, pot fi utilizate țesături filtrante cu pori mai mari decât dimensiunea medie a particulelor.
Conform GOST 5748-79, în funcție de filtrabilitate, suspensiile (pulpele) sunt împărțite în ușor filtrabile, a căror viteză de filtrare depășește 1500 l/(m 2 h) și greu de filtrat, cu o rată de filtrare de cel mult 300 l/(m2 h).

În condiții industriale, procesul de filtrare include operațiunile de filtrare în sine (aspirarea sau stoarcerea lichidului și colectarea sedimentului), compactarea, uscarea și suflarea sedimentului și, uneori, spălarea sedimentului.

Performanța filtrelor este evaluată prin productivitatea lor specifică pe unitatea de suprafață a filtrului pe baza sedimentului uscat sau a volumului de filtrat.

Performanța filtrului depinde de mulți parametri tehnologici și de proiectare: compoziția granulometrică a fazei solide a pastei, conținutul de solide în alimentare, vid sau presiune, durata ciclului de filtrare (viteza de rotație a elementelor filtrante - discuri, tambur), intensitatea pastei amestecarea în baia de filtrare, vâscozitatea pulpei, sedimentul de rezistență și membrana filtrantă.

  • Echipamente de filtrare

    În practica străină se folosește operația finală - filtrarea pentru noroi roșu spălat pentru a reduce consumul de apă pentru spălarea noroiului și pentru eliminarea ulterioară a acestuia. Filtrele cu disc și filtrele de vid cu tambur sunt utilizate eficient în aceste scopuri.
    Filtrele de vid cu disc sunt folosite pentru a filtra hidroxidul de aluminiu obtinut ca urmare a descompunerii solutiei de aluminat si a pulpei de seminte. Structura filtrului este prezentată în figura de mai jos.

  • Filtru de vid cu disc

    A — vedere generală: 1 — arbore tubular; 2 - saiba de distributie; 3 - zona pentru îndepărtarea sedimentelor și regenerarea țesuturilor; 4 - sector; 5 - agitator pendul;
    6 — baie de filtrare; 7 — cutie de preaplin; 8—zona de acumulare a sedimentelor; 9 — zona de uscare;
    b         — schema de funcționare și distribuție a zonelor: 1 — baie de filtrare;
    2 — pragul de preaplin; 3 — discuri filtrante; 4 - sectoare; 5 - cap de distributie; 6 — buzunare de baie pentru descărcarea sedimentelor; I-IV - respectiv zone de filtrare, uscare, îndepărtare a sedimentelor, regenerare a țesăturii filtrante; P - zone intermediare

  • Îndepărtarea sedimentului. Filtru de vid cu disc

  • Filtru de vid cu disc

  • Principiul filtrului de vid cu disc

    1 - ax; 2 - disc; 3 - baie (jgheab); 4 - cuțit; 5 - cap de distributie; 6 - sector; 7 - mixer cadru; 8 - supapă de golire

    • Pe un arbore rotativ cu douăsprezece canale 1 al filtrului situat orizontal, sunt instalate discuri 2, parțial scufundate într-un jgheab 3 cu suspensia filtrată. Fiecare disc, la rândul său, este format din douăsprezece sectoare 6 izolate unul de celălalt cu pereți perforați acoperiți cu material filtrant. Cavitățile interne ale sectoarelor sunt conectate la canalele arborelui, la capetele cărora capul de distribuție 5 este presat de suprafața de lucru.Capul de distribuție are un număr de camere situate în jurul circumferinței și separate prin pereți despărțitori. Camerele sunt conectate prin comunicații cu o pompă de vid și o suflantă de aer. Pentru a menține faza solidă a suspensiei în suspensie, există un mixer cadru 7 în jgheabul de sub discuri, a cărui balansare este transmisă de o unitate. Pentru a roti arborele cu discuri, există o altă unitate, care vă permite să schimbați fără probleme numărul de rotații ale arborelui. Jgheabul are un jgheab de preaplin, care servește la menținerea unui nivel constant de suspensie. Filtrul este echipat cu o supapă de suflare pentru a separa sedimentele de sectoare.

    Când arborele se rotește, toate sectoarele discului comunică secvențial cu camerele capului de distribuție. În zona de filtrare, filtratul intră prin țesătură în cavitatea sectoarelor, iar apoi prin canalele arborelui și camera de cap, comunicând cu vidul, este îndepărtat din filtru în mixer. Faza solidă persistă pe suprafața țesăturii, formând un strat de sediment; în zona de uscare, lichidul este aspirat din sediment și îndepărtat din filtru printr-un anumit fiting. În zona de suflare, aer comprimat este furnizat sectoarelor. Pentru îndepărtarea sedimentelor se folosesc cuțitele 4. Sedimentul îndepărtat de pe discuri este introdus într-un buncăr și trimis pentru repulpare. Suspensia este alimentată în baie în mod continuu din descompozitoare. Drenajul de urgență se realizează prin supapa de scurgere 8. Pentru a preveni scurgerea pulpei de hidrat din jgheab, la punctele de ieșire ale malaxorului este amplasată o etanșare a glandei și se folosește o etanșare hidraulică pentru o performanță mai bună. Capetele de distribuție cu dispozitive cu bobină sunt atașate la capetele arborelui. Sectoarele sunt realizate din plasă metalică și acoperite cu material filtrant, care este cusut sub formă de mâneci tip pană cu fire de nailon. Manșonul este atașat sectorului din partea conductei de ramificație cu sârmă metalică, iar din partea largă - cu fire de nailon.

  • Filtru de vacuum tambur

    Un filtru de vid cu tambur cu suprafață de filtrare externă este un tambur cu celulă orizontală, partea inferioară scufundată într-o baie de celuloză, care se rotește în rulmenți fixați pe baie. Celulele care împart suprafața tamburului în secțiuni separate sunt acoperite cu țesătură filtrantă deasupra foilor perforate. Țesătura filtrantă este asigurată prin introducerea șuvițelor în canelurile dintre celule și înfășurarea acesteia cu sârmă moale în jurul circumferinței tamburului. Dispozitivul de înfășurare a firului este situat pe partea lungă a băii. Un agitator basculant (pendul) este instalat în baie pentru a preveni sedimentarea particulelor solide de pulpă. Într-unul dintre pereții de capăt ai băii există o fereastră de preaplin prin care se îndepărtează excesul de pulpă. Există trape în partea de jos pentru eliberarea pulpei la oprire. Capul de distribuție este adiacent fusului tubular al arborelui tamburului. Fiecare celulă a tamburului este conectată printr-un tub care trece într-un trunion gol la diferite cavități ale capului de distribuție, al căror principiu este același cu cel al unui filtru cu disc.

  • Filtru de vid cu tambur cu lamă descendentă

    1 - tub de spălare; 2 - conducte de vid; 3 - tort; 4 - pânză filtrantă; 5 - cuțit pentru tăierea prăjiturii din pânza filtrantă.

    • O singură rotație a tamburului completează un ciclu complet de filtrare. Fiecare celulă a tamburului, după ce a fost scufundată în pulpă prin fereastra trunnionului, este combinată cu cavitatea capului sub vid, în timp ce lichidul este aspirat și sedimentele se acumulează pe țesut. După ce celula părăsește pulpa, vidul continuă - sedimentul este uscat. Filtratul eliberat în timpul colectării și uscării precipitatului este îndepărtat prin fereastra de vid a capului. Când fereastra acestei celule este combinată cu cavitatea capului, care este sub presiune, sedimentele sunt eliminate și țesutul este regenerat. Pentru a ajuta la îndepărtarea sedimentelor, instalați un cuțit de-a lungul părții lungi a băii.

    Există modele de filtre de vid cu tambur cu descărcare de sedimente prin cablu sau șir (Fig. 1, a). Corpul tamburului este înfășurat cu șnururi care merg paralel din tambur în spatele zonei de uscare și acoperă un arbore situat paralel cu tamburul. Cordurile sunt apoi returnate în tambur în fața zonei de apelare. În punctul în care corzile sunt îndoite, straturile de sedimente sunt separate.

  • Poza 1

    a - cu îndepărtarea sedimentelor cu cordon; b - cu o pânză descendentă:
    1 - tambur; 2 - cordon; 3 - ax de ghidare; 4 - material filtrant; 5 - rolă de descărcare

    • Filtrele cu tambur cu descărcare prin cablu de sedimente au servit drept prototip de filtre cu tambur cu o foaie descendentă (GOST 5748-79E). GOST 5748-79E prevede filtre de vid cu tambur cu o suprafață de filtru extern de diferite dimensiuni, inclusiv filtre de uz general pentru suspensii, atunci când sunt separate, grosimea stratului de sedimente atinge cel puțin 5 mm în timpul formării sale în cel mult 4 minute. Filtrele sunt împărțite în tipurile BOU, BOK și respectiv BOR, în funcție de designul tamburului din oțel carbon, oțel rezistent la coroziune și oțel carbon cauciucat.

    În cazurile în care filtrarea trebuie efectuată rapid și dacă în condiții normale provoacă dificultăți, se folosește filtrarea sub vid. Esența sa constă în faptul că în receptor se creează o presiune redusă, în urma căreia lichidul este filtrat sub presiunea aerului atmosferic. Cu cât diferența dintre presiunea atmosferică și presiunea din receptor este mai mare, cu atât mai rapid are loc filtrarea soluțiilor adevărate de substanțe cristaline. Coloizii sunt filtrați sub vid în condiții speciale.

    Pentru filtrarea în vid, asamblați o instalație formată dintr-o pâlnie Buchner din porțelan, un balon Bunsen, un balon de siguranță sau un dispozitiv de siguranță plasat între vasul Bunsen și o pompă de vid.

    După umezirea hârtiei de filtru pe pâlnie cu apă, deschideți pompa cu jet de apă și verificați dacă filtrul este bine reglat. In cazul filtrelor bine pozitionate se aude un sunet calm, zgomotos; Dacă filtrele nu sunt așezate etanș și se scurge aer, se aude un șuierat. Este foarte ușor să distingem aceste două sunete chiar și cu puțină îndemânare. Marginile filtrului așezat liber sunt apăsate cu un deget pe peretele despărțitor din plasă până când sunetul de șuierat este înlocuit cu un zgomot calm.

    După aceasta, fără a opri pompa, lichidul de filtrat este turnat în pâlnie (până la jumătatea înălțimii). În balonul Bunsen se creează un vid, iar lichidul din pâlnie (sub influența presiunii atmosferice) curge în balon. Noi porții de lichid sunt adăugate periodic în pâlnie. Dacă sedimentul este liber, acesta este compactat cu un fel de dop de sticlă plat. Se continuă aspirarea până când lichidul nu mai picură de la capătul pâlniei; apoi opriți pompa, îndepărtați pâlnia și scuturați substanța din ea pe o foaie de hârtie de filtru împreună cu filtrul și uscați-o. Filtrul este separat de sedimentul încă umed.

    Când lucrați cu un balon Bunsen, jetul de apă sau pompa de ulei pot fi oprite periodic fără a afecta viteza filtrului. Pentru a face acest lucru, între balonul Bunsen și balonul de siguranță Wulff este conectat un T, pe a cărui extensie laterală este pus un tub de cauciuc cu o clemă cu șurub; aceeași clemă se află pe tubul de cauciuc care leagă tee-ul de balonul Bunsen. La începerea lucrului, clema de pe tubul lateral al teului este complet închisă. Când se realizează vidul necesar în balon, închideți complet clema dintre balon și tee; apoi deschideți clema de pe tubul lateral al teului și opriți pompa.

    Dacă dopul pentru balonul Bunsen este bine selectat, atunci vidul poate fi menținut mult timp. Din când în când, în funcție de viteza de filtrare, balonul trebuie reconectat la pompă.

    În loc de tee, puteți folosi un robinet cu trei căi sau un balon Bunsen pentru a conecta la pompă cu un tub de cauciuc lung de cel puțin 15-20 cm. Când se obține vidul dorit, strângeți strâns tubul de cauciuc cu degetele, scoateți-l din pompă și închideți orificiul cu o tijă de sticlă. Periodic, balonul este conectat la o pompă pentru a crea un vid în el.

    Această tehnică este recomandată în special atunci când se lucrează cu lichide cu filtrare lentă, deoarece nu este necesară monitorizarea pompelor, există mai puțin zgomot în laborator de la funcționarea acestora și, în plus, se realizează economii de apă sau energie.

    Pentru a proteja sedimentul de contaminare și influența aerului, pâlnia Buchner este acoperită cu o bucată de placă de cauciuc (de exemplu, din mănuși medicale) sau folie de plastic (sau altă elasticitate similară). Marginile plăcii sunt atașate de pâlnie folosind cauciuc sau bandă izolatoare (Fig. 366).

    La filtrare, este foarte convenabil să utilizați o pompă de vid cu sistem Komovsky. Acesta este un dispozitiv mic care este acţionat manual şi oferă un vid foarte bun; se atașează la un balon Bunsen și se rotește roata de mai multe ori. În timpul filtrării, roata de mână este rotită periodic.

    pompa Komovsky se referă la pompele de vid de ulei; Este manipulat în același mod ca și alte pompe de vid de ulei (vezi Capitolul 12 „Distilarea”).

    La filtrarea sub vid, trebuie avut grijă ca filtratul să nu umple prea mult balonul și să nu se ridice la nivelul prelungirii conectate la pompă. În caz contrar, filtratul va fi aspirat în pompă și funcționarea corectă va fi întreruptă. Prin urmare, pe măsură ce filtratul se acumulează, balonul este deconectat de la pompă *, filtratul este îndepărtat din acesta și reconectat.

    * Înainte de a opri pompa cu jet de apă, aceasta trebuie deconectată cu grijă de la balon, altfel apa va fi extrasă din pompă. Un dispozitiv pentru filtrarea sub vid este foarte convenabil de utilizat (Fig. 367). Filtrul din el este un tub / sau o eprubetă din argilă albă coptă (lută de foc, dar nu glazurată) sau un tub rulat dintr-o plasă metalică și învelit cu material filtrant deasupra. Capătul inferior al tuburilor de argilă și plasă poate fi închis cu un dop. Tubul 2 care conectează balonul Bunsen la filtru /, la un capăt ar trebui să ajungă aproape până la fundul acestuia.


    Orez. 366. Siguranta cauciuc pentru filtrare cu aspiratie: 1 - placa de cauciuc; 2 - bandă de cauciuc (sau bandă izolatoare); 3 - pâlnie; 4 - balon.


    Orez. 367. Dispozitiv de filtrare sub vid: 1- filtru; 2 - tub; 3 - eprubetă.


    Orez. 358. Con de portelan pentru filtrare.

    Acest aparat se foloseste atunci cand este nevoie de un singur filtru si nu ii pasa de sediment.Este deosebit de bun pentru filtrarea unor cantitati mici de lichid.In acest caz, filtratul poate fi colectat in eprubeta 3 pusa intr-un balon Bunsen.

    Când trebuie să filtrați mult lichid, tubul 2 trebuie coborât în ​​balon sub nivelul prelungitorului conectat la pompa de vid.

    Sedimentul din filtru poate fi curățat fie cu o spatulă, fie, prin conectarea unui balon la o pompă de injecție cu jet de apă, sedimentul poate fi separat de filtru cu aer.

    În cazurile în care filtrarea prin hârtie de filtru convențională este lentă (de exemplu, filtrarea soluțiilor de proteine), se recomandă utilizarea pastei de celuloză (pastă de hârtie). Pentru prepararea pulpei, hârtie de filtru albă este tăiată sau ruptă în bucăți mici; pune-le intr-un pahar sau pahar de portelan, in care se toarna atata apa incat? hârtia umflată putea fi amestecată fără prea multă dificultate cu o baghetă de sticlă. Paharul cu hârtia înmuiată se încălzește la fierbere cu agitare constantă până când toată hârtia de filtru este fiertă într-o masă omogenă. După aceasta, masa de celuloză este turnată într-o pâlnie Buchner, iar la început nu se creează vid, iar masa de pulpă este distribuită uniform în toată pâlnia. Apoi, eventual, aspirați complet apa din masă.

    Dacă o bucată de tifon sau altă țesătură subțire nu este plasată în partea de jos a pâlniei Buchner, unele dintre fibrele de celuloză pot trece în prima porțiune a filtratului. Acest filtrat este turnat din nou în pâlnie și se asigură că filtratul curat începe să curgă în balon. Stratul rezultat de pulpă de celuloză de până la 10 mm grosime poate servi pentru filtrare pentru o lungă perioadă de timp.

    Când rata de filtrare prin pulpă a încetinit din cauza înfundarii cu turte de filtrare, pulpa poate fi regenerată prin fierbere repetată cu cantități mari de apă, schimbată de trei sau patru ori. Masa de celuloză spălată este din nou aruncată pe o pâlnie Buchner și se prepară un strat filtrant.

    La filtrare. Precipitațiile puternice pot cauza spargerea filtrului de hârtie; Pentru a preveni acest lucru, se folosesc așa-numitele conuri de filtrare. Ele vin în porțelan (Fig. 368) și platină. Conul este introdus în pâlnie și filtrul este plasat în el. Filtrarea se efectuează ca de obicei.

    Dar dacă laboratorul nu are aceste dispozitive, puteți întări baza filtrului folosind o țesătură subțire, precum muselina. Pentru a face acest lucru, tăiați un cerc din materialul luat, faceți un con din acesta, în care este introdus un filtru de hârtie. Sau plasează un filtru de hârtie concentric pe un cerc de material și le pliază împreună.

    În unele cazuri, precipitatul este uscat după filtrare. Pentru a face acest lucru, puneți-l pe un filtru împreună cu o pâlnie într-un dulap de uscare și plasați o cutie deschisă lângă el. După ce sedimentul s-a uscat, luați filtrul cu pensete sau clești și transferați-l rapid într-o sticlă. Acesta din urmă se pune deschis într-un esicator cu clorură de calciu pentru răcire. După aproximativ o oră, sticla de cântărire se închide și se lasă lângă cântar timp de 30 de minute, după care se cântărește.

    Este mult mai convenabil să folosiți așa-numitul creuzet Gooch (Fig. 369), care are un fund de plasă. Crezetul Gooch este introdus folosind un dop într-un balon Bunsen. Puneți într-un creuzet; filtru de azbest, se cântărește împreună cu acesta din urmă după uscare, se filtrează precipitatul prin el, se spală, se usucă și se cântărește din nou.

    Pentru a pregăti un astfel de filtru de azbest, fibrele lungi și scurte de azbest sunt calcinate separat într-un creuzet de porțelan și, după răcire, încălzite cu acid clorhidric concentrat într-o cană de porțelan închisă într-o baie de apă timp de 1 oră; după aceasta se scurge acidul clorhidric, se transferă azbestul într-o pâlnie dotată cu un con de platină și până atunci se spală cu apă fierbinte (cu ajutorul unei pompe) până când acidul este îndepărtat complet (filtratul nu trebuie să dea opalescență cu nitrat de argint). ). Azbestul purificat în acest fel este depozitat într-o sticlă cu dop măcinat. În fundul creuzetului se pune un strat de 1-2 mm de azbest cu fibre lungi, ușor presat cu o tijă de sticlă și apoi, după amestecarea azbestului cu fibre scurte cu apă într-un pahar, lichidul tulbure este turnat în creuzetul, creând în același timp un ușor vid în balonul Bunsen cu o pompă.



    Orez. 359. Instalarea creuzetului Gooch: 1 - creuzet Gooch; 2-palnie; 3 - dop.

    Orez. 370. Filtru de sticlă cu o placă de filtrare topită din sticlă poroasă.

    După ce se formează un strat de fibre scurte de azbest de aproximativ 1 mm, deasupra azbestului se așează o placă de plasă de porțelan, presată ușor cu o tijă de sticlă, iar azbestul amestecat în apă este turnat din nou în creuzet, astfel încât acesta din urmă. acoperă farfuria. După aceasta, clătiți cu apă până când tăvile de spălat devin complet transparente. Apoi, după uscarea creuzetului la temperatura dorită, se cântărește și apoi este gata de filtrare.

    Același filtru poate servi pentru nenumărate definiții. Dacă există o acumulare semnificativă de sediment în creuzet, îndepărtați stratul superior fără a distruge filtrul de azbest și continuați să utilizați creuzetul.

    Când precipitatul este transferat în creuzetul Gooch, așteptați până când lichidul umple porii stratului filtrant și abia apoi începeți aspirația lentă. În această condiție, sedimentul rămâne liber și poate fi mai bine spălat. În momentul în care se adaugă lichidul de spălare, aspirația este oprită astfel încât lichidul să pătrundă în toate straturile sedimentului.

    Deși filtrarea printr-un creuzet Gooch este în multe cazuri mai convenabilă decât filtrarea printr-un filtru de hârtie, nu poate fi întotdeauna utilizată. Precipitatele care urmează să fie separate pe un creuzet Gooch trebuie să fie cristaline sau pulverulente. Crezetele Gooch sunt complet nepotrivite pentru filtrarea precipitatelor gelatinoase și coloidale, de exemplu ZnS, Al(OH)3 etc., în condiții normale.

    În loc de creuzetele Gooch, laboratoarele folosesc adesea creuzete de sticlă cu o placă de filtrare topită din sticlă presată (poroasă) (filtre Nutch). Sunt mai convenabile prin faptul că, atunci când lucrați cu ele, nu trebuie să utilizați azbest, deoarece sunt filtrate prin sticlă presată zdrobită, lipită direct în peretele creuzetului (Fig. 370) sau pâlnie.

    Avantajul unor astfel de pâlnii este că prin ele pot fi filtrate acizi concentrați și alcalii diluați. Sunt rezistente la gazele umede și corozive.

    Plăcile filtrante din sticlă poroasă se disting prin porozitate și diametrul porilor (Tabelul 14). Înainte de utilizare, filtrele noi trebuie spălate cu aspirație cu acid clorhidric fierbinte și, în final, spălate bine cu apă. Acest tratament elimină toate impuritățile și particulele de praf care pot fi conținute în pori.

    Tabelul 14 Plăci filtrante din sticlă poroasă

    Porozitate

    Diametrul porilor

    Aplicații cheie

    Pentru aplicații speciale

    Pentru filtrarea sedimentelor foarte grosiere

    Pentru filtrarea sedimentelor grosiere și gelatinoase; filtrarea grosieră a gazelor; la extragerea materialelor grosiere, ca substrat pentru alte materiale filtrante

    Pentru lucrări pregătitoare cu sedimente de dimensiuni medii și cristaline; filtrare fină a gazelor