Фильтрование веществ, чувствительных к воздуху и влаге

При сборке аппаратуры для фильтрования чувствительных к воздуху и влаге веществ следует принимать во внимание последующую очистку. В некоторых случаях для удаления атмосферного воздуха достаточно пропускать над фильтровальной установкой сильный ток углекислоты. Редер рекомендует следующий прием: фильтровальная установка помещается в открытом ящике, который наполнен углекислым газом, преграждающим доступ более легкому воздуху; фильтруемый раствор и руки экспериментатора также погружены в углекислый газ.

Для фильтрования без доступа влаги и углекислоты воздуха Пип предложил воронку, изображенную на рис. 79. Через широкое горло в воронку можно вставить плоеный фильтр. Такая воронка легко присоединяется на корковой или резиновой пробке к делительной воронке и т.п. Для концентрирования фильтрата ее можно присоединить к перегонной колбе. Крышка и тубус могут быть пришлифованы.

Для фильтрования в совершенно закрытом пространстве или в индифферентной атмосфере применяют фильтры с пористыми пластинками. При этом фильтрование может идти по одному из следующих направлений:

1. Фильтруемая смесь просто выливается на фильтр.

2. Фильтрование происходит с отсасыванием или под давлением.

3. Фильтрование происходит отсасыванием через фильтр, погруженный в жидкость.

В первом случае прибор и его части обладают определенной подвижностью. Очень удобны трубки Шленка (рис. 80). В первом положении в трубке Шленка идет реакция, после окончания которой трубку поворачивают так, чтобы смесь стекала на пористую пластинку. Промывание затруднено.

Во втором случае прибор соединен неподвижно. Простейшее расположение показано на рис. 81. Ошибка, которую чаще всего допускают в таких приборах, состоит в том, что засасывание новых порций смеси пытаются осуществить через пористую пластинку, что почти никогда не удается, так как скорость засасывания чрезвычайно мала. Засасывание бывает удачным при условии, что частицы твердой фазы имеют соответствующие размеры и удельный вес их близок к удельному весу раствора. Промывание очень удобно. Метод целесообразен, когда дальнейшей переработке без воздействия воздуха подвергается только фильтрат, а осадок или выбрасывается, или перерабатывается обычным путем.

В третьем случае (рис. 82) успех фильтрования почти не зависит от формы твердых частиц. Промывание требует больших количеств жидкости.

Декантация, сифонирование

Декантацией называется сливание отстоявшейся жидкости с осадка.

Для декантации больших количеств пользуются специальными горшками или ведрами (рис. 83), с помощью которых можно постепенно сливать верхние отстоявшиеся слои жидкости.

Сифонирование очень близко к декантации. Оно часто производится неверно, так как пользуются обыкновенной сифонной трубкой с опущенным вниз концом, вследствие чего сифон вместе с жидкостью увлекает осадок. Поэтому нужно применять сифон, изображенный на рис. 84.

Такие сифоны применяются и для удаления верхнего отстоявшегося слоя из стакана для центрифугирования.

Этим способом можно также разделить слои жидкостей с разными удельными весами, а также легкие мути, долго остающиеся в суспендированном состоянии, от более тяжелых (отмучивание, анализ почвы).

29 Центрифугирование. Классификация конструкций.

Центрифугирование — разделение неоднородных систем (напр., жидкость — твердые частицы) на фракции по плотности при помощи центробежных сил. Центрифугирование осуществляется в аппаратах, называемых центрифугами. Центрифугирование применяется для отделения осадка от раствора, для отделения загрязненных жидкостей, производится также центрифугирование эмульсий (напр., сепарирование молока). Для исследования высокомолекулярных веществ, биологических систем применяют ультрацентрифуги. Центрифугирование используют в химической, атомной, пищевой, нефтяной промышленностях.

Классификация центрифуг.

По величине фактора разделе­ния центрифуги можно условно разделить на две группы: нормальные центрифуги и сверхцентрифуги.

Нормальные центрифуги применяют главным образом для разде­ления различных суспензий (исключая суспензии с весьма малой кон­центрацией твердой фазы) и штучных материалов. Сверхцентрифуги служат для разделения эмульсий и тонких суспензий.

По назначению центрифуги разделяются на три основные группы: фильтрующие, отстойные и сепарирующие (разделяющие).

Фильтрующие центрифуги имеют дырчатые барабаны, кото­рые часто покрывают изнутри тканью или другой фильтрующей перего­родкой. Центрифуги этого типа служат для разделения суспензий с кри­сталлической или зернистой твердой фазой, а также для обезвоживания штучных и твердых материалов.

Отстойные центрифуги со сплошным барабаном (без отвер­стий) применяют для разделения плохо фильтрующихся суспензий и осветления суспензий с небольшим содержанием твердой фазы.

Сепарирующие центрифуги также имеют сплошной барабан; их применяют для разделения эмульсий и концентрирования суспензий.

Важным признаком типа центрифуг является способ выгрузки из них осадка; выгрузка производится вручную, при помощи ножей или скребков, шнеков и поршней, движущихся возвратно-поступательно (пуль­сирующих), а также под действием силы тяжести и центробежной силы.

Центрифуги различают также по устройству опор (стоячие и под­весные) и по расположению оси (горизонтальные, наклонные и верти­кальные).

В зависимости от организации процесса центрифуги делят на пе­риодически и непрерывно действующие.

Периодически действующие центрифуги. Работа центрифуги перио­дического действия складывается в основном из следующих периодов:

1) пуск центрифуги в ход и наполнение барабана;

2) вращение барабана с постоянной скоростью и разделение не­однородной смеси;

3) торможение и разгрузка барабана.

В центрифугах периодического действия используется барабан с отверстиями или сплошной.

Барабан заключен в кожух, который служит сборником отделенной жидкости и одновременно защитным ограждением в случае разрыва барабана. Барабан приводится во вращение через ременную передачу или непосредственно от электродвигателя (иногда гидравлического привода).

Жидкость под действием центробежной силы проталкивается через стенку дырчатого барабана (или переливается через край сплошного барабана), собирается в кожухе и удаляется в трубопровод