0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды и свойства фильтровальных материалов

Лекция. Фильтровальные материалы;

Независимо от конструкции фильтра, в котором устанавливается фильтровальный материал, от свойств очищаемой среды и улавливаемой пыли фильтровальные материалы должны иметь высокую пылеемкость в процессе фильтрации и способность удерживать после регенерации такое количество пыли, которого достаточно для обеспечения высокой эффективности очистки газов.

В процессе эксплуатации фильтровальный материал должен сохранять высокую воздухопроницаемость в запыленном состоянии. Для обеспечения длительной работы в условиях действия регенерирующих устройств материалы должны иметь высокую прочность на разрыв и перегибы и способность к легкому удалению пыли, накопленной внутри пор и на поверхности. В необходимых случаях они должны обладать термостойкостью, кислостойкостью, стойкостью к щелочам, невысокой стоимостью материала.

Все фильтровальные материалы можно подразделить на четыре основных типа:

1) изготовлены из естественных волокон животного и растительного происхождения (шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые);

2) из искусственных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон и др.);

3) из естественных минеральных волокон (асбест);

4) из искусственных неорганических волокон (стеклоткань, металлоткань).

Во всех волокнах растительного происхождения основным веществом, определяющим их свойства, является целлюлоза.

Хлопковое волокно так же, как и целлюлоза, подвержено значительным изменениям под действием кислот, щелочей и окислителей. Однако растворы едкой щелочи концентрацией от 0,5 до 5 % при комнатной температуре не изменяют состава и свойств хлопкового волокна. Растворы уксусной кислоты слабой концентрации не оказывают заметного действия на хлопковые волокна при любой температуре. Аммиачные растворы гидроокисей меди, никеля, кобальта, цинка растворяют целлюлозу. Ткани из хлопковых волокон выдерживают температуру до 80 0 С.

Льняные волокна относятся к наиболее прочным из группы естест­венных волокон растительного происхождения. Химическая стойкость их примерно одинакова с волокнами хлопка. Льняные ткани находят ограниченное применение для фильтрации.

Шерстяные волокна относятся к группе естественных волокон животного происхождения и состоят главным образом из белковых веществ. В отличие от целлюлозы белковые вещества относительно стойки к действию кислот; щелочи, как и газообразный аммиак, быстро разрушают белковые вещества волокон шерсти. Шерстяные тка­ни могут быть применены при фильтрации газа с температурой не более 90 °С.

Шелковые волокна также относятся к группе естественных волокон животного происхождения и в основном состоят из белковых веществ. Стойкость к щелочам у шелка несколько лучшая, чем у шерсти, но хуже, чем у хлопка. Шелк стоек в слабокислой среде, однако, шелковые ткани применяются очень редко.

Асбестовое волокно относится к группе естественных волокон минерального происхождения. Основными достоинствами волокон асбеста являются высокая термостойкость, неподверженность гнилостным процессам, стойкость в щелочных и кислых средах. Прочностные свойства асбестовых волокон невысокие.

Стеклянное волокно отличается высокой термостойкостью, выдерживает значительные разрывные нагрузки. В последнее время освоено производство стеклотканей из высокообъемной (текстурированной) пряжи. Недостатком всех стеклянных волокон является их низкая стойкость к перегибам и истиранию. Фильтровальные ткани из стеклянных волокон применяются для очистки газов с температурой до 250°С.

Лавсановое волокно эластично, устойчиво к истиранию, слипанию, изгибу. В кислых средах стойкость лавсановых волокон относительно высокая, в щелочных средах прочность лавсана значительно снижается. Лавсановые волокна устойчивы к воздействию микроорганизмов, ткани из них не плесневеют, устойчивы к действию света, но очень чувствительны к резким колебаниям влажности. Лавсановые фильтровальные ткани при длительной эксплуатации выдерживают температуру 130°С.

Нитроновое волокно — продукт полимеризации акрилонитрила, сырьем для которого служат ацетилен и синильная кислота. Отличительной особенностью нитроновых волокон является их сходство по внешнему виду с волокнами натуральной шерсти. Стойкость к кислым средам нитрона высокая, он удовлетворительно выдерживает воздействие щелочных сред. Нитрон нечувствителен к резким колебаниям влажности. Термостойкость фильтровальных тканей из нитрона определяется пределом 120-130 0 С.

Хлориновое волокно имеет высокую химическую стойкость, устойчиво к действию микроорганизмов и плесени. Выдерживает температуру до 70 °С. При повышении температуры более 70°С хлориновые волокна размягчаются, ткань теряет эластичность и быстро выходит из строя. При длительном воздействии света прочность хлориновых волокон значительно снижается. При колебаниях влажности хлориновые ткани не дают заметной усадки.

Капроновое волокно характеризуется высокой устойчивостью к ис­тиранию и воздействию знакопеременных нагрузок растяжение — сжатие, обладает хорошей устойчивостью к щелочным средам. В концентрированных кислотах капрон растворяется. Ткани из капрона длительно выдерживают температуру 90 °С.

Оксалоновые волокна имеют высокую термостойкость. Ткани из оксалоновых волокон способны длительно работать при температуре 180-200 0 С.

Тефлоновые волокна отличаются высокой химической стойкостью, превосходящей все известные материалы, устойчивы к изгибу и трению. Под действием больших механических нагрузок материал из тефлона вытягивается, «течет». Тефлоновые ткани могут выдерживать температуру до 230 0 С.

По структуре фильтровальные материалы подразделяются на тканные и нетканные. Тканные фильтровальные материалы в свою очередь подразделяются в зависимости от способа переплетения на полотняные, саржевые, сатиновые; в зависимости от вида волокна в нити — на штапельные, филаментные, текстурированные; в зависимости от обработки поверхности — на ворсованные, гладкие. Нетканные фильтровальные материалы по способу закрепления волокон подразделяются на иглопробивные, холстопрошивные, клееные.

Основные свойства фильтровальных материалов. Эффективность пылеулавливания, гидравлическое сопротивление, срок службы фильтровальных тканей во многом зависят от их структуры, способа плетения, плотности, толщины и крутки нитей.

Основным показателем, определяющим применимость фильтровального материала для любого технологического передела, является его пылеотделяющая способность. Она зависит от свойств пыли и газа, текстильных показателей ткани, условий и режимов эксплуатации, конструктивных особенностей фильтра.

Другим важным свойством фильтровальных материалов является их способность к регенерации, которая осуществляется различными способами: обратной и импульсной продувкой, простым встряхиванием, вибрацией, покачиванием и перекручиванием рукавов, воздействием звуковых колебаний, ударной волной и др.

Выбор фильтровального материала для оснащения конкретного рукавного фильтра осуществляется, исходя из физико-химического состава пыли и газа, конструктивных особенностей фильтра, примененного способа регенерации, требований к степени очистки и допустимого гидравлического сопротивления.

Тканевый фильтр состоит из корпуса цилиндрической или прямоугольной формы, выполненного из листовой стали, в котором размещены все узлы фильтра. Существенным элементом корпуса является бункер, имеющий коническую или пирамидальную форму, угол наклона стенок которого должен быть больше угла естественного откоса улавливаемой пыли. В нижней части бункера устанавливаются шнековый или скребковый транспортер и шлюзовой затвор, предназначенные для выгрузки уловленной пыли. Бункер и корпус разделены горизонтальной решеткой, в которой сделаны отверстия с патрубками для крепления рукавов. Корпус вертикальными стенками разделяется на секции с целью уменьшения перегрузки фильтровального материала и более эффективной регенерации. В секциях прямыми рядами или в шахматном порядке размещаются рукава; отношение длины рукава к диаметру – от 15 до 40.

На корпусе находятся механизм управления регенерацией, клапанная коробка переключения секций на продувку с калорифером для подачи в фильтр (во избежание залипания фильтровального материала) подогретого продувочного воздуха, а также коллекторы, через которые запыленный газ и продувочный воздух подводятся к фильтру, а очищенный воздух отводится от него.

Читать еще:  Арка "а-ля старый замок". Имитация кирпича

В тканевых фильтрах применяют фильтрующие материалы двух типов: обычные ткани, изготавливаемые на ткацких станках, и войлоки (фетры), получаемые путем свойлачивания или механического перепутывания волокон иглопробивным методом.

Осаждение частиц пыли в начальный период работы фильтра за счет механизмов касания, инерции, диффузии и электростатического взаимодействия происходит на волокнах, расположенных на поверхности нитей, а также в ворсе. Волокна, находящиеся внутри крученых нитей, в осаждении частиц практически не участвуют, так как поток газа проходит в основном через отверстия между нитями. В последующем наблюдается процесс соосаждения частиц и формирования «мостов» над порами и в самих порах, в результате чего образуется сплошной слой пыли, который сам становится «вторичной» фильтрующей средой, и эффективность очистки резко возрастает. Осаждение частиц в поверхностном пылевом слое и внутри запыленной ткани основано в значительной степени на ситовом эффекте, так как поры в слое, обтекаемые элементы (осажденные пылинки) и улавливаемые частицы имеют близкие размеры.

Применение зернистых фильтров оказывается целесообразным для очистки газов при температурах, чрезмерно высоких для рукавных фильтров. Кроме того, экономически выгодной является сухая комплексная очистка газов от пыли и газообразных вредных веществ, особенно при условии применения шихтовых материалов в качестве сорбента или катализатора.

Высокотемпературная очистка газов. Целесообразность применения зернистых фильтров в этом случае обусловлена возможностью очистки уменьшенных объемов газа без их предварительного охлаждения (в том числе разбавлением воздухом). Кроме того, высокотемпературная очистка газов значительно облегчает утилизацию их тепла.

Сухая комплексная очистка газов от пыли и газообразных вредных веществ с использованием в качестве насыпного слоя соответствующего адсорбента или катализатора. Этот метод позволяет отказаться от дополнительной гидрохимической схемы нейтрализации уловленных продуктов, необходимой при применении абсорбционной схемы улавливания. Этот метод легко осуществляется, когда в качестве адсорбента, катализатора или фильтрующего материала может быть использован материал основного технологического процесса, например, шихтовый материал. Поэтому в качестве насадки используют песок, гальку, шлак, дробленые горные породы, древесные опилки, кокс, крошку резины, пластмасс, графита и другие материалы.

Конструкция аппарата зернистого фильтра, предназначенного для очистки газов от мелкодисперсной пыли при высоких температурах, должна обеспечивать:

— высокую надежность при непрерывной многолетней работе в условиях как обычных, так и агрессивных газовых сред;

— эффективное улавливание мелкодисперсной пыли;

— сохранение высокой эффективности улавливания в течение всего периода работы;

— работу при высоких температурах (400 о С и более);

— заданную эффективность при резком увеличении запыленности, скорости и давления на входе в случае нарушения технологических параметров установки.

Зернистые фильтры нашли широкое применение при обеспыливании горячих газов в цементной промышленности, при получении редких и драгоценных металлов и др. Кроме фильтрования, гранулы могут выполнять функции теплоносителя и сорбента или катализатора при сочетании процесса фильтрования с адсорбционным или каталитическим процессом.

Благодаря непрерывному совершенствованию способов регенерации зернистые фильтры находят все более широкое применение на цементных, известковых, гипсовых заводах, на предприятиях химической промышленности и в новых отраслях промышленности. Конструктивно эти аппараты достаточно просты, имеют низкие эксплуатационные расходы, надежны в работе и обеспечивают достаточно высокую степень очистки газов.

Разработано большое число аппаратов с зернистым слоем, различающихся как конструкцией фильтрующих элементов, так и способом регенерации. Перспективными можно считать конструкции с импульсной продувкой без применения механических устройств регенерации. В зависимости от вида улавливаемых пылей и режима работы зернистые фильтры обеспечивают степень очистки газов 95—99,5 % при скорости фильтрации 15—35 м/мин. Гидравлическое сопротивление фильтра составляет 1300—3000 Па. Как правило, зернистые фильтры ис­пользуются для обеспыливания небольших объемов газа.

Какие существуют фильтровальные ткани

Чистый воздух и питьевая вода являются естественной потребностью человека, поэтому фильтрующие материалы используются повсеместно. Но область применения фильтров не ограничена воздухом и водой. Многие отрасли промышленности не обходятся без фильтрующих тканей различных видов.

Что это за «зверь»

В различных отраслях производства часто возникает необходимость в очистке. Очищать требуется жидкости, воздух, газ от попадания в них мелких частиц и осадка. Именно с этой целью выпускают различное фильтровальное полотно.

Фильтровальная ткань

Для каждого конкретного случая необходимо подбирать ткань с учетом размера ячеек и состава волокон. Фильтрующая ткань должна отвечать следующим параметрам:

  • не вступать в контакт с элементами рабочей среды;
  • обеспечивать отделение загрязнений и примесей от жидкости или газа.

Способность задерживать на поверхности примеси зависит от способа плетения полотна, толщины нитей и его плотности. Высокая плотность и значительная толщина нитей в сочетании с прочным плетением обеспечат высокие фильтрующие способности материала. Все тканевые фильтры относятся к группе пористых фильтровальных материалов.

Рулонный фильтровальный материал на производстве

Производство фильтровальных материалов

Многообразие фильтрующих материалов обусловлено не только динамичным развитием текстильного производства, но и модернизацией систем для очистки окружающей среды от вредных выбросов.

Ткани для фильтров изготавливают из натуральных или синтетических волокон диаметром 10-30 микрон, скручиваемых в нити диаметром до 0,5 мм. Расстояние между нитями обычно составляет 100-200 микрон. Нити утка и основы составляют сетку, которая дополнительно может переплетаться ворсинками. Загрязненный воздух, жидкость или газ, проходя между нитями, очищается, оставляя на поверхности материала осадок. Наличие ворса улучшает фильтрующие способности ткани. Принцип работы фильтра напоминает сито — пропускает через себя очищенный воздух, жидкость, масло, задерживая на поверхности различные загрязнения.

Важно! В рабочее состояние ткань приходит после нескольких циклов загрязнения-очистки. Через некоторое время на ткани образуется остаточный пылевой слой, который образует дополнительный фильтр. В результате непрерывного процесса фильтрации этот слой вместе с сопротивляемостью ткани стабилизируется и сохраняется. При застревании пыли в порах ткани, конденсации влаги на поверхности или замасливании, сопротивляемость ткани увеличивается.

Виды материалов

Существует несколько видов фильтровальных материалов, которые различаются по происхождению волокон:

Натуральные

Хлопчатобумажные фильтры — бельтинг и фильтромиткаль. Оба материала производятся из хлопковых волокон, но различаются по плотности и способу плетения Бельтинг — более прочный материал с плотностью 900 г/м2, фильтромиткаль — менее плотный, с показателем 490 г/м2.

Хлопковый фильтр

Серпянка — производится из хлопчатобумажных или льняных волокон. Для нее характерен большой размер ячеек и высокая пористость, внешне похожа на марлю.

Серпянка

Искусственные и синтетические

Полотно из полиамидной ткани — изготавливается из капроновых волокон с четкими диагональными рядами.

Полиамидное полотно

Полотно из полиэфирной ткани — выпускаются в различных модификациях: суровые, с начесом, термообработанные. К этой группе относится лавсановая фильтровальная ткань. Она отличается высокой прочностью, стойкостью к солнечному свету и плесневелым микроорганизмам. Еще одной разновидностью этой группы является рулонный воздушный фильтр ФилТек, созданный методом термоскрепления волокон при температуре более 100°С.

Лавсановые мешочки для отжима

Иглопробивное нетканое полотно — популярный в автомобильной отрасли вентиляционный фильтр. Сырьем для полотна служит полиэфир, который считается безопасным материалом не только для человека, но и для окружающей среды. Он не подвергается горению и не разлагается, выпускается в рулонах.

Иглопробивное полотно

Стеклоткань — прочный и износоустойчивый материал, который также применяется в качестве изоляции. В зависимости от количества нитей, бывает простого и перевивочного плетения.

Стеклоткань

Полотно из полипропиленовой ткани — отличается высокой химической стойкостью и ударопрочностью.

Полипропиленовое полотно

Читать еще:  Внешний фильтр для аквариума: функции и правила выбора

Все виды ткани различаются по плотности. Минимальное значение имеет полиэфирное полотно — 300 г/м2, максимальное значение у полиэфирного сурового материала с односторонним ворсом — 970 г/м2. Новые виды плетения и современное сырье для фильтров позволяют повысить производительность приборов, снижая гидравлическое давление в системе очистки.

Область применения

Область применения напрямую зависит от используемого в полотне сырья и присущих фильтру характеристик по стойкости к химическим реагентам.

Промышленное применение

В автомобильной промышленности, а также для фильтрации сточных вод широко применяются нетканые иглопробивные материалы. Они задерживают грязь и вредные вещества, препятствуя их попаданию во внешнюю среду. Обеспечивают хорошую вентиляцию салона автомобиля и охлаждающих систем.

Хлопчатобумажные ткани используются в химической промышленности и цветной металлургии для очистки растворов.

В горнодобывающей отрасли применяют полиамидные полотна для очистки железной руды от примесей.

Важно! Ткань для воздушных фильтров широко используется для очистки воздуха в вентиляционных системах приточной вентиляции и кондиционирования.

Фильтрующая ткань для вентиляции применяется в отверстиях электрошкафов и в качестве предварительного фильтра в многоступенчатой системе очистки воздуха, а также для наполнителя кассетных фильтров различных марок.

Полиэфирная фильтровальная ткань в нефтяной промышленности широко используется для вылавливания пыли в каучуковом производстве, а в химической — для очистки красящих пигментов и при изготовлении моющих средств.

Пищевая промышленность

Для пищевой промышленности идеально подойдут фильтры из натуральных материалов — бельтинг и фильтромиткаль, а также серпянка. Через них фильтруют молоко для отделения сыворотки при производстве сыров и кисломолочных продуктов. Пропускают через них сиропы различной консистенции. Натуральные волокна не должны подвергаться воздействию кислот и щелочей, температура использования не более 80 °С.

Также используется нейтральное к микроорганизмам полотно — молочный лавсан. С его помощью фильтруют сыворотку, масло и молоко.

Процеживание молока

Бытовое использование

В быту фильтры, помимо фильтров для воды, используются для кухонных вытяжек и в пылесосах.

Важно! В кухонных вытяжках для жировых фильтров используют синтепон, акрил или флизелин. Они чаще всего одноразовые. После стирки он истончается и утрачивает свои очищающие свойства.

Для пылесосов мешки из ткани чаще всего многоразовые, сшитые из полиамидных синтетических волокон, или одноразовые —из фильтровальной бумаги. Оба материала хорошо пропускают воздух, при этом задерживая пыль.

Нетканый воздушный фильтр для пылесоса и кондиционера удерживает пыльцу, аллергены, плесень.

Синтепоновый фильтр для кухонной вытяжки

Медицинские фильтры

В медицине используются матерчатые фильтры для очистки воздуха, газов, а также для изготовления респираторов и фармакологических растворов.

Плюсы и минусы

У каждой разновидности имеются свои особенности, но в целом фильтровальная ткань обладает следующими достоинствами:

  • не мнется;
  • имеет долгий срок службы;
  • задерживает пыль, газ и прочие частицы;
  • не вступают в химическую реакцию с кислотами и щелочами;
  • не разлагается под воздействием вредных микроорганизмов.

К недостаткам относятся следующие свойства:

  • нет универсального типа ткани, каждый вид имеет свою фильтрующую способность;
  • существует температурное ограничение по использованию материала;
  • натуральные материалы имеют низкую прочность.

Несмотря на указанные недостатки, выбрать подходящую ткань все-таки возможно, подобрав материал по необходимым параметрам. Это может быть необходимая степень и скорость очистки, максимальная температура использования и давление.

Виды и свойства фильтровальных материалов

ФИЛЬТРОВАНИЕ

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

В лабораторной практике очень часто приходится прибегать к операции механического разделения твердых и жидких компонентов какой-либо смеси.

Эту операцию чаще всего осуществляют путем фильтрования.

Сущность фильтрования состоит в том, что жидкость с находящимися в ней частицами твердого вещества пропускают через пористую перегородку; имеющиеся в последней поры или отверстия настолько малы, что через них частицы твердого тела не проходят, жидкость же проходит легко. Эта перегородка, задерживающая твердые тела, называется фильтром. Способность задерживать твердые частицы различной крупности и производительность фильтра, т.е. количество жидкости, которое может быть отделено через фильтр в единицу времени, находятся в прямой зависимости от величины пор. При фильтровании на фильтре откладывается осадок, который как бы уменьшает величину пор и вместе с тем сам играет роль фильтра, создавая плотный слой. В лабораторной практике нередко бывают случаи, когда фильтрат (жидкость, прошедшая через фильтр) все еще остается мутным и просветляется лишь при повторном или неоднократном пропускании через один и тот же фильтр.

В частном случае к фильтрованию можно отнести процесс отжима, когда от твердого вещества, составляющего главную часть смеси, необходимо отделить жидкость (много твердой части – мало жидкой).

Одним из важнейших факторов, влияющих на фильтрование, является вязкость: чем вязкость раствора или жидкости выше, тем труднее их фильтровать.

На вязкость жидкости большое влияние оказывает температура: чем ниже температура, тем выше вязкость. Это хорошо заметно на вязких минеральных маслах, которые при нагревании делаются легкотекучими и фильтруются достаточно хорошо.

Многие вещества при обычной температуре имеют настолько высокую вязкость, что фильтровать их невозможно, примером могут служить некоторые растворы желатина и агар-агара, при комнатной температуре образующие гели (студни). При нагревании эти студни расплавляются, делаются жидкими и более или менее легко фильтруются.

Таким образом, температура оказывает большое влияние на скорость фильтрования. Этим часто пользуются в лабораторной практике, и в описании многих методик можно найти указание, что раствор должен фильтроваться горячим.

Другим важным фактором, влияющим на скорость фильтрования, является давление, под которым жидкость проходит через фильтр.

Чем давление выше, тем быстрее фильтруется жидкость. Поэтому часто фильтруют под вакуумом или под давлением.

При обычном фильтровании жидкость проходит через фильтр под давлением только небольшого столба жидкости, находящегося над фильтром. В случае же фильтрования под вакуумом жидкость проходит через фильтр под давлением почти в 1 атм.

Однако повышение давления не во всех случаях ускоряет фильтрование. При фильтровании под давлением студнеобразных осадков вначале процесс идет хорошо, потом все больше и больше замедляется и, наконец, почти прекращается. Под действием повышенного давления осадок плотно прижимается к фильтру, и поры последнего забиваются, продолжать фильтрование при этом бесполезно. В подобных случаях лучше фильтровать при обычном давлении, не смущаясь тем, что на это уйдет много времени.

Большое влияние на процесс фильтрования оказывает величина частиц твердого вещества, находящегося в жидкости. Если размер частиц превышает размер пор фильтра, фильтрование идет легко. Но по мере приближения размера частиц к размерам пор фильтра процесс фильтрования замедляется и может даже прекратиться совсем. Когда размер частиц твердого тела меньше размера пор, отфильтровать взвесь не удается.

Частицы коллоидных размеров (частицы, диаметр которых меньше 0,1 мк (1мк = 0,001 мм), но больше, чем 1 ммк (1 ммк = 0,001 мк)) совершенно невозможно отделить от жидкости обычным фильтрованием. В подобных случаях стремятся увеличить размер частиц, коагулировать их, что часто достигается путем кипячения. Многие коллоиды при высокой температуре образуют крупные хлопья, которые легко задерживаются фильтром. Иногда этого же эффекта можно добиться и на холоду, применяя какие-либо электролиты-коагуляторы, например многозарядные ионы тяжелых металлов. Так, однако, поступать можно только в том случае, когда вводимый электролит не будет мешать дальнейшей обработке фильтрата или осадка.

Для фильтрования коллоидных растворов применяют также ультрафильтры или ультратонкие фильтры.

При фильтровании иногда необходимо учитывать адсорбционные явления. Некоторые вещества, например, красители, очень заметно адсорбируются фильтрами, особенно фильтровальной бумагой и целлюлозной массой.

Читать еще:  30 креативных идей для упаковки новогодних подарков к Новому году и Рождеству

Большие трудности встречаются при фильтровании белковых и слизистых веществ. Фильтры из обычной фильтровальной бумаги для них непригодны. Если осадок для работы не нужен и если среда не щелочная, ускорить процесс фильтрования можно путем добавления мелкого кварцевого песка и тому подобных материалов, которые насыпают в жидкость, подлежащую фильтрованию. Перед фильтрованием жидкость следует хорошо взболтать и выливать на фильтр, все время встряхивая сосуд с фильтруемой жидкостью.

При фильтровании белков и слизей лучше всего применять слой целлюлозной массы.

Фильтровать можно не только водные или неводные растворы, но и расплавы. Многие вещества при нормальной температуре имеют твердую консистенцию (например, воск, парафин и др.). Для очистки их от механических примесей пользуются фильтрованием расплавленных веществ, проводя эту операцию при соблюдении определенных условий. В подобных случаях существенное значение имеет выбор фильтрующего материала.

ФИЛЬТРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Фильтрующие материалы, применяемые в лабораторной практике, могут быть разделены на два класса: 1) сыпучие и 2) пористые. Кроме того, фильтрующие материалы разделяются на 1) неорганические и 2) органические.

К первому классу относится, например, кварцевый песок. Он может иметь различную величину зерен. От этого зависит как скорость фильтрования, так и достигаемый при этом эффект. Чем крупнее зерна песка, тем больше производительность фильтра и вместе с тем меньше его задерживающая способность; фильтр будет задерживать только более крупные частицы, мелкие же будут проходить через него, не задержнваясь.

Во многих случаях применяют пористые материалы (неглазурованные фарфоровые фильтровальные тигли и фарфоровые пластинки, прессованное стекло, пластинки из прессованных окисей некоторых металлов, керамические фильтры и пр.).

Неорганические фильтрующие материалы особенно пригодны для жидких веществ и растворов, нагретых до температур, превышающих 100°С.

Наибольшим распространением в лаборатории пользуются фильтровальная бумага, целлюлозная масса, асбест, волокнистые материалы (ткани), смешанные фильтры, прессованное стекло, обожженная глина, фарфор и пр.

Выбор фильтрующего материала зависит как от требований к чистоте раствора, так и от свойств его. Для фильтров нельзя применять такие материалы, на которые фильтруемая жидкость может оказать какое-либо действие. Так, щелочи, особенно концентрированные, нельзя фильтровать через фильтр из прессованного стекла и вообще материалов, содержащих двуокись кремния (кварцевый песок и др.), так как последняя будет растворяться в щелочи и загрязнять ее. Среди неорганических фильтрующих материалов имеются такие, которые пригодны для фильтрования очень агрессивных жидкостей даже при высокой температуре, например, фильтры из глинозема, из окиси циркония, из окиси тория и др.

Фильтровальная бумага отличается от обычной тем, что она не проклеена, более чиста по составу и волокниста. Последнее обстоятельство и обусловливает ее фильтрующую способность.

Фильтровальную бумагу часто продают в пачках по 100 штук, уже нарезанную кругами различного диаметра (5,5; 7; 9; 11; 12,5 и 15 см), соответственно размеру воронок.

Ниже указывается, какого диаметра следует брать готовые круглые фильтры в зависимости от диаметра воронки:

Верхний диаметр воронки, мм……35 45 55 70 80 100 150 200

Диаметр фильтра, мм……………. 55 70 90 110 125 150 240 320

Различают бумажные фильтры обычные и беззольные. На каждой пачке указывается масса золы фильтра. Если после запятой стоит четыре нуля, такая фильтровальная бумага считается беззольной. Например, если на пачке помечено, что «масса золы одного фильтра = 0,00007 г», считают, что фильтр беззольный, так как при взвешивании на аналитических весах такая масса золы не скажется на результатах взвешивания. Если же на пачке будет указано, что «масса золы одного фильтра = 0,0003 г» – это будет обычная фильтровальная бумага. Готовые фильтры различают также по плотности фильтровальной бумаги. Это различие определяется по цвету бумажной ленты, которой оклеивают упаковку готовых фильтров. Приняты следующие условные обозначения:

розовая (или черная) лента – быстрофильтрующие фильтры (диаметр пор

белая лента — бумага средней проницаемости (диаметр пор

синяя лента — «баритовые», плотные фильтры (диаметр пор

1-2,5 нм), предназначенные для фильтрования мелкозернистых осадков;

желтая лента — обезжиренные фильтры.

Сжигать фильтры вместе с осадком возможно только в том случае, если продукты горения бумаги и уголь не будут действовать на осадок. Например, нельзя сжигать фильтр вместе с осадком при определении галогенов (Сl и Вr) в виде галоидного серебра, свинца – в виде PbSO4 и т.д. В подобных случаях, а их очень много, применяют другие способы фильтрования.

Ассортимент фильтрующих материалов, пригодных и удобных для лабораторных работ, в последние годы пополнился рядом новых материалов. Из них важнейшими являются фильтры из стекловолокнистой бумаги и коротковолокнистого асбеста, которые называют «абсолютными фильтрами». Стекловолокнистую бумагу применяют для фильтрования радиоактивных и химически агрессивных веществ.

Особый интерес для фильтрования концентрированных кислот и щелочей представляют фильтры из поливинилхлорида, флексолитовые (политетрафторэтиленовые), политеновые (полиэтиленовые) и из некоторых других химически стойких пластиков. Все эти виды фильтров применяют, когда обычные фильтры непригодны из-за их чувствительности к концентрированным кислотам или щелочам и некоторым другим агрессивным жидкостям. При фильтровании органических жидкостей или растворов в них через органические фильтры следует учитывать, что эти материалы не всегда устойчивы по отношению к органическим растворителям и могут или растворяться в них, или же набухать. Кроме того, их можно применять только в определенных границах температуры, обычно не выше 100°С.

Фильтры из бумаги, употребляемые в лаборатории, бывают двух родов: простые и складчатые (плоеные).

Для изготовления простого фильтра квадратный кусок фильтровальной бумаги определенного размера (в зависимости от величины осадка и размера воронки) складывают в четыре раза (рис.359), затем ножницами обрезают так, как указано на рис.359.

Складчатый, или «плоеный», фильтр (рис.360) лучше простого в том отношении, что фильтрование с ним идет быстрее, так как фильтрующая поверхность плоеного фильтра в два раза больше, чем у простого фильтра.

Квадратный листок фильтровальной бумаги нужного размера складывают вначале пополам, а затем вчетверо и обрезают ножницами, как при приготовлении простого фильтра (1, 2 и 3). Развертывают фильтр (4) и правую четверть его (б) сгибают пополам внутрь (5); отгибают верхнюю восьмушку (6) и снова складывают ее пополам внутрь (7); наконец, полученную шестнадцатую долю фильтра снова складывают пополам наружу. После этого по размеру полученной дольки ( 1 /32 фильтра) складывают гармошкой весь фильтр, развертывают его и вкладывают в воронку. Нужно стремиться, чтобы складки фильтра не подходили вплотную к его центру; в противном случае фильтро-вальная бумага в центре фильтра обычно прорывается.

Края фильтра должны быть не рваными, а обрезанными. Полезно иметь металлические шаблоны, по которым вырезают фильтры.

Для того чтобы фильтр после фильтрования можно было легко рас-крыть, у одного края его, у сгиба, отры-вают маленький кусочек бумаги.

В целях уменьшения расхода фильтровальной бумаги можно реко-мендовать следующий способ приготов-ления простых фильтров (рис.361).

Берут половину того куска бумаги, который нужен для обычного фильтра. Этот кусок складывают вдвое и одну сторону дважды загибают. Затем фильтр обрезают, как обычно, и употребляют для фильтрования.

СПОСОБЫ ФИЛЬТРОВАНИЯ

Фильтрование можно проводить различными способами. Выбор способов фильтрования зависит, как уже упоминалось, от характера подлежащих фильтрованию жидкостей и свойств осадка, который нужно отделить от жидкости.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector