Процес за раздвојување на суспензиите - Рајхелт Чемиетехник Магазин
Секоја супстанција што не е чиста супстанција е мешавина од супстанции. Бидејќи многу малку работи што не опкружуваат се чисти супстанции, раздвојувањето на мешавините на супстанции е секако секојдневна задача во хемиските лаборатории, а исто така и во големи размери во хемиската индустрија.
Една од најчестите мешавини на супстанции е суспензијата. Претставува хетерогена мешавина од течна и нерастворена, ситно поделена цврста честичка.Во овој напис даваме преглед на различните опции за одвојување на цврстите материи од течностите.
Како можете да ги поделите мешавините на супстанции?
Мешавините на супстанциите се поделени на хетерогени или повеќефазни и хомогени или еднофазни мешавини. Хетерогени мешавини се познати и како дисперзии. Составивме преглед на најважните мешавини на материјали во табела.
Портокалова = хетерогена, сина = хомогена
Хетерогените мешавини може да се одделат со помош на механички методи, додека тоа не е можно за хомогени мешавини. Се разбира, мешавина од супстанции исто така може да се состои од повеќе од две основни супстанции. За да се разликуваат, тие се нарекуваат бинарни (две супстанции), терцијални, итн. Како по правило, заради поедноставно спроведување, прво се одделуваат хетерогени компоненти, а потоа хомогени.
Седиментација - употреба на гравитација
Веројатно наједноставниот метод за одделување на суспензијата е таложење. Дозволувајќи цврста состојба да се смири, се добиваат две фази, а течноста потоа може да се отстрани, на пр. Со декантирање.
Стапката на седиментација зависи од вискозноста на течноста, големината на цврстите честички и густината на честичките, поради што овој процес на одвојување може да трае долго. Големи системи или сливови се користат индустриски за таложење. Овие се нарекуваат - во зависност од тоа дали сакате да ја извлечете течноста или цврстата - разјаснувач или згуснувач.
Центрифугирање - употреба на разлики во густината и центрифугална сила
Центрифугирањето е погодно за забрзување на одделувањето на фазите. Со ротирање околу фиксната оска, центрифугалната сила се користи за раздвојување на содржаните чисти материи според нивната густина, при што супстанцијата со најголема густина се собира најдалеку од оската на ротација. Центрифугирањето не само што ги одделува суспензиите, туку и емулзиите и мешавините на гас. Лабораториски центрифуги може да се најдат во многу лаборатории за хемиска и медицинска технологија. Како садови за вметнување се достапни соодветни цевки за центрифугирање. Бидејќи мораат да издржат силни сили, овие лабораториски контејнери се направени или од армирано стакло или како контејнери за еднократна употреба изработени од пластика како што е полипропилен (ПП).
Кога ракувате со центрифуга, треба да се напомене дека е особено важно при голема брзина на вртење да се постави противтежа со тежина што е можно слична на примерокот што треба да се центрифугира за да се избегне нерамнотежа. Таканаречените ултрацентрифуги достигнуваат до 500.000 вртежи во минута (исто така вртежи во минута, вртежи во минута). Со такви големи брзини, комората за центрифугирање се евакуира со цел да се минимизира триењето на воздухот. По одвојувањето, супернатантна течност може да се отстрани, на пример, со декантирање. Во големи размери, се користат сепаратори кои, во принцип, функционираат како центрифуга. Тие немаат вметнати контејнери, но работат како машина за перење со тапан без дупки. Како и кај центрифугата, суспензијата е одвоена според нејзината густина.
Постојат сепаратори кои работат континуирано, што значи дека суспензијата постојано се внесува преку влез, а одделените цврсти материи и течноста се испуштаат преку излезите. Посебен, континуиран сепаратор е хидроциклонот, центрифугален сепаратор за емулзии и суспензии, во кој тапан не се ротира, туку наместо тоа, се создаваат вртлози во суспензијата.
Филтрација
Еден од најважните методи на раздвојување за суспензиите е филтрација затоа што е многу едноставна и ефикасна. Искористувајќи го фактот дека цврстите материи над одредена големина не можат да поминат низ порите на филтерот, тие се механички одделени од суспензија. Се прави основна разлика помеѓу филтрите за површина и длабочина. Во длабока филтрација, цврстите материи што треба да се одделат се собираат во порозен филтер-медиум. Спротивно на тоа, површинската филтрација го користи ситовиот ефект, така што филтратот и цврстите материи се одделени на една површина. Процесот на раздвојување кој најчесто се користи во лабораторијата, филтрација на торта, создава остаток на филтерот, т.н. филтерска торта.
Постојат различни филтер медиуми, од кои мембранските филтри се најчести во хемиската лабораторија. Филтер мембраните може да се состојат од хартија, пластични филмови или текстилни ткаенини. Наједноставната структура за филтрација е држач за филтер за хартија со инка, со кој филтерот и филтратот се одделуваат со помош на гравитацијата. Со примена на прекумерен притисок на страната на приливот или вакуум на страната на одводот, брзината на одвојување може значително да се забрза.
Едноставни примери од лабораторијата се филтри за шприц (прекумерен притисок) или инки од Бухнер во комбинација со шише за вшмукување (вакуум). Се разбира, овој процес на раздвојување не само што може да се користи како серија, туку и континуирано при ниски концентрации на цврсти материи, на пр. Кога се користат филтри за проток.
Друга форма на филтрација на површината е филтрација со вкрстен проток. Медиумот што треба да се филтрира се пумпа паралелно со филтерот, што спречува таложење на торта со филтер. Цврстиот материјал не е целосно ослободен од течноста, туку само се згуснува. На пример, индустриски се користат филтер-преси, кои се состојат од наредени филтерски плочи и се покриени со филтерски крпи. Со компресија течноста се истиснува, додека цврстиот останува, кој потоа може да се испразни.
Центрифугата за филтрирање е комбинација на центрифугирање и филтрација, при што разликата во густината не е одлучувачка за одвојувањето. Центрифугалната сила создава преголем притисок што ја турка течноста низ филтерот. За лабораториската центрифуга се достапни специјални инсерти на филтри, кои овозможуваат центрифугирање на филтри дури и во мал обем. Ако честичките тешко се филтрираат затоа што се премногу мали или растворени на колоиден начин, може да се додадат флокуланти. Со нивна помош се унапредува агломерацијата на честичките и со тоа се спречува филтратот да содржи уште цврсти материи. Во случај на цврсти материи кои тешко се филтрираат, како што се тиња, често се користат помагала за филтрирање, на пример, за олабавување на филтерската торта. Типични помагала за филтрирање се кизелгур, целулоза или перлит.
Други методи на раздвојување
дестилација: Немеханичка опција која е погодна не само за раствори, туку и за суспензии е дестилација. Како по правило, сепак, дестилацијата не е метод на избор, бидејќи бара поголема количина на работа и е енергетски интензивна.
Флотација: Гасните меури особено добро се прилепуваат на хидрофобните честички, предизвикувајќи тие да бидат пловни и да лебдат на површината на течноста како пена со која може да се отстрани цврстиот материјал. Овој процес се користи индустриски за обработка на руда или за рециклирање хартија.
Магнетно одвојување: Ситно поделените феромагнетни честички можат да се одделат со примена на магнетно поле. Магнетни сепаратори се користат во геохемијата и обработката на отпад од домаќинствата, на пример.
Кој метод на раздвојување е најсоодветен за што?
Кој процес на одвојување е најсоодветен во секој поединечен случај зависи од различни фактори, едно од основните прашања е дали цврста или течна или и двете треба да се добијат како крајни производи. Не е невообичаено да се користат неколку методи на одвојување, или како директна комбинација или неколку процеси последователно.
На пример, во инженерството на процеси со големи количини на течност, честопати се спроведува едноставна талог пред филтрирање, или за претходно прочистување на течноста или за концентрација на смесата што треба да се филтрира. Бидејќи на пазарот има мноштво можности и различни уреди за филтрирање, како за лабораториски, така и за индустриски размер, честопати е задача што треба да го избере соодветниот процес на раздвојување и вистинската опрема, како што е вистинскиот тип на филтер, за соодветниот проблем на раздвојување.