Вакуумные насосы для фильтрации: области применения и какие насосы используются
Вакуумная фильтрация является неотъемлемой частью технологии дистилляции, экстракции и очистки. По сравнению с традиционной фильтрацией с помощью самотечной фильтрации введение вакуума в систему может значительно повысить скорость и эффективность работы лаборатории. Одним из наиболее распространенных применений является отделение твердых частиц от жидкостей. Для вакуумной фильтрации требования к контролю и конечном вакууме как правило не высоки.
Сущность процесса вакуумный фильтрация заключается в создании разницы давлений между двумя сторонами фильтровальной ткани и другими пористыми средами, с помощью которой перехватываются твердые частицы в фильтровальной суспензии, разделяя таким образом жидкую и твердую фазы.Вакуумная фильтрация осуществляется при помощи разности давлений между источником вакуума на одной стороне фильтрующей среды и атмосферным давлением на другой стороне фильтровальной массы около 5*10^4-7*10^4 Па. Механизм вакуумной фильтрации в основном относится к фильтрации осадка, а некоторые - к глубокой фильтрации. Для вакуумной фильтрации используются вакуумные фильтры и другие приспособления.
Скачать подборку оборудования для фильтрации
Вакуумные фильтры можно разделить на два типа: непрерывного и периодического действия. Вспомогательные устройства включают: промывку с целью уменьшения растворимой соли в осадке фильтра; устройство для сушки осадка фильтра, предназначенное для уменьшения содержания влаги в несжатом осадке фильтра; вакуумные насосы, в основном используют водокольцевой вакуумный насос, насос Рутса, сухой винтовой насос и пароструйный насос; абсорбционная колонна, если воздух всасывающего вакуумного насоса содержит агрессивные или токсичные газы, то следует использовать насадку.
Чаще всего применяют водокольцевой насос.Поскольку вакуумный фильтр во время своей работы должен удалять влагу, всегда следует выбирать вакуумный насос "мокрого типа", а вакуумные насосы "сухого типа" не являются идеальными в данном случае. Во время нарушения технологического процесса, такого как выход из строя фильтрационного насоса, остатки жидкости могут попасть в вакуумную систему. Разорванная фильтровальная ткань может содержать кусочки фильтровального осадка. В этой ситуации водокольцевые вакуумные насосы могут быть лучшим выбором без каких-либо повреждений.
Барабанный вакуумный фильтр
Общими характеристиками такого типа фильтров являются то, что выщелачивающий барабан вращается в фильтровальной бороздке, а внешняя поверхность вращающегося барабана имеет фильтрующую среду, которую можно непрерывно фильтровать. Окружность барабана разделена на несколько фильтрующих камер, которые соединены с распределительной головкой, установленной на главном валу барабана, соответствующими трубопроводами.Распределительная головка соединена с источником вакуума и источником сжатого воздуха, так что каждая фильтрующая камера могла иметь к этим источникам доступ во время процесса вращения.Благодаря вращению барабана каждая фильтровальная камера непрерывно осуществляет фильтрацию, промывку, сушку и выгрузку осадка. Для предотвращения оседания твердых частиц на фильтре установлено перемешивающее устройство. В соответствии с различными способами очистки и выгрузки осадка существует несколько типов барабанного вакуумного фильтра. Рассмотрим некоторые из них.
Скребковый разгрузочный барабанный вакуумный фильтр
Рис.1. Скребковый разгрузочный барабанный вакуумный фильтр
Когда барабан вращается в направлении зоны разгрузки, сжатый воздух направляется в эту зону благодаря функции распределительной головки. При обратном продувании сжатым воздухом осадок снимается с фильтровальной ткани и соскабливается скребком. Обратная продувка воздухом также помогает предотвратить закупорку.Эта установка не подходит для выгрузки вязкого фильтровального осадка. Он не подходит для фильтров, концентрация и распределение частиц по размерам которых не могут оставаться постоянными и которые быстро осаждаются. Кроме того, фильтровальный осадок обладает хорошей вентиляцией, легко отваливается с поверхности барабана и не подходит для использования в этой машине.
Поскольку фильтровальный осадок выгружается с помощью скребка, на поверхности фильтра должна образовываться фильтровальная корка толщиной не менее 6 мм-10 мм.Менять фильтровальную ткань неудобно, так как она привязана к барабану металлической проволокой, для предотвращения выпуклости при обратном продувании. Поскольку используется как воздушный трубопровод, так и фильтрующий трубопровод, фильтрат, оставшийся в трубопроводе, будет выдуваться на фильтровальную корку во время обратной продувки, что увеличивает содержание влаги в фильтровальной корке.
Вакуумный фильтр с вращающимся барабаном с перемещением и разгрузкой фильтровального полотна
Pис. 2. Барабанный вакуум-фильтр co сходящим полотном: 1 - промывочная трубка; 2 - вакуум-трубы; 3 - слой твердых частиц; 4 - фильтровальное полотно; 5 - нож для срезки кека c фильтровального полотна
Фильтровальная ткань непрерывно наматывается на часть поверхности барабана, направляющий ролик фильтровальной ткани и натяжной ролик. Фильтровальная ткань приводится в движение барабаном, и тонкая фильтровальная корка удаляется с поверхности и выгружается в точке поворота. Выгруженная фильтровальная ткань промывается форсунками с обеих сторон. Существуют также устройства для защиты фильтровальной ткани от смещения. Эта машина подходит для фильтрации фильтров, которые легко засоряются. Поскольку осадок фильтра выгружается в точке поворота фильтровальной ткани, где кривизна роликов больше, осадок фильтра толщиной 2 мм также может быть выгружен. Поскольку фильтровальная ткань не закреплена на барабане, ее легко заменить.При выгрузке осадка обратная промывка отсутствует, поэтому нет проблем с влажностью осадка фильтра. Недостатком является то, что промывочная вода фильтровальной ткани должна быть обработана перед выгрузкой, и небольшое количество фильтровальной суспензии будет просачиваться с обоих концов фильтровальной ткани в барабан, влияя на прозрачность фильтра оранжевого цвета.
Технологические требования к вакуумной фильтрации
1. Средний вакуум
2. В зависимости от размера фильтра и скорости утечки, скорость откачки вакуумного насоса будет иметь решающим фактором.
3. На скорость фильтрации частично влияет консистенция осадка фильтра.
4. Незначительные требования к вакуумному контролю фильтрации
5. Для твердофазной экстракции необходимо определить скорость потока или скорость капель, которую, возможно, потребуется контролировать.
Требования к вакуумному насосу
1. Одноступенчатый вакуумный насос с максимальным остаточным давлением 70 мбар.
2. Хорошая химическая стойкость и паростойкость, для твердофазной экстракции или фильтрации образцов, содержащих растворители.
3. Ручной регулирующий клапан и вакуумметр очень полезны для определения потока или скорости осаждения капель.
4. Для защиты насоса от частиц и капель рекомендуется использовать сепаратор.
5. Очистка конденсатора от растворителя, позволит свести к минимуму воздействие паров растворителя на окружающую среду и лабораторный воздух.
6. Химический насос с электронным вакуумным контроллером может реализовать автоматизацию процесса фильтрации