Вакуумная фильтрация

Процесс вакуумной фильтрации основан на изменении значений давления между наружным и внутренним пространством приемника фильтрата

Вакуумная фильтрация используется для очистки жидких сред. Осуществляется в лабораторных условиях с применением специального оборудования.

При помощи вакуумной фильтрации можно получить и осадок, и чистую отфильтрованную фракцию. Это оптимальный способ для разделения жидкости и твердых примесей. В вакуумном фильтрате быстрее осуществляется процесс промывания остаточных элементов.

Данный технологический процесс осуществляется для исследования микробиологических сред, тестирования и подготовки растворов медицинского назначения, для проведения химического анализа жидкостей.

Чистота фильтрации обеспечивается перепадом давления. Если бы фильтрация проходила при равных параметрах давления внутри и снаружи, то она бы проходила медленнее, а иногда, в зависимости от состава сырья, и попросту была бы невозможна. Если при обычной фильтрации действующим механизмом является, по сути, сила тяжести, то в вакуумной очистке ключевой момент – это обеспечения перепада давления на разных сторонах от фильтрующего элемента за счет вакуума.

Способ можно использовать для очистки кристаллических соединений и с осторожностью – коллоидных растворов. Метод не подходит для фильтрации летучих фракций, нагретых составов и уплотняющихся осадков.

Система вакуумной фильтрации в общем случае включает в себя следующие элементы:

• воронка типов Бюхнера или Шотта;
• приемный сосуд (колба Бунзена конического или широкогорлого вида, круглодонная, колба Энглера) с отводным патрубком;
• резиновый герметичный элемент (кольцо либо пробка) для обеспечения герметичности между соединениями двух предыдущих элементов;
• набор трубок с эластичными свойствами;
• склянка Тищенко или другой предохранительный резервуар;
• непосредственно фильтр;
• вакуумный насос.

Фильтр для системы может быть выполнен из бумаги, целлюлозы и даже стекла. Допустимо использование мембран.

Последовательность соединения элементов системы вакуумной фильтрации:

1. Воронка Бюхнера или Шотта соединяется с приемным резервуаром, между ними прокладывается резиновый уплотнитель для обеспечения стопроцентной герметичности.
2. Между собой соединяются два отводящих патрубка – принадлежащий приемному сосуду и от предохранительного резервуара.
3. Дополнительный отвод предохранительного резервуара соединяется с насосом для создания воздушного разрежения. При наличии третьего отвода его нужно заблокировать пробкой с крановым элементом.
4. Поместить на перегородке воронки фильтрационный элемент.
5. Включить откачивающий прибор.
6. Медленно начать вливать жидкость. Начинать нужно с малого объема. Лучше добавлять воду в процессе фильтрования.
7. После процедуры выключить насос и удалить осадок.

Во время сбора конструкции и проведения фильтрации необходимо помнить следующие правила:

• Осадок на выходе должен занимать не более половины всего объема воронки.
• Размер фильтра должен совпадать с размером перегородки для отфильтрованного материала в воронке, при их совмещении не должно наблюдаться отверстий.
• Фильтр необходимо смачивать до начала работы откачивающего воздух устройства.
• Если при включении вакуумного насоса слышен свистящий шум, значит фильтр не прилажен плотно. Необходимо его поправить – тогда насос начнет издавать ровный, размеренный гул.
• Перед выключением вакуумного насоса убедитесь, что разрежение больше не присутствует в обрабатываемой среде, в противном случае жидкость будет вытянута в предохранительный резервуар.
• По мере наполнения отсека с осадком его необходимо опорожнять во избежание попадания частиц в рабочую камеру вакуумного насоса.

В качестве вакуумного насоса в лабораторной фильтрации долгое время использовались водоструйные насосы. Однако при всей своей простоте и невысокой стоимости водоструйная конструкция обладает существенными недостатками в сравнении с современными механическими средствами откачки. Для работы водоструйного насоса необходимо обеспечивать постоянный подвод и отвод воды, что существенно ограничивает мобильность вакуумной системы. Также при наличии в перекачиваемой среде веществ растворимых в воде отработанную воду необходимо утилизировать.

Современным и более универсальным решением для вакуумной фильтрации являются механические химические насосы мембранного и поршневого типа. В процессе работы насосы не требуют подвода воды, а также они компактны и мобильны. Насосы мембранного типа способны обеспечивать предельное остаточное давление до 1 мбар, что на порядок ниже минимального давления водоструйного насоса. Более глубокое разрежение увеличивает эффективность и скорость процесса фильтрации. При работе с агрессивными средами насосы могут быть выполнены в химостойком исполнении