Filtrazione

La filtrazione è il processo di separazione della materia solida sospesa da un liquido, facendo passare quest’ultimo attraverso i pori di una sostanza, chiamata filtro. Il liquido che è passato attraverso il filtro è chiamato filtrato. Il filtro può essere carta, stoffa, cotone idrofilo, amianto, scoria o lana di vetro, terracotta non smaltata, sabbia o altro materiale poroso.
La filtrazione è molto spesso impiegata nella tecnologia chimica e spesso presenta grandi difficoltà. Nella maggior parte delle operazioni tecniche, il tessuto di cotone è il materiale filtrante, ma occasionalmente è necessario un panno di lana o per capelli. Il panno può essere fissato su un telaio di legno in modo tale da formare un sacchetto poco profondo, in cui viene versato il liquido torbido. Il filtrato, con questa facilità, è inizialmente torbido, ma presto diventa limpido, quindi la parte torbida viene restituita al filtro. La filtrazione è spesso ritardata dalla presenza di precipitati fini e viscidi, o dalla formazione di cristalli negli interstizi del tessuto, dalla soluzione calda. Qualsiasi tentativo di accelerare la filtrazione, raschiando o mescolando il precipitato sul tessuto, farà sempre sì che il filtrato coli torbido.
Una forma migliore è il “filtro a sacco”, che è una lunga e stretta strega di cotone twill, supportato da una copertura esterna di rete grossolana e robusta, in grado di sostenere un peso e una pressione idrostatica notevoli. Queste borse sono spesso lunghe cinque o sei piedi e hanno un diametro di otto pollici o più. L’estremità aperta della borsa è legata strettamente attorno ad un anello metallico o un capezzolo, al quale il tutto è sospeso, e attraverso il quale viene introdotto il liquore da filtrare. “Quando i liquidi caldi vengono filtrati, i sacchetti vengono spesso appesi in stanze riscaldate a vapore, la temperatura è vicina a quella del liquido.
Nella filtrazione a pressione, il liquido viene spinto attraverso gli interstizi del filtro dalla pressione atmosferica diretta, la aria che viene scaricata dal ricevitore; o dalla pressione idrostatica, ottenuta per mezzo di un’alta colonna di liquido, o da una pompa a forza. Con il primo metodo, chiamato filtrazione di aspirazione, il liquido può essere spinto verso il basso attraverso il filtro in un ricevitore; il precipitato si raccoglie sulla sommità del filtro e diventa parte dello strato filtrante. Ciò a volte causa difficoltà, poiché le particelle di alcuni precipitati si uniscono per formare uno strato impermeabile. Oppure il filtrato può essere aspirato verso l’alto attraverso il filtro, che è sospeso nel liquido da filtrare; quindi l’intasamento non si verifica così facilmente, poiché gran parte del precipitato si deposita sul fondo del recipiente e non viene a contatto con il filtro fino a quando la maggior parte del liquido id è stato prelevato.
Nel lavoro tecnico, la pressione è solitamente ottenuta dalla filtropressa (Figg. 8 e 8 a). Si tratta di una robusta struttura in ferro, in cui sono supportate numerose

celle filtranti in ferro est o bronzo. Ogni cella è composta da due piastre metalliche piatte con bordi rialzati, separate da un “telaio distanziatore” cavo dello stesso metallo. C’è un foro al centro di ciascuna piastra e scanalature su ciascuna superficie che portano a un’apertura sul bordo inferiore della piastra. Un filtro è costituito da due pezzi di stoffa, leggermente più grandi delle piastre, cuciti insieme lungo il margine di una piccola apertura circolare tagliata al centro di ciascuno. Un pezzo di stoffa viene fatto passare attraverso il foro nel piatto, quindi entrambi i pezzi vengono distribuiti uniformemente, uno su entrambi i lati del piatto.
Un altro piatto viene preparato nello stesso modo e viene posizionato un telaio distanziatore tra di loro, la cella così formata è posta verticalmente nel telaio della pressa, dove è supportata da alette su ciascuna piastra e telaio distanziatore. “Quando il numero di celle desiderato è pronto, vengono serrate saldamente insieme per mezzo di una vite pesante, che passa attraverso un’estremità del telaio della pressa. Quindi una serie di celle, rivestite con tessuto filtrante e collegate da un canale dritto attraverso il si formano dei fori centrali. Una potente pompa di forza spinge il liquido da filtrare nelle celle, dove passa dall’una all’altra fino a riempirle tutte. La pressione idrostatica spinge il liquido attraverso i filtri nelle scanalature delle piastre, lungo il quale scorre, e fuoriesce attraverso le aperture nella parte inferiore del piatto. Il sedimento trattenuto dal panno si raccoglie nella cellula e forma una torta solida, che alla fine riempie ciascuna

cell completamente. Il processo viene quindi interrotto, le cellule smontate e il panello di sedimento rimosso, le cellule vengono riportate nel telaio della pressa, per “essere nuovamente messe in funzione. Il filtrato viene catturato in un trogolo.
In un’altra forma di pressa, al posto dell’apertura centrale, c’è un foro nel corniolo “di ogni piastra e telaio distanziatore in una posizione tale che, una volta inserito nella pressa, il i fori formano un canale continuo attraverso l’angolo dell’intera serie di celle.Un piccolo foro praticato all’interno di ogni frame di distanza, ad angolo retto rispetto alla direzione del canale, ammette il liquido in ogni cella. Il filtro è un pezzo di stoffa appeso al telaio distanziatore in modo tale che entrambi i lati del telaio siano coperti. Una cornice così
ricoperta viene inserita tra ogni coppia di piastre scanalate. Piccoli fori vengono tagliati nel tessuto in modo che corrispondano al canale negli angoli delle celle. Il metodo di filtrazione è lo stesso delle macchine ad alimentazione centrale.

La pressione ottenuta dalla pompa di forza può essere solo di pochi libbre, oppure può aumentare a diverse centinaia di libbre per pollice quadrato. La filtropressa può contenere da una dozzina a cinquanta o più celle e queste celle possono avere un diametro di quattro piedi. Per molti scopi la pressa è circondata da serpentine o camicie, attraverso le quali possono circolare vapore o soluzioni refrigeranti,
a seconda che si desideri filtrare a caldo o a freddo. La filtropressa è molto rapida nella sua azione ed è ampiamente impiegata nei lavori chimici industriali. Per l’uso con liquidi acidi o corrosivi, le piastre e i telai distanziatori sono spesso ricoperti di piombo o di qualche lega che non si corrode facilmente.
La macchina centrifuga (Fig. 9) sostituisce in larga misura la filtropressa e altri filtri, soprattutto quando si devono rimuovere i cristalli. Questo fornisce il metodo più rapido e lascia la sostanza quasi asciutta. La macchina centrifuga è una scatola cilindrica o cesto (A) di garza metallica o lamiera forata, fissata 011 ad un albero verticale (B), che ruota ad altissima velocità. Il contenuto della scatola viene spinto verso la parete esterna dalla forza centrifuga, la materia solida viene trattenuta dalla garza o dallo schermo. Il liquido passa attraverso e viene catturato in un guscio fisso (C), che circonda il cestello rotante. Queste macchine sono di varie dimensioni da 12 a 60 pollici di diametro e da 8 a 36 pollici di profondità del cestello. Sono in uso due forme generali
: il tipo sovralimentato, in cui la puleggia motrice (P) è fissata all’estremità superiore dell’albero, sopra il cestello; e il tipo sotto trascinato, in cui il cestello è posto sull’estremità superiore dell’albero e la puleggia sotto. Nel tipo sovralimentato è spesso consuetudine sospendere l’albero in cuscinetti flessibili. In questo modo il cestello è in grado di adattarsi a qualsiasi variazione del baricentro, causata da un carico disuguale, e scorre senza vibrazioni.
I filtri a sabbia vengono talvolta utilizzati per lavori su larga scala. Questi
sono fatti come segue; In una scatola con fondo forato, viene messo
uno strato di ghiaia grossolana; questo è ricoperto di ciottoli più fini; questi
dalla sabbia e un panno della tela o della iuta copre il tutto. Una griglia in legno o in ferro viene aggiunta per proteggere il filtro, quando il sedimento viene espulso. Il filtro è spesso posizionato su un recipiente dal quale
l’aria può essere scaricata, consentendo così una filtrazione a pressione
se necessario.