Filtracja

Filtracja to proces polegający na oddzieleniu zawieszonych ciał stałych od cieczy, w wyniku czego ta ostatnia przechodzi przez pory pewnej substancji, zwanej filtr. Ciecz, która przeszła przez filtr, nazywana jest filtratem. Filtr może być wykonany z papieru, tkaniny, waty, azbestu, żużla lub wełny szklanej, nieszkliwionej ceramiki, piasku lub innego porowatego materiału.
Filtracja jest bardzo często stosowana w technologii chemicznej i często stwarza duże trudności. W większości operacji technicznych materiałem filtrującym jest tkanina bawełniana, ale czasami potrzebna jest tkanina wełniana lub na włosy. Tkaninę można zamocować na drewnianej ramie w taki sposób, aby powstała płytka torebka, do której wlewa się mętną ciecz. Filtrat z taką łatwością jest początkowo mętny, ale wkrótce staje się klarowny, a następnie mętna część jest zawracana do filtra. Filtrację często opóźnia obecność drobnych, śluzowatych osadów lub tworzenie się kryształów w szczelinach materiału z gorącego roztworu. Każda próba przyspieszenia filtracji poprzez zeskrobanie lub wymieszanie osadu na tkaninie zawsze spowoduje zmętnienie przesączu.
Lepszą formą jest „filtr workowy”, czyli długa, wąska wiedźma ze skośnej bawełny wsparte zewnętrzną osłoną z grubej, mocnej siatki, zdolnej do wytrzymania znacznego ciężaru i ciśnienia hydrostatycznego. Torby te mają często pięć lub sześć stóp długości i osiem cali lub więcej średnicy. Otwarty koniec woreczka jest ciasno zawiązany wokół metalowego pierścienia lub smoczka, na którym zawieszona jest całość i przez który wprowadzany jest filtrowany płyn. „Podczas filtrowania gorących cieczy worki są często zawieszane w ogrzewanych parą pomieszczeniach, gdzie temperatura jest zbliżona do temperatury cieczy.
W przypadku filtracji ciśnieniowej ciecz przepuszczana jest przez szczeliny filtra pod bezpośrednim ciśnieniem atmosferycznym. powietrze jest usuwane z odbiornika lub przez ciśnienie hydrostatyczne, uzyskiwane za pomocą wysokiego słupa cieczy lub pompy wymuszającej. W pierwszej metodzie, zwanej filtracją ssącą, ciecz może być wtłaczana w dół przez filtr do odbiornik; osad gromadzi się na górze filtra i staje się częścią warstwy filtrującej. Czasami powoduje to trudności, ponieważ cząsteczki niektórych osadów łączą się, tworząc nieprzepuszczalną warstwę. Lub przesącz może zostać wciągnięty w górę przez filtr, który jest zawieszony w filtrowanej cieczy, przez co zatykanie nie następuje tak łatwo, gdyż duża część osadu osiada na dnie naczynia i nie styka się z filtrem aż do większości cieczy id został odciągnięty.
W pracach technicznych ciśnienie jest zwykle uzyskiwane przez prasę filtracyjną (rys. 8 i 8 a). To jest mocna żelazna rama, w której obsługiwanych jest wiele

komórek filtrów z żelaza wschodniego lub brązu. Każda komórka składa się z dwóch płaskich metalowych płyt z podniesionymi krawędziami, oddzielonych wydrążoną „ramą dystansową” z tego samego metalu. W środku każdej płyty znajduje się otwór, a rowki na każdej powierzchni prowadzą do otworu w dolnej krawędzi płyty. Filtr składa się z dwóch kawałków tkaniny, nieco większych niż płytki, zszytych razem wzdłuż brzegu małego okrągłego otworu wyciętego pośrodku każdego z nich. Jeden kawałek tkaniny przechodzi przez otwór w płycie, a następnie oba kawałki są gładko rozprowadzane, po jednej po obu stronach płyty.
Drugi talerz jest przygotowywany w ten sam sposób, po założeniu ramki dystansowej pomiędzy nimi utworzona w ten sposób komórka jest umieszczona pionowo w ramie prasy, gdzie jest podparta przez występy na każdej płycie i ramie dystansowej. „Gdy żądana liczba komórek jest gotowa, są one mocno zaciskane razem za pomocą ciężkiej śruby, która przechodzi przez jeden koniec ramy prasy. W ten sposób szereg komórek, wyłożonych tkaniną filtracyjną i połączonych prostym kanałem przez powstają centralne otwory. Potężna pompa siłowa napędza filtrowaną ciecz do komórek, gdzie przepływa z jednej do drugiej, aż wszystkie zostaną wypełnione. Ciśnienie hydrostatyczne wtłacza ciecz przez filtry do rowków w płytach, wzdłuż którego płynie i wydostaje się przez otwory w dolnej części płyty. Osad zatrzymany przez tkaninę zbiera się w komórce i tworzy solidny placek, który ostatecznie wypełnia każdą z nich

komórka. Proces zostaje następnie zatrzymany, komórki są rozebrane, a bryłka osadu usunięta, komórki są umieszczane z powrotem na ramie prasy, aby „ponownie uruchomić”. Filtrat jest wychwytywany w rynnie.
W innej formie prasy zamiast środkowego otworu jest otwór w derenie „każdej płyty i ramka dystansowa w takim położeniu, że po umieszczeniu w prasie, otwory tworzą ciągły kanał przechodzący przez narożniki całej serii komórek.Mały otwór wywiercony po wewnętrznej stronie każdej ramki dystansowej, pod kątem prostym do kierunku kanału, wpuszcza ciecz do każdej komórki. Filtr jest kawałkiem tkaniny zawieszonym na ramce dystansowej w taki sposób, że obie strony ramki są zakryte. Rama tak zakryta jest umieszczana między każdą parą rowkowanych płyt. W tkaninie wycina się małe otwory, które odpowiadają kanałowi w rogach komórek. Metoda filtracji jest taka sama jak w maszynach zasilających centralnych.

Ciśnienie uzyskiwane przez pompę wymuszającą może wynosić tylko kilka funtów lub może wzrosnąć do kilkuset funtów na cal kwadratowy. Prasa filtracyjna może zawierać od kilkunastu do pięćdziesięciu lub więcej komórek, a te komórki mogą mieć nawet cztery stopy średnicy. Z wielu powodów prasa jest otoczona wężownicami lub płaszczami, przez które może przepływać para lub roztwory chłodnicze
w zależności od potrzeby filtracji na gorąco lub na zimno. Prasa filtracyjna działa bardzo szybko i jest szeroko stosowana w przemysłowych pracach chemicznych. Płytki i ramy dystansowe do użytku z płynami kwaśnymi lub korozyjnymi są często pokryte ołowiem lub jakimś stopem, który nie ulega łatwo korozji.
Maszyna odśrodkowa (rys. 9) w znacznym stopniu zastępuje prasę filtracyjną i inne filtry, zwłaszcza gdy trzeba usunąć kryształy. Zapewnia to najszybszą metodę i pozostawia substancję prawie suchą. Maszyna odśrodkowa to cylindryczne pudełko lub kosz (A) z siatki drucianej lub blachy perforowanej, zamocowane 011 na pionowym wale (B), który obraca się z bardzo dużą prędkością. Zawartość pudełka jest napędzana siłą odśrodkową na ścianę zewnętrzną, przy czym ciała stałe są zatrzymywane przez gazę lub sito. Ciecz przepływa i jest zatrzymywana w nieruchomej skorupie (C), otaczającej obracający się kosz. Maszyny te mają różne rozmiary od 12 do 60 cali średnicy i od 8 do 36 cali głębokości kosza. Stosowane są dwie ogólne formy: typ z przeładowanym napędem, w którym koło pasowe napędowe (P) jest zamocowane na górnym końcu wału, nad koszem; i typ pod napędem, w którym kosz jest umieszczony na górnym końcu wału, a koło pasowe poniżej. W typie z nadmiernym napędem często zawieszane jest wał w łożyskach elastycznych. Dzięki temu kosz może dostosowywać się do każdej zmiany środka ciężkości spowodowanej nierównomiernym obciążeniem i działa bez wibracji.
Filtry piaskowe są czasami używane do prac na dużą skalę. Te zdjęcia są wykonane w następujący sposób; Do skrzyni z perforowanym dnem wkłada się warstwę grubego żwiru; to jest pokryte drobniejszymi kamykami; te zdjęcia piaskiem, a całość pokryta jutą lub płótnem. Do ochrony filtra podczas odgarniania osadu dodaje się drewnianą lub żelazną kratkę. Filtr jest często umieszczany nad zbiornikiem,
z którego może być usuwane powietrze, zapewniając w ten sposób filtrację ciśnieniową
w razie potrzeby.