Vakum Filtrasyona Giriş

Vakum filtrasyon, bir yüzyıldan uzun bir süredir her iki laboratuvarda ve endüstriyel ortamlarda temel bir teknik olmuştur.Bir filtre ortası boyunca bir basınç ayırıcısı uygulayarak, bu yöntem, modern akışların talep ettiği hız ve güvenilirlikleri dramatik olarak hızlandırmaktadır.Bu makale, ekipman, uygulamalar ve bugün tanımlayan uygulamalardan en iyi bir şekilde incelenmektedir.

Nasıl Vakum Edilir

Onun özünde, vakum filtrasyon, atmosfer (örneğin filtre ortamı) ile azaltılan basınç farkı ile ısıtılır ve özellikle de yerçekimi filtresine bağlı olarak üretilir.

Bir filtre ortamı aracılığıyla akış oranı Darcy yasası ile yaklaşık olarak olabilir, ki bu da akış, filtre pastasının ve ortanın basınç farkı ile orantılıdır. Pratikte, iyi tasarlanmış bir vakum filtrasyon sistemi, 10 ila 50 kat daha kısa sürede, partikül büyüklüğü dağıtım ve sıvı vizektomiye bağlı olarak filtrelemek için filtreleme süresine ulaşabilir.

Sürekli performansı korumak için, vakum düzenlenir olmalıdır. Çok yüksek bir vakum filtre ortasını daraltabilir veya filtre pastasının aşırı kompakt olmasına neden olabilir, akışı azaltır. Proper control - bir kanama valf veya vakum düzenleyicisi ile elde edilir - tutarlı sonuçlar ve ekipman ömrünü uzatır.

Vakum Bir Filtrasyon Sistemi

Standart bir vakum filtreleme kurulumu, belirli bir rolle her biri, sağlam bir sistem kurmak ve sorunları sorun giderme için gereklidir.

Filtre Flasksk

Filtre flask (ayrıca bir yan yanan flask veya Büchner flask) baskıya dayanacak şekilde tasarlanmış kalın duvarlı bir gemidir.Sürücükler, genellikle borosilica camlardan ısıtılır veya kimyasal strese karşı dayanıklıdırlar.

Filtre Funnel

Funnel filtre ortasını tutar ve sıvıyı flask'a yönlendirir. İki yaygın tip filtre kağıdı destekleyen bir düze sahiptir:0)Büchner eğlencesi). ve [[Hirsch funnel) Büchner eğlence sahibi[Dörtücükler, filtre kağıdı destekleyen bir plakaya sahiptir, ancak Hirsch eğlenceleri genellikle bir bardaktan yapılır ve genellikle daha küçük hacimler için kullanılır.

Filtre Kağıt veya Membran

Filtre ortamı seçimi kritik. Filtre kağıtları çeşitli notlarda gelir, pore büyüklüğü (e.g., 2-5 μm for coarse precipitates, 0.2 μm for sterilizasyon) ve akış oranı. Membran filtreleri, hücreli acetate, poliethersulfone (PES) veya Filtreler gibi malzemelerden yapılan, hassas porselen boyutları sunar ve steril filtreleme veya yüksek yük uygulamaları için idealdir.

Vakumlu pompa

Vakum pompası basınç diferansiyelini yaratır. Laboratuvar ölçekli pompalar şunları içerir:

  • [FONT:0]Diaphragm pompalar[DÜT:1): Petrolsüz, kimyasal olarak dirençli ve genel kullanım için uygun.
  • [FONT:0)Rotary vane pompalar[DÜT:1): Daha derin vakum sağlar, ancak petrol bakımı gerektirir ve çözücü buharlar tarafından kontamine edilebilir.
  • [FONT:0)Water aspirators[Dönetici: Basit ve ucuz, ancak vakum derinliğinde sınırlı ve geri bir tehlike yaratabilir.

Endüstriyel uygulamalar için, sentrifugal kompresörler veya sıvı pompalar gibi daha büyük sistemler yüksek hacimler ve sürekli operasyon işlemek için kullanılır.

Tubing ve Tuzaklar

Ağır duvarlı vakum küvet (tipik olarak silikon veya kauçuk) flask'ı vakum pompasına bağlar. Bir in-lineurFLT:0)vacuum tuzağı ) (belirli bir Ermiş flask veya özel bir cam tuzağı) filtrelemek için pompayı kapatmalıdır.

Filtre Medyası ve Seçmeleri

Doğru filtre ortamı seçmek istenen ayrımı elde etmek için önemlidir. Anahtar faktörler pore büyüklüğü, kimyasal uyumluluk, termal stabilite ve akış oranı içerir.

Filtre Kağıt Notları

Standart hücreli filtre kağıtları parçacık tutma ve hız tarafından sınıflandırılmaktadır. Örneğin, Whatman Grade 1 (11 μm) genel amaçlı bir kağıttır; Grade 4 (20 μm) koarse partikülleri için hızlı bir akış sunar; Grade 5 (2.5 μm) çok iyi ön muhasebeler sağlar.

Membran Filtreleri

Membran filtreleri iyi tanımlanmış bir pore büyüklüğü dağılımı sağlar, tipik olarak 10 μm. Ortak polimerler içerir:

  • [FONT:0)Nylon[[Dönetici: İyi ve organik çözümler için (güçlü asitler hariç).
  • [FONT:0)PTFE (Teflon))[Dönetici, agresif çözücüler ve gazlar için uygun.
  • [FONT:0)P Polikarbonat[[Dönetici: Kesilmiş membranlar kesin olarak silindirik gözeneklerle kullanılır, parçacık sayması ve mikroscopy için kullanılır.

Membran filtreleri genellikle sterillik muhafaza edilmesi veya dosyalamanın fiberlerden özgür olması gerektiğinde kullanılır.

Cam Fiber ve Derinlik Filtreleri

borosilicate cam elyaf filtreleri gibi derinlik filtreleri, ortanın kalınlığı boyunca tuzak parçacıkları vardır ve turbid çözümleri açıklığa kavuşturmak için idealdir. Bu filtreler genellikle membranı uzatacak bir prefilter olarak birlikte kullanılır.

Vakum Ölçeği Uygulamaları

Vakum filtrasyon hızlı, verimli sağlam-liquid ayrılıkları gerektiğinde kullanılır. Uygulamaları, tezgah biliminden geniş ölçekli üretime kadar uzanan.

Laboratuvar Uygulamaları

  • [FONT:0)Ürün izolasyonu[[DÜT:1): Sentetik kimyadaki precipit ürünler vakum filtrasyon ile toplanmaktadır, soğuk bir çözücü ile yıkanır ve kuru.
  • [FONT:0)Reklizasyon[DÜDÜT:1): Sıcak çözümler, istenen bileşik için soğutmadan önce çözülmemiş boşluklar altında filtrelenir.
  • [FONT:0]Sterile filtrasyon: Kültür medyası, tamponlar ve farmasötik çözümler bakteri ve diğer mikroorganizmaları kaldırmak için 0.2 μm membran filtreleri ile geçer.
  • [FONT:0)Environmental analizi): Su örnekleri gravimetrik veya mikroskobik analiz için askıya alınması için filtrelenir.

Endüstriyel Uygulamaları

  • [FONT=0)Su ve atıksu tedavisi[DÜT:1): Vakum filtrasyonu sualtında (örneğin, kemer filtre preleri, döner davul vakum filtreleri) ve tertiaryen süzgede kullanılır.
  • [FONT:0)Pharmaceutical Manufacturing[[DÜT:1): Aktif farmasötik malzemeler (APIs) yağış veya kristalizasyondan sonra vakum filtrasyon tarafından izole edilir. Membran filtreleri, enjekte edilebilir ilaç üretiminde sterilite sağlar.
  • [FONT:0) Gıda ve içecek[[[DÜT:1): Su clarification, bira filtrasyon ve şeker rafinerisi, ürün kalitesini korurken katıları kaldırmak için vakum filtrasyonuna güveniyor.
  • [FONT:0)Chemical ve petrokimya[DÜT:1): Catalyst kurtarma, pigment yıkama ve anne liquor ayrılıkları genellikle Nutsche filtreler veya vakum kemerleri ile yapılır.

Endüstriyel vakum filtre türleri hakkında daha fazla bilgi için,

Avantajları ve Sınırlamaları

Vakum filtrasyonun ne zaman başarır - ve kısa sürede - yardımcılar uygulayıcıları ihtiyaçları için doğru yöntemi seçerler.

Avantajları Avantajları Avantajları Avantajları

  • [FONT:0)Speed[DÜT:1): Filtrasyon süreleri, cerrahi ve endüstriyel verimlilikle laboratuvar geliştirmekle dramatik olarak azaltılır.
  • [FONT:0)Clarity[[DÜT:1): sürüş gücü daha az askıya alınan parçacıklarla bir filtrasyon üretebilir, genellikle görsel açık bir sıvı sağlar.
  • [FONT:0]Efficiency[[Dönetici: Yavaş yavaş yerçekimi altında yer alan güzel parçacıklar doğru filtre orta ve vakum seviyesi ile etkin bir şekilde ele alınabilir.
  • [FONT:0)Versattitude): Geniş bir filtre medyası ve pore boyutları, farklı malzemeler için uygun vakum filtrasyonunu yapar - koarse slurry to steril çözümleri.

Sınırlamalar

  • [FONT:0) Direkt tarama[[[Döntgen: Eğer sağlam yük yüksek veya parçacıklar çok iyiyse, filtre pastası ortayı kör edebilir, büyük ölçüde akış azaltılabilir. Prefil veya basınç filtrasyon gerekli olabilir.
  • [FONT=0]Equipment maliyet ve bakım[Dönetici: Vakum pompalar, tuzaklar ve özel flasks, ilk yatırım ve devam eden bakım gerektirir (yara değişiklikleri, mühür değiştirme vb.).
  • [FONT:0) Solvent buharlaştırma[[Dönetici: Daha düşük basınç altında, uçucu çözücüler, filtratenin kompozisyonunu değiştirebilir ve potansiyel olarak pompa kirliliğine neden olabilir.
  • [FONT:0) Çok büyük hacimler için ideal değil [DÜT:1]: Ölçekleme mümkün olsa da, büyük ölçekli vakum filtrasyon genellikle sürekli veya yarı-kontinz ekipman gerektirir (rotary davul, kemer)

Ekipmanı ve En İyi Uygulamaları

Proper assembly ve teknik güvenilir sonuçlar ve ekipman uzunluğu için önemlidir.

Adım-by-Step Assembly

  1. Filtre flask'ı istikrarlı bir ring standında veya destek söndürücüyü yerleştirin.
  2. Büchner eğlencesi (veya filtre sahibi) flask boynuna sığan bir kauçuk adaptöre sokun.
  3. Filtre kağıdı veya membranı uygun bir seviyeye ayırın (slightly daha küçük eğlence plakalarından daha küçük).Kalbili yüzeyde düzelir.For membranlar için, kontweezers kullanımı kirlenmeden kaçınmak için kullanılır.
  4. Filtre ortamının küçük miktarda filtrelenmiş ve kağıtları koltuk altına almak için nazik bir vakum uygulayamayız.Bu kenarlar etrafında sızıntıyı önler.
  5. flask yanarmı kalın duvarlı küvet kullanarak vakum tuzağına bağlayın ve vakum pompasına tuzak. vakum seviyesini kontrol etmek için küvetli bir kan valfi ekleyin.
  6. Yavaş yavaş sıvıyı filtre ortasına filtreleyin, pompa tükeniyor. Fazladan kaçının; en iyi akış için ince bir dilim tut.
  7. Filtre tamamlandığında, vakum serbest bırakmak (parmak valfini açın veya boruyu kapat) pompayı geri taşımadan önce yağ veya suyun flask'a girmesine engel olmak için pompayı kapat.

Optimal Performans için En İyi Uygulamalar

  • [FONT:0) Yüksek çözünürlükte yüklerin birincil filtrenin ömrünü uzatması için ön bir filtre kullanın.
  • [0] Filtre pastası , boşluk altında boşlukları kaldırmak ve ürün saflığını geliştirmek için küçük bir miktar soğuk bir çözücü ile ısıtın.
  • [FONT:0)Kapital vakum[Dönlümler)[Dönlü bir boşluk veya vakum ölçüm ile). Tipik bir laboratuvar vakum aralığı atmosfer basıncının altında 100-400 torr.
  • [FONT:0)Her zaman bir tuzak kullanıyor [Dönler: 1 ) Flask ve pompa arasında. pompaya girilmiş küçük miktarda filtrate bile korozyon veya başarısızlıklara neden olabilir.
  • Membranlar için, [[0)Öyle filtreyi (CFLT:1) hava balonlarını önlemek ve üniforma akışını sağlamak için uygun bir çözücü ile karşı karşıya bırak.

Ortak Pitfalls ve Sorun Gidering

Deneyimli operatörler sorunlarıyla karşılaşırlar. İşte en sık sorunlar ve çözümleri.

ProblemPossible CauseSolution
Filtration is very slowPores clogged with fine particles; vacuum too low; wrong paper gradeReplace with larger pore size paper; increase vacuum; use prefilter; change to glass fiber medium
Filtrate is cloudyFilter medium too coarse; paper torn or misaligned; vacuum surge caused breakageSelect smaller pore size; ensure paper sits flat and is well-seated; control vacuum bleeding
Filter paper collapses or tearsVacuum too high; paper not supported evenly; paper too thinReduce vacuum; use a wire gauze or coarse scintered disc as support; switch to reinforced paper
Pump struggles or stallsClogged trap; oil needs replacement (rotary vane); solvent vapor condensed in pumpEmpty and clean trap; change oil; use a cold trap or activated carbon trap for vapors
Filtrate contains air bubblesAir drawn through the filter cake (cracked cake); leak in connectionsGently press cake to seal cracks; check all joints and tubing

Scaling Up: From Benchtop to Industrial Volumes

Bir toplu vakum filtrasyon işlemi ölçeklenince, laboratuvardan üretim ekipmanlarına geçiş dikkatli bir mühendislik gerektirir. Anahtar düşünceler filtre alanı, pasta kalınlığı ve basınç farkı içerir.

Laboratuvar Ölçeği (20 L'ye kadar)

Standart Büchner flasks ve eğlence işleri iyi çalışır. 1 L'in ötesinde hacimler için daha büyük bir flask ve yüksek kapasiteli bir vakum pompası tavsiye edilir. Vakum tuzakları aşırı akışı önlemek için boyutlandırılmış olmalıdır.Buchner eğlenceleri 300 mm çapında ticari olarak kullanılabilir.

Pilot ve Üretim Ölçeği (50 L ila binlerce litre)

Endüstriyel ölçekde, paslanmaz çelik veya Hastelloy gibi toplu vakum filtreleri (Dönetici: 0)Nutsche filtre[[Dönetici: 1) (bir baskı / sulu gemi) birkaç yüz litreyi bir seferde ele geçirmelerine izin verir. Bunlar genellikle paslanmaz çelik veya Hastelloy ile inşa edilir ve ısıtma ceketleri veya karıştırıcılar ile donatılmıştır.

Sürekli işlemler için, [[0)rotary davul vakum filtreleri[Dönetici:2) ve akrantal kemer vakum filtreleri [DDDDDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Güvenlik ve Bakım

Vakum filtreleme ekipmanının işlenmesi hem kullanıcı hem de donanımı korur.

Güvenlik

  • [FONT=0]Implosion tehlikesi[Dönetici: Filtreler vakumya dayanacak şekilde tasarlanmıştır, ancak çizerler veya çatlaklar aniden çökebilir.Inspect flasks düzenli olarak ve güvenlik kalkanları veya kasetleri kullanabilir.
  • [FONT:0)Chemical maruziyet[[DÜT:1): Uygun PPE (gloves, goggles, lab ceket) tehlikeli malzemeler filtrelemekte olduğunda. uçucu veya toksik çözücüler için bir fume hood kullanın.
  • [FONT:0]Pump tutuşu[[[Dönetici: 1 ): Herhangi bir fikre sahip kullanılan Rotary vane pompaları bir patlama riski yaratabilir.
  • [FONT:0]Disposal[Dönetici: Filtre pastaları ve kullanılan filtre medyası, yerel düzenlemelere göre onlardan vazgeçebilir.

Bakım

  • Diaz pompalar için: Üretici tarafından önerilen olarak spam ve valfleri değiştirin (genellikle her 2-3 yıl kullanıma bağlı olarak).
  • Dönen vane pompaları için: Her 3-6 ay veya agresif bir çözücüler filtrelemekten sonra (örneğin, genel kullanım için mineral yağı, Fomblin) agresif kimyasallar için.
  • Temiz veya vakum tuzağı pompa suksiyonunu korumak ve kirlenmeyi önlemek için düzenli olarak değiştirir.

Filtrasyon Ekipman Bakım

  • Rinse filtre flasks ve eğlenceler hemen kurutma ve reklamdan sağlamları önlemek için kullanılır.
  • Optik açıklık ve bütünlüğü korumak için camdaki aşındırıcı temizlik pedlerini kullanmaktan kaçının.
  • Hava filtre kağıtları ve membranlar serin, kuru bir yerden doğrudan güneş ışığı ve kimyasallardan uzak.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Vakum filtrasyon bilimsel ve endüstriyel sektörlerde vazgeçilmez bir teknik olarak kalır. Altta yatan ilkeleri anlamakla - uygun filtre medyası seçimine akır - işlem süreleri optimize edebilir ve daha yüksek kaliteli bir dosyalama elde edebilirsiniz.Süresel sistemlerde ilerlemeler, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte vakumlama sistemleri her ikisinden daha erişilebilir ve daha güvenilir hale getirir.

Daha fazla okuma için, üreticilerden gelen teknik rehberlere bakınız:0)Sigma-Aldrich'in vakum filtreleme genel bakışı) ve [[Dönem:2|Merck Millipore'nin membran filtrasyon rehberi).