фильтры и центрифуги

Вода для фармацевтического применения(Предфильтрация удалить коллоиды и частицы для продления срока службы финишных фильтров.

Финишная фильтрация

удалить частицы, микроорганизмы и эндотоксины для удовлетворения требований производственных документов, определенных USP или аналогичными международными

стандартами.)

9. Друк- и нутчфильтры. Составные части. Принцип работы

По способу организации перепада давления выделяют фильтры, работающие:

●под давлением;

●под вакуумом.

Фильтры, работающие под давлением

Друк фильтр

Наиболее простым типом фильтра, работающего под давлением, да и фильтра

вообще, является Друк фильтр. Он представляет собой сосуд, разделенный

фильтровальной перегородкой. В одну часть под давлением подается

суспензия или загрязненный газ на разделение, либо же (в случае суспензии)

давление создается подачей сжатого газа или самой суспензии под давлением. Проходя слой осадка и перегородку, сплошная фаза очищается от дисперсной фазы и поступает во вторую часть аппарата, после чего выводится наружу.

Такие фильтры обычно просты по конструкции и работают в периодическом режиме, однако могут быть модифицированы для работы в непрерывном

режиме, для чего над фильтрующей перегородкой устанавливают вращающиеся скребки, удаляющие излишек скапливающегося осадка. Преимущество таких фильтров в простоте, как конструкции, так и обслуживания. Малая доля подвижных, изнашиваемых, сильно нагруженных и прочих “проблемных” элементов конструкции позволяет таким аппаратам работать в самых разных условиях и обслуживаться персоналом без высокой квалификации.

Фильтры, работающие под вакуумом

Нутч-фильтры

Подобно друк-фильтру, нутч-фильтр имеет крайне простую конструкцию, а точнее во многом повторяет его. Собственно, при определенных условиях один и тот же аппарат может работать как под вакуумом, так и под давлением. Составные элементы фильтра те же: корпус и фильтрующая перегородка, разделяющего его на две полости. Разряжение создается ниже фильтрующей перегородки.

Основная проблема также состоит в удалении скапливающегося осадка, в связи с чем нутч-фильтры обычно делают периодического действия с ручной выгрузкой осадка. В некоторых случаях может быть предусмотрена механизированная выгрузка осадка, но чаще нутч-фильтры используют для несложного фильтрования малых объемов суспензии, где связанные с выгрузкой осадка проблемы оказываются несущественными.

Сейчас будет ОЧЕНЬ подробно о каждом фильтре.

Друк-фильтры – это устройства, применяемые для фильтрования суспензий (растворов со взвесью частиц), под воздействием высокого давления, учитывая это, их корпуса, производят из материалов высокой прочности.

Назначение друк-фильтров

-Друк-фильтры применяют для фильтрования относительно плотных

суспензий (до 5 г/см), коллоидных растворов, вязких или с большим удельным

сопротивлением осадка жидкостей. Такие устройства используют и для растворов содержащих летучие соединения.

-Промышленные и лабораторные друк-фильтры эффективны при необходимости работы с мелкозернистыми и полидисперсными осадками, которые склонны забивать поры различных фильтровальных материалов, снижая скорость и эффективность фильтрования. Избыточное давление применяемое в друк-фильтрах позволяет избежать подобных проблем и добиться высоких качественных результатов.

-Проще говоря, Друк-фильтры обычно используются для работы с труднофильтруемыми растворами, в научно-исследовательских лабораториях, на химических и фармакологических предприятиях, пищевых производствах.

Устройство друк-фильтров

-Друк-фильтры представляют собой закрытые емкости, произведенные из прочных материалов (обычно стали). Внутренний объем устройств разделен перфорированной плитой, называемой ложным дном, на которую уложен фильтровальный материал. При необходимости работы с продуктами, требующими поддержания определенной температуры, корпуса

фильтров могут быть снабжены терморубашками,

обеспечивающими нагрев или охлаждение.

!!!!! Как правило, суспензия, которую необходимо отфильтровать, заливается в верхнюю часть установки и

туда же нагнетается избыточное давление. Проходя через

фильтровальную перегородку, смесь разделяется на твердую составляющую (осадок), которая задерживается на фильтре и жидкую (фильтрат), которая поступает в нижнюю часть аппарата, после чего выводится наружу.

!!!!!

-Друк-фильтры относительно просты и технологичны, но работают, в так называемом, периодическом режиме, то есть требуют прерывания процесса для удаления осадка, однако могут быть модифицированы для работы в непрерывном режиме, для чего над фильтрующей перегородкой устанавливают вращающиеся скребки, удаляющие излишек скапливающегося осадка.

-Друк-фильтры обычно изготавливаются из стали, что обеспечивает их устойчивость к высокому давлению и длительный срок службы, но на рынке

представлены и варианты из поливинилхлорида (PVC), полипропилена (PP).

Принцип работы друк-фильтров

-Процесс в них основан на давлении газа на поверхность суспензии, которая при этом более эффективно фильтруется. То есть в герметично закрытую полость аппарата помещается суспензия и компрессором нагнетается воздух. Под давлением фильтрат проходит через фильтрующую перегородку. Осадок скапливается на поверхности перегородки и

удаляется после завершения процесса.

-Надо отметить, что в случае с друк-фильтрами могут быть применены различные варианты подачи суспензии и газа в верхнюю камеру устройства. Они могут подаваться по отдельности или же суспензия может подаваться под давлением сразу.

-Проходя фильтрационную перегородку, жидкая фаза отделяется от дисперсной фазы и поступает в нижнюю часть аппарата, после чего выводится наружу.

Основным преимуществами друк-фильтров являются относительная простота конструкции, надежность и минимальные требования к обслуживанию. Незначительное количество подвижных, нагруженных и изнашиваемых элементов конструкции повышает надежность и позволяет

аппаратам работать в разных условиях с минимальным обслуживанием.

Цикл работы друк-фильтров состоит из следующих стадий:

●наполнение верхней емкости фильтра первичной суспензией;

●наполнение верхней емкости газом под давлением;

●рабочий процесс фильтрования под воздействием высокого давления;

●формирование осадка;

●осушение полученного осадка от остатков фильтрата;

●снятие осадка с фильтровального материала;

●восстановление свойств фильтровальной ткани.

Достоинства и недостатки друк-фильтров Преимущества друк-фильтров

●удобство эксплуатации и легкость обслуживания;

●относительная техническая простота и долговечность систем;

●надежная работа в сложных условиях;

●минимум деталей подверженных механическому износу;

●возможность удаления остатков жидкости из осадка под давлением;

●возможность фильтрации в инертной среде;

●пригодность для работы в стерильной среде;

●минимизирован контакт оператора с веществом, что важно при работе с агрессивными средами;

●обеспечение нагрева или охлаждения емкости фильтра для создания необходимых условий фильтрации;

●высокая производительность, даже при получении мелкодисперсных осадков;

●пригодность для работы с летучими растворителями.

Недостатки друк-фильтров

●общая громоздкость конструкции;

●относительная опасность использования из-за применения высокого давления;

●ручная выгрузка осадка в моделях без механизации;

●относительно большее время подготовки к работе, поскольку требуется герметизировать ряд элементов устройства.

Нутч-фильтр – это специализированное устройство периодического действия, применяемое для фильтрования различных растворов с взвесью частиц (суспензий), в том числе, с содержанием химически агрессивных

составляющих.

-Фильтрация происходит в емкостях, выполненных из различных материалов под воздействием искусственно создаваемого пониженного давления - вакуума. Взаимное воздействие гравитации и вакуума повышают эффективность

процесса, при этом направления силы тяжести и перемещение фильтрата

совпадают

Назначение нутч-фильтра

-Нутч-фильтры предназначены для очистки растворов от примесей

фильтрацией.

-Нутч-фильтры могут применяться во всех отраслях, где требуется высококачественное фильтрование в небольших и средних объемах. Наиболее часто их используют в научных лабораториях, на химических и фармацевтических производствах, на биологических и пищевых предприятиях.

Устройство нутч-фильтра

-Как правило, нутч-фильтр, это резервуар цилиндрической или какой-то

другой формы, который может выполняться из различных материалов. Корпус, в зависимости от необходимости, может быть снабжен терморубашкой.

-В нижней трети резервуара устанавливается плоская решетчатая перегородка, часто называемая ложным дном из стекла, нержавеющей стали или фторопласта, на которую укладывается фильтрующий материал. Ключевые элементы обычно делают коррозионностойкими и дополнительно покрывают пластиками или эмалью. Для уплотнений широко используются резиновые прокладки.

-Фильтруемую жидкость (суспензию) заливают в верхнюю полость аппарата, прямо на поверхность фильтрующей перегородки. Из нижнего объема корпуса вакуумным насосом откачивают воздух, создавая вакуум, который вместе с силой гравитации является движущей силой процесса, заставляя фильтрат идти самотеком вниз и вытекать из аппарата.

-С целью повышения эффективности фильтрования, в некоторых конструкциях нутч-фильтров предусмотрены мешалки для осадка. Чтобы исключить попадание фильтрата в вакуумный насос, используют промежуточный ресивер, для соединения механизма насоса с фильтром.

-Большинство нутч-фильтров относятся к так называемому открытому типу систем.

-Их удобно использовать для фильтрации, промывки осадков и легче защищать от коррозии вызываемой агрессивными веществами. Производительность фильтра может меняться от площади поверхности фильтра, накопившегося слоя осадка и степени вакуума.

-Наиболее удобны опрокидывающиеся нутч-фильтры, корпус которых монтируется на подшипниках и может поворачиваться вокруг горизонтальной оси, значительно облегчая и ускоряя выгрузку осадка.

Характеристики нутч-фильтров - материал изготовления

Для лабораторных целей наиболее часто применяют нутч-фильтры,

выполненные из особого боросиликатного стекла, а для промышленных целей применяют устройства из нержавеющей или эмалированной стали.

Принцип и последовательность работы нутчфильтра

-Основными движущими силами процесса здесь являются естественная гравитация и создаваемый искусственно вакуум. В нижней емкости нутч-фильтра, внешним вакуумным насосом, создается разряжение.

-Далее, под влиянием разницы давлений и силы тяжести, пульпа из большего верхнего сосуда проходит через перегородку с фильтром в малый нижний сосуд. Жидкая составляющая (фильтрат) уходит через выпускной

патрубок вниз.

-Отделенные частицы оседают на фильтре, откуда потом извлекаются по мере реализации процесса. В случае, если исходящая жидкость оказалась

недостаточно очищенной, она повторно подается в верхний сосуд установки на очередной цикл очистки.

-Основная технологическая проблема работы нутч-фильтра состоит в необходимости ручного удаления осадка, по завершении некоторого производственного периода, собственно, в связи с этим они и получили название - периодических.

-В современных системах предусмотрена механизированная выгрузка осадка, но чаще всего нутч-фильтры используют для фильтрования относительно небольшого объема веществ, и ручная выгрузка в этом случае не вызывает особых проблем.

Цикл работы нутч-фильтра обычно состоит из следующих стадий:

●наполнение верхней емкости фильтра первичной суспензией;

●рабочий процесс фильтрования под воздействием вакуума;

●формирование осадка;

●осушение полученного осадка от остатков фильтрата,

●заполнение верхнего объема фильтра жидкостью для промывки,

●технологическая промывка осадка,

●окончательная просушка осадка после промывной жидкости,

●снятие осадка с фильтровального материала,

●восстановление свойств фильтровальной ткани.

Достоинства и недостатки нутч-фильтров

Основные достоинства нутч-фильтров:

●технологическая простота и надёжность систем в работе,

●простая и относительно дешевая конструкция,

●обеспечение тщательности промывки осадка,

●наличие возможности даже пассивной фильтрации,

●ограниченность контакта с внешней средой, возможна стерильная работа, операции с токсичными и агрессивными веществами,

●возможность организации обогрева (предотвращает кристаллизацию) или охлаждения нутч-фильтра (понижает растворимость осадка),

●обеспечение работы с веществами, чувствительными к свету, при использовании различных вариантов материала корпуса фильтра,

●возможность использования фильтровальных аппаратов во взрывоопасных зонах,

●технологически быстрое разделение вещества на составляющие фракции,

●возможность организации защиты оборудования от коррозии разных видов,

●долгий эксплуатационный срок службы

Основные недостатки нутч-фильтров:

●относительно небольшая площадь фильтрования,

●обычно, некоторая массивность аппарата,

●необходимость ручной выгрузки осадка

Отличия друк-фильтров от нутч-фильтров Конструкция друк-фильтров максимально схожа с конструкцией

нутч-фильтров, основа в обоих случаях – это корпус и фильтрующая перегородка. Основное отличие заключается в том, что друк-фильтры работают под давлением, нутч-фильтры – в условиях вакуума. В последних разница давления, за счет которой и происходит фильтрация, составляет меньше 1 атмосферы, в случае друк-фильтров – несколько атмосфер, что делает их пригодными для фильтрации мелкодисперсных суспензий и коллоидных растворов.

11. Что такое центрифуги? Приведите классификацию с

краткой характеристикой.

ТАК ОТВЕТ НА ПЕРВЫЙ ВОПРОС ПРИВЕДУ ИЗ ДВУХ УЧЕБНИКОВ

ЦЕНТРИФУГА - барабан, в котором находится жидкость со взвешенными частицами (твердыми или жидкими). ( как на аналитике стоял такой барабан и туда ставили пробирки с жидкостями)

более сложное: ЦЕНТРИФУГА - вертикальный цилиндрический барабан - ротор со сплошными или перфорированными боковыми стенками

При вращении барабана каждая частичка будет испытывать действия двух сил - центробежной, направленной горизонтально по радиусу и вертикальной, направленной вертикально вниз. Равнодействующая сила называется фактором разделения и является основной характеристикой центрифуги

классификация:

Центрифуги подразделяются на фильтрующие и отстойные

фильтрующие: Они имеют перфорированные стенки и процесс разделения суспензий в такой центрифуге происходит по принципу фильтрования , но тут вместо разности давлений, которые используются в фильтровании, используют действие

центробежной силе. Также в этой центрифуге разделяемая суспензия отбрасывается к стенкам ротора и фазы разделяются , причем жидкая фаза проходит сквозь

фильтровальную перегородку в кожух и отводится из него, а твердая в виде остатка

задерживается на внутренней стороне этой перегородки, а затем выгружается из

ротора

либо можно в краткой характеристике скзать: Что у фильтрующих центрифуг ротор перфорирован и выстлан изнутри фильтрующим материалом. Частицы

дисперсной фазы будут осаждаться на фильтрующей перегородке , а жидкость под действием центробежной силы удаляться через отверстие в роторе ( выбирайте один из двух)

отстойные: Стенки сплошные и разделение эмульсий и суспензий происходит по принципу отстаивания, причем действие силы тяжести заменяется действием центробежной силы. Разделяемая суспензия или эмульсия отбрасывается центробежной силой к стенке ротора, причем жидкая или твердая фаза с большей плотностью располагаются ближе к стенкам ротора , а другая фаза с меньшей плотностью ближе к его оси.; осадок образует слой у стенки ротора, а фугат переливается через верхний край ротора

либо можно в краткой характеристике сказать: В отстойной центрифуге дисперсная фаза под действием центробежной силы собирается на внутренней поверхности ротора, а осветленная жидкость сифоном сливается из центральной части ротора.

( один вариант из двух)

ну а сами центрифуги были в опросах выше ( поэтому чтобы не занимать место их тут не будет)