基本介紹
- 中文名:沉降分離法
- 類型:物理方法
- 作用方式:沉降
- 屬於:分離法
- 原理:固體物與液體介質密度相差懸殊
- 適用於:兩種密度不同且不相混溶混合物
基本簡介,分離原理,適用範圍,濾過機理,影響濾過速度的因素,
基本簡介
沉降分離法沉降分離法系指固體物與液體介質密度相差懸殊,固體物靠自身重量自然下沉,用虹吸法吸取上層澄清液,使固體與液體分離的一種方法。該方法對料液中固體物含量少,粒子細而輕者不宜使用。
離心分離法
分離原理
離心分離與沉降分離皆是利用混合液密度差來分離料液的。離心分離的力為離心力,沉降分離的力為重力。離心操作時是將待分離的料液置於離心機中,藉助於離心機的高速旋轉產生的離心力,使料液中的固體與液體,或兩種密度不同,且不相混溶的液體,產生大小不同的離心力,從而達到分離的目的。
適用範圍
在製劑生產中遇到含水率較高、含不溶性微粒的粒徑很小或粘度很大的濾漿;或需將兩種密度不同且不相混溶的液體混合物分開,用沉降分離法和一般的濾過分離難以進行或不易分開時,可考慮選用適宜的離心機進行離心分離。
離心機的種類很多,外形、適應性各異,根據其不同的特性可作如下分類。
(1)按分離因數a的大小分類
①常速離心機:a<300O(一般600~1200),適用於易分離的混懸濾漿的分離及物料的脫水。
②高速離心機:a=300O~5000,主要用於細粒子,粘度大的濾漿及乳濁液的分離。
③超高速離心機:a>5000,主要用於微生物學、抗生素髮酵液、動物生化製品等的固相與液相的分離。超高速離心機中常拌有冷凍裝置,可使離心操作在低溫下進行。
(2)按離心操作性質分類
①濾過式離心機:如三足式離心機。適用於懸浮液中固體和液體的分離。
②沉降式離心機:如實驗室用沉澱離心機。使用時應注意管內裝料重量對稱,偏重則損壞設備。
③分離式離心機:如管式高速離心機,能分離一般離心機難以分離的物料,特別適用於分離乳濁液、細粒子的懸浮液。
濾過分離法
濾過分離法系指將固-液混懸液通過多孔的介質,使固體粒子被介質截留,液體經介質孔道流出,而達到固-液分離的方法。
濾過機理
濾過機理有兩種:
①過篩作用:料液中大於濾器孔隙的微粒全部被截留在濾過介質的表面,如薄膜濾過。
②深層濾過:微粒被截留在濾器的深層,其微粒往往小於濾過介質空隙的平均大小,如砂濾棒、垂熔玻璃漏斗等。另外,在濾過時產生的濾渣可在濾材表面形成“架橋現象”,可集成具有間隙的緻密濾層,濾液可通過,而將大於間隙的微粒截留。實際操作中還常在料液中加助濾劑或凝聚劑等,以改善濾渣的性能,提高濾速。為保證濾液質量,初濾液常要倒回料液中再濾,這種操作叫“回濾”。隨著濾過的進行,固體顆粒沉積在濾材表面,通過架橋現象形成濾層,利於料液濾至澄清。
影響濾過速度的因素
料液經一段很短的時間濾過後,由於“架橋”作用而形成緻密的濾渣層,液體由間隙濾過。若將濾渣層中的間隙假定為均勻的毛細管聚束,那么,液體的流動遵守泊稷葉(Poiseuille)公式,可用下式表示。
上式中,P為加於濾渣層的壓力;t為濾過時間;r為濾渣層毛細管的半徑、l為長度;η為料液的粘度;V為濾液的體積。若把時間t移到等式的左項,則左項(V/t)為濾過速度。
由上式並結合濾過時的實際情況,可以看出影響濾過速度的因素有:
(1)濾渣層兩側的壓力差(P),其值越大,則濾速越大。因此,常用加壓或減壓濾過法。實際操作中,濾過初期採用恆速濾過(恆定流量),當濾液較澄清時採用恆壓濾過(濾餅已形成)。因為對絮狀的、軟的、可壓縮的濾餅,增加壓力差濾速反而減慢。
(2)在濾過的初期,濾過速度與濾器的面積(πr2)成正比。