Фильтрование растворов лаборатории. Какое вещество использовалось в качестве фильтра

Фильтрующие фильтры можно использовать для очистки воды с размером частиц 10-20 мкм. Чтобы исключить более мелкие частицы, их сначала укрупняют до необходимого размера, а затем накапливают в крокодиле или коагуляционной технологии или фильтруют через мембрану.

Очистка водопроводной воды: как работает угольный фильтр, его виды

Водопроводная вода, которая поступает в наши дома, совсем не идеальна. Причина этого — различные загрязнения и патогенные микроорганизмы, которые могут вызвать целый букет различных заболеваний. По этой причине эту жидкость необходимо правильно очищать. В настоящее время существует широкий спектр различных фильтров, но древесный уголь, как он известен с древних времен, остается одним из самых популярных веществ. Чтобы понять, почему он до сих пор существует, необходимо узнать о его свойствах и преимуществах, как он работает и насколько эффективен.

Чтобы понять, как работают угольные фильтры, необходимо рассмотреть вещество. Основным свойством древесного угля является его способность поглощать различные компоненты воды. Это возможно благодаря его пористой структуре.

Абсорбирующие свойства угля

Любая примесь, которая «плавает» в жидкости, называется «абсорбент» — поглощающее вещество. Углерод является адсорбционной средой. Это означает, что он поглощает загрязнения только через свой поверхностный слой. Так что же такое абсорбция? Абсорбенты — это фильтрующие материалы, способные поглощать инородные вещества по всему своему объему.

Очистка и дезинфекция водопроводной воды — одна из основных обязанностей фильтров с активированным углем. Часто такие устройства являются частью системы, предназначенной для предотвращения очистки воды на автономных водоемах. В древние времена простейшие устройства изготавливались с использованием обычного древесного угля, но в современных системах очищающим фактором является активированный уголь, который является суперфактором.

Свойства активированного продукта

Этот продукт получают либо из обработанной древесины лиственных пород, либо из скорлупы кокосового ореха. В качестве сырья также используются камни, фруктовые косточки и торф. Последним шагом в создании этого типа углерода является открытие пор или активация, обычно с участием водяного пара. Различные степени пористости достигаются изменением температуры и режима пара, а также добавлением других реагентов, повышающих впитывающую способность продукта. После активации уголь измельчается в порошок.

Впитывающая поверхность после этой процедуры увеличивается во много раз. Причем до такой степени, что даже трудно себе представить: поверхность одного грамма активированного угля составляет 500-1500 м2.

Фильтрующий материал может содержать другие компоненты, в том числе в высокой концентрации. В результате такой обработки получается эффективный пористый материал — абсорбент, обладающий способностью пропускать жидкости, но задерживать почти все вредные частицы, которые «движутся» через него.

Угольные фильтры используются для очистки воды с различными формами наполнителя в виде зерен, волокон или пыли. Наиболее часто используются гранулированные абсорбенты. Причинами предпочтения являются их критическая емкость, высокая пористость и способность к быстрому проникновению.

На рынке представлено несколько типов очистительных устройств.

Насадки на кран

Такие фильтры называются проточными. Это самый простой и необременительный вариант. Эти фильтры устанавливаются на кран. Производительность мини-фильтра зависит от степени заражения жидкости. Если говорить о средней цене, то она составляет около 1 чашки в минуту.

Преимуществами насадок являются минимальная занимаемая площадь, простота размещения кранов, столь же быстрый демонтаж и возможность перемещения мобильных фильтров. Недостатки — недостаточная степень очистки, сильное снижение скорости потока, короткий срок хранения. После трех месяцев использования насадку необходимо заменить.

Фильтры-кувшины

Можно использовать почти полные угольные фильтры. Это полимерные контейнеры с «наполненным» углеродом. Поскольку кувшины различаются по вместимости, разные модели могут удовлетворить потребности разных семей. Контейнеры и картриджи предлагаются различными производителями. Примерами готовых устройств являются барьеры и фильтрующие изделия Aquafor.

Основные преимущества кувшинов — приемлемая стоимость, отсутствие «сложного соединения» с системой водоснабжения, простота использования — возможность регулярно мыть емкость. Основным недостатком этих фильтров является короткий срок годности, особенно там, где качество воды нежелательно. Нередко кассеты забиваются грязью до истечения срока службы, предусмотренного производителем. В среднем этот срок составляет не более двух месяцев. Минимальный порог составляет несколько месяцев.

Проточные системы с картриджами

Стационарные установки являются наиболее эффективным оборудованием. Эти системы имеют наилучшую стоимость, что объясняется многоцелевой очисткой, сложностью конструкции. Стационарные установки имеют отдельные краны, куда подается полностью очищенная вода.

Примером может служить установка фильтра Гейзер третьего по популярности производителя. Картриджи угольного фильтра могут быть установлены как отдельные устройства, но часто используются в сочетании с другими устройствами. Помимо высокой стоимости, стационарные установки имеют еще один существенный недостаток: они часто устанавливаются в комбинации с другими агрегатами.

Наиболее популярными сегодня являются установки обратного осмоса. Эта система имеет совершенно иной принцип очистки. В этих установках вода направляется под высоким давлением через тонкостенную мембрану с крошечными порами. В результате жидкость очищается и становится прозрачной.

Поскольку высококачественная очищающая вода уже должна поступать на мембрану, система обратного осмоса оснащена тремя проточными фильтрами. Два из них содержат активированный уголь в качестве основного, а не дополнительного компонента. Недостатком системы является безжизненная «мертвая» вода на выходе.

Этот недостаток следует (лучше) учитывать при покупке такой системы или до ее приобретения. По мере удаления из воды как вредных, так и полезных веществ владельцу необходимо будет приобрести дополнительный блок (или блоки).

Как обслуживают фильтрующие устройства?

Большинство устройств не требуют специального обслуживания и максимально просты в использовании.

Замена фильтров

Нет необходимости говорить о функциях самых простых фильтров, поскольку они наиболее просты в использовании. Для кувшинных фильтров, для которых приобретаются «свежие» картриджи, модель первичного потока заменяется на новую.

В комплектных картриджных системах замена картриджей также очень проста. Вначале снимается крышка ключа, входящего в комплект, извлекается старый картридж и устанавливается на место новый. Своевременная замена блока — единственное условие, позволяющее избежать проблем со здоровьем. В противном случае вы можете столкнуться с различными последствиями, первое из которых — внезапное и, казалось бы, необоснованное ухудшение работы пищеварительной системы.

Проверка их работоспособности

Время очистки зависит от нагрузки на кувшин. В типичной семье из трех человек карбоновая кассета нуждается в замене каждый месяц. Однако владельцы могут самостоятельно выяснить, работает ли фильтр с активированным углем должным образом или была произведена замена. Существуют симптомы, указывающие на то, что устройство исчерпало свой ресурс. К ним относятся:.

• привкус, внезапно появившийся у воды;
• появление осадка в чайнике после кипячения;
• увеличившееся время фильтрации жидкости: вообще, этот признак характерен для любого вида конструкции, однако у фильтров-кувшинов он может отсутствовать.

При обнаружении симптомов необходимо заменить фильтр. Владельцы, привыкшие во всем полагаться на прибор, приобрели новую систему, которая автоматически указывает на загрязнение фильтра. Но за помощь таких устройств нужно платить. Цена «почти умных» устройств значительно превышает стоимость традиционных моделей.

Существует еще один оригинальный способ контролировать способность угольного фильтра очищать воду. Для этого используют слабые растворы марганцовки или пищевые красители. Если жидкость на выходе прозрачная, то замена пока не требуется. Если он окрашен, откладывать покупку нового устройства не рекомендуется.

Цилиндрические абсорбционные фильтры могут успешно промываться самостоятельно. В этом случае угольный наполнитель опорожняется и несколько раз промывается чистой водой. Последним этапом является «обработка водой» с помощью 3%-ного раствора обычной соды. Во время этих операций адсорбент перемешивают, встряхивают и промывают под душем. Однако в домашних условиях он не может быть полностью регенерирован.

Полиэфирные фильтровальные ткани широко используются в нефтяной промышленности, в резиновой и химической промышленности для извлечения порошков и приготовления чистящих и моющих средств.

Фильтрование растворов лаборатории

Суть фильтрации заключается в том, что жидкость, содержащая твердые частицы, проходит через пористое разделение. Ресурсы или отверстия в фильтровальной корке очень малы и не пропускают твердые частицы, в то время как жидкость пропускается через них. Перегородка, удерживающая твердые частицы, называется фильтром.

Производительность фильтра, то есть количество твердых частиц, и пропускная способность фильтра, то есть количество жидкости, которое может быть удалено через фильтр в единицу времени, прямо пропорциональны размеру пор. В процессе фильтрации осадок накапливается на фильтре, уменьшая объем пор и одновременно действуя как фильтр, создавая плотный слой.

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на инфильтрацию, является вязкость. Чем выше вязкость раствора или жидкости, тем труднее в него проникнуть.

При обычной фильтрации жидкость проходит через фильтр под давлением небольшой колонны столбиков на фильтре.

Размер твердых частиц в жидкости оказывает значительное влияние на процесс фильтрации. Если размер частиц больше, чем размер пор фильтра, то фильтрация проходит без проблем. Однако, если размер частиц приближается к размеру пор фильтра, процесс фильтрации замедляется и может даже полностью прекратиться. Если размер твердых частиц меньше размера ресурса, взвешенные частицы не могут быть отфильтрованы.

Коллоидные частицы (< 0,1 мкм, < 1 нм) совершенно невозможно отделить от жидкостей путем обычной фильтрации. В этих случаях целью является увеличение размера частиц и их агломерация. Многие коллоиды образуют крупные хлопья при высоких температурах и легко задерживаются фильтрами.

Фильтрующие материалы

Фильтрующие среды, используемые в лабораторной практике, можно разделить на две категории.

Кроме того, методы фильтрации можно разделить на следующие категории.

К первой категории относится, например, силикатный песок. Она может иметь различную зернистость. Это влияет как на скорость фильтрации, так и на достигнутые результаты. Чем крупнее зерна, тем выше производительность фильтра, но в то же время задерживающая способность фильтра ниже. Фильтр будет задерживать только самые крупные частицы, а самые тонкие будут проходить через него без задержки.

Часто используются пористые материалы.

Неорганические фильтры особенно подходят для жидкостей и растворов, нагретых до температуры выше 1000°C.

Наиболее распространенные материалы, используемые в лабораториях, включают интрузивную бумагу, целлюлозную массу, асбест, волокнистые материалы (ткани), смешанные фильтры, прессованное стекло, обожженную глину и фарфор.

Выбор фильтрующего материала зависит как от требований к чистоте раствора, так и от его свойств.

Фильтрующие материалы не должны использоваться таким образом, чтобы на них могла воздействовать фильтруемая жидкость. Например, щелочи, особенно концентрированные, не должны фильтроваться через фильтры из прессованного стекла или вообще содержаться в материалах, содержащих кремний (например, кварцевый песок). Некоторые неорганические фильтрующие материалы подходят для очень агрессивных жидкостей, даже при высоких температурах. Алюминий, оксид циркония, оксид тория и т.д.

Угольные фильтры используются для очистки воды с различными формами наполнителя в виде зерен, волокон или пыли. Наиболее часто используются гранулированные абсорбенты. Причинами предпочтения являются их критическая емкость, высокая пористость и способность к быстрому проникновению.

От чего очищает и насколько эффективно?

Это вещество снижает концентрацию следующих примесей в жидкости

• Летучие соединения (радиоактивные газы, пары масел, ртути, углеводорода).
• Органические примеси, которые портят вкус и запах напитков, в том числе хлор и озон.
• Отравляющие вещества (пестициды, гербициды).
• Нефтепродукты.
• Соли тяжелых металлов.
• Бактерии (Сальмонелла, Шигелла, пр.).

ПРИМЕЧАНИЯ. Абсорбирующие материалы плохо связываются с угарным газом, спиртовыми кислотами, щелочами и большинством неорганических веществ — литием, железом, натрием, свинцом, самцом, фтором и борной кислотой.

Из-за своей неэффективности против многих примесей они не используются в качестве единственного средства очистки воды.

Какой используют в фильтрах?

Активированный уголь обычно используется в трех типах систем очистки воды.

Виды сорбента для водоподготовки	Маркировка	Описание	Применение
Порошкообразный	PAC	Размер частиц: 0,15-0,25 мм. Очищает воду путем смешивания с ней. Удаляется из жидкости методом фильтрации.	Резервуары быстрого смешивания, гравитационные фильтры. Не используется при устройстве проточных фильтров для центральных водопроводов из-за риска высокой потери напора.
Гранулированный	GAC	Размер частиц: 0,2-5 мм. Образуется путем измельчения и просеивания расходного материала. Очищает большие объемы жидкостей, газа, может многократно использоваться.	Проточные системы, бассейны быстрого смешивания.
Прессованный (экструдированный)	EAC	Цилиндрические гранулы диаметром 1-5 мм. Выпускается из порошкообразного углерода.	Применяется при сборке бытовых фильтров.

В системах очистки стоков используются два типа активированного угля.

1. Гранулированный. В таких картриджах вода проходит через весь слой загрузки. А уголь выступает в качестве сорбента, избирательно поглощающего из среды пары, газы и растворенные вещества.
2. Прессованный. В таком блоке сорбционная функция угля ниже, так как слой угля меньше. Но прессованная структура позволяет использовать картридж для механической очистки от взвешенных твердых веществ — частиц ила, песка, неорганических примесей, планктона, микроорганизмов.

Преимущества и недостатки

Они эффективно удаляют примеси, изменяющие цвет, вкус и запах напитков, хлор и другие нежелательные соединения. Недостатком препарата является быстрое засорение фильтра из активированного угля.

Обратите внимание! Пористый фильтрующий материал имеет ограниченный срок службы. Если вовремя не заменить картридж, устройство перестанет выполнять свою функцию очистки воды.

Еще одним недостатком древесного угля является то, что он не может уничтожить микроорганизмы. Даже если в его ресурсы попадут «нежелательные гости», они не погибнут, а останутся внутри него и начнут размножаться.

Для предотвращения распространения бактерий в угольный фильтр добавляется бактериальная добавка. Их следует заменять, как только они выработают свой ресурс.

Серпантин изготавливается из хлопковых или конопляных волокон. Он имеет большой размер ячеек, высокую пористость и выглядит как марля.

Ионообменный фильтрующий материал для воды

Используя водный фильтрат из ионообменных смол, можно изменить состав очищаемой жидкости на ионном уровне, тем самым сделав ее полностью свободной от солей и некоторых других компонентов.

Ионообменные смолы состоят из крошечных частиц, похожих на шарики диаметром менее одного миллиметра. Они изготовлены из специального полимера. Несмотря на свой поверхностный для обывателя вид (смола похожа на рыбу-рыбу), ионообменные смолы обладают уникальными и полезными свойствами — они задерживают ионы различных примесей (от металлов до солей жесткости) и заменяют их на безвредные. Проще говоря, когда вода очищается с помощью этого фильтрующего материала, происходит обмен ионами. Благодаря этому процессу фильтрующие материалы также называют ионообменными смолами.

Смолы, заполняющие фильтрующий материал, могут иметь гелевую, пористую или промежуточную структуру.

Гелевые ионообменники не имеют пор. Это означает, что процесс ионного обмена начинается только тогда, когда смола набухает и загустевает. По сравнению с пористыми смолами, гелевые смолы обладают более высокой обменной емкостью.

Смолы называют пористыми (макропористыми), поскольку их поверхность содержит многочисленные поры, способствующие ионному обмену.

Структура, которая находится в некотором роде между гелевой и пористой структурами, называется промежуточной структурой.

Различия между этими структурами заключаются в следующем Ионообменные смолы для фильтров с гелевой структурой имеют более высокую обменную емкость, чем пористые структуры. Однако последние более химически и термически устойчивы и поэтому могут задерживать большее количество примесей, независимо от температуры воды.