Скачать 7.67 Mb.
|
Фильтры из пористого фарфора применяют в тех случаях, когда отфильтрованные осадки нужно прокалить, не снимая с фильтра. Они, как и стеклянные фильтры, непригодны для фильтрации нагретых концентрированных водных растворов щелочей. В частности, 60%-й водный раствор КОН при 160 °С разрушает пористый фарфор в течение 1 ч. Ткань из стекловолокна и стеклянная вата менее химически устойчивы, чем стеклянные или фарфоровые фильтры, так как их готовят из боросиликатного стекла (см. разд. 1.1). Ткань и вату из стекла применяют только для технических работ. Асбестовое волокно используют преимущественно в тиглях Гуччи (см. разд. 9.4). Предварительно асбест прокаливают в фарфоровых чашках и после охлаждения нагревают с концентрированной хлороводородной кислотой на водяной бане (см. разд. 6.1). Затем асбестовое волокно промывают нагретой чистой водой (см. разд. 1.8) на фильтре в воронке Бюхнера (см. разд. 9.4) под вакуумом до полного удаления из асбеста ионов СГ (проба с AgN03). Подготовленный асбест хранят в склянке с притертой пробкой. Для аналитических целей применяют амфиболовый асбест (см. разд. 1.2), который после обработки хлороводородной кислотой нагревают 1-2 ч с разбавленной (1:2) азотной кислотой и промывают затем чистой водой. Тканевые фильтры. Ассортимент тканевых фильтров из полимерных веществ достаточно большой. Нужный фильтр следует выбирать, исходя из состава суспензии, вида растворителя и температуры разделяемых фаз. Полиакрилонитршовые ткани (нитрон, орлон, плутон) отличаются высокой прочностью в сухом и влажном состоянии. Они пригодны для фильтрования концентрированных серной и хлороводородной кислот, концентрированных водных растворов Щелочей даже при 100 °С. Полиамидные ткани (капрон, найлон, анид) также устойчивы к действию водных растворов щелочей при температурах, близких к 100 °С, и выдерживают воздействие разбавленных кислот при обычных температурах. Бумага из найлона-44 (полилфениленизофталамида) выдерживает нагревание до 250 °С без изменения прочности и не растворяется в органических растворителях. Поливинилхлоридные ткани (хлорин) обладают высокой устойчивостью в кислых средах и минеральных маслах, такие ткани избегают микроорганизмы. Окислители и концентрированные водные растворы щелочей разрушают полимер. Нагревание ткани выдерживают только до 60 °С. Полипропиленовые ткани достаточно устойчивы к действию кислот, оснований и сильных окислителей, а по механической прочности близки к лавсановым тканям (см. ниже). Они растворяются в бензине, ксилоле и тетрахлорэтане, а выше 110°С быстро теряют свою прочность. Полиэтиленовые ткани можно применять в среде органических и неорганических кислот, в водных растворах щелочей при температурах до 110 °С. Полиэфирные ткани (лавсан, терилен, дакрон) отличаются большой термостойкостью (до 150 °С). Ткани не разрушаются в среде окислителей и кислот, но быстро теряют свою прочность в нагретых водных растворах щелочей. Совиденовые (сарановые) ткани устойчивы к действию кислот и оснований, но выдерживают нагревание только до 75 °С. Совиден- сополимер винилхлорида и винилиденхлорида. Фильтры Петрянова. Для удаления из воздуха и газов высокодисперсных аэрозолей с размером частиц менее 1 мкм применяют волокнистые фильтры с очень тонкими волокнами диаметром от 1,5 до 7,0 мкм, получившие название фильтров Петрянова (тип ФП). Петрянов-Соколов Игорь Васильевич (р. 1907) - русский физикохимик, академик РАН, занимающийся исследованием аэродинамических систем. Фильтр Петрянова представляет собой равномерные слои тонких полимерных волокон, наложенные на марлю, бязь или на основу из более толстых полимерных волокон. Из перхлорвинила и фторполимеров получают фильтры, стойкие в среде сильных кислот и водных растворах щелочей. Фильтры из полиакрилонитрила противостоят действию многих органических растворителей, а фильтры из полиакрилата марки ФПАР-15-1,5 выдерживают температуры до 270 °С. Фильтрам Петрянова можно придать высокие и стойкие в течение 5 лет электростатические заряды, повышающие фильтрующие свойства волокон при малых скоростях фильтрации. Температурный интервал применимости фильтров из перхлорвинила от -250 до +60 °С. Фильтры Петрянова следует применять только в том случае, когда концентрация аэрозоля не превышает 0,5-1,0 мг/м3. Максимальное накопление аэрозоля на фильтре не должно превышать 50-100 г/м2, при этом увеличение сопротивления фильтра будет не более 5 - 10 мм вод. ст. при скорости потока газа через фильтр 1 м/с. Перед фильтрами типа ФП для грубой очистки газов ставят тканевые фильтры. При эксплуатации фильтров типа ФП следует избегать попадания на них жидкой фазы, приводящей фильтры в негодность. Фильтры из волокнистопористого фторопласта (зайтекс в США; флюорокс в Англии) пригодны для работ практически со всеми реагентами при температурах до 300 °С. Максимальный размер пор в таких фильтрах не превышает 10~3 мм. Фильтры не разбухают и не деформируются. Такие фильтры способны задерживать мелкодисперсные осадки, поэтому их применяют для фильтрации гелей и высокотемпературных растворов щелочей и сильных кислот, лекарственных препаратов. На фторопластовых фильтрах не развиваются грибки и бактерии, их можно стерилизовать, причем неоднократно. Они не имеют запаха и не воспринимают его. При вакуумфильтровании фторопластовый фильтр хорошо прилегает к любой подложке (см. разд. 9.4). Фильтры из пористого полиэтилена. Физико-химические свойства полиэтилена рассмотрены в разделе 1.3. Фильтры из этого полимерного материала можно легко получить в любой лаборатории в нужной для фильтрования форме. В частности, для получения пластинки полиэтиленовый порошок смешивают с хлоридом натрия в соотношении 1:4 по массе, и смесь помещают между двумя чашками Петри, как это показано на рис. 4, а. Слой J смеси между чашками 2 должен иметь толщину 1-2 мм. В таком виде чашки с порошком выдерживают в сушильном шкафу при 130-150 °С. После охлаждения спекшуюся массу промывают теплой водой для удаления NaCl. Аналогичным образом изготавливают и воронки из пористого полиэтилена. В качестве форм применяют две стеклянные воронки (рис. 4, б). Фильтры из пористого углерода (характеристика материала изложена в разд. 1.2) можно применять в нейтральной и восстановительной атмосфере при температуре до 2500 °С. Рис. 4. Приготовление пластинки (а) и воронки (б) из пористого полиэтилена: 1 - смесь порошка полиэтилена с хлоридом натрия; 2 -чашка Петри; 3 - пробка; 4- воронка с заплавленным дном Пористый графит незаменим для фильтрования расплавленной серы, диоксида серы, муравьиной и уксусной кислот. Керамические фильтры готовят из измельченного кварца Si02, смешанного с тонкодисперсным силикатным стеклом и затем спеченного. Такие фильтры устойчивы к воздействию концентрированных неорганических кислот, кроме фтороводородной, но разрушаются уже в разбавленных водных растворах щелочей. Металлокерамические фильтры - фильтры из спеченных порошкообразных металлов (Ti, Ni, Ag и др.) и карбидов титана и j циркония. Размер пор у таких фильтров колеблется от 1-103 до 7,5-10-2 мм, а пористость достигает 50%. Химическая устойчивость определяется металлом, из которого изготовлен фильтр. Фильтры из губчатой пластины - уникальные фильтры для быстрого фильтрования самых тончайших осадков. Платиновый фильтр служит долго, так как осадок можно удалить с него любым реагентом, не разрушающим платину (см. разд. 1.4). Для получения фильтрующего слоя непосредственно в тигле Гуччи (см. разд. 9.4) в последний помещают бумажную массу (см. выше), по которой распределяют кристаллы (NH4)2[PtCl6] равномерным слоем, и смачивают этанолом. Толщина слоя кристаллов и бумажной массы должна быть около 10-13 мм. Тигель медленно нагревают до испарения спирта, а затем, постепенно | повышая температуру, добиваются полного разложения гексахлороплатина-Ta(IV) аммония: (NH4)2[PtCl6] = Pt + 2NH3+ 2Cl2+ 2HC1. После разложения тигель охлаждают и слегка придавливают слой образовавшейся губчатой платины расплющенным концом стеклянной палочки. Если окажется, что слой слишком тонок или местами ненадежен, то процесс повторяют. Наконец слой тщательно протирают палочкой, пока его поверхность не отполируется. Вспомогательные вещества для фильтрования. Так называют вещества, добавляемые к суспензиям для сохранения скорости фильтрования, предотвращения слеживаемости осадков и закупоривания фильтров частичками осадков. К ним относят бумажную массу и асбест, перлит, силикагель, активированный уголь и диатомит. Вспомогательное вещество либо добавляют к суспензии (0,01-4,0% от ее массы), либо наносят тонким слоем на используемый фильтр перед фильтрованием. Вспомогательные материалы применяют в тех случаях, когда в последующих операциях нужен только фильтрат. Исключение составляют бумажная масса и активированный уголь, предварительно обработанный кислотами. Они при прокаливании осадка сгорают, почти не оставляя золы. В точных аналитических работах и при получении особо чистых веществ вспомогательные материалы при фильтровании не применяют. Перлит - стекловидная порода вулканического происхождения ("вулканическое стекло"), состоящая в основном из Si02 и Al20з- Перед применением перлит прокаливают при 900 °С, при этом из него выделяются газы и вода, он увеличивается в объеме примерно в 20 раз, образуя неправильные зерна белого цвета, включающие большое число полых ячеек. Поэтому его пористость достигает 85-90%. После прокаливания перлит обрабатывают при нагревании хлороводородной кислотой, разбавленной водой в отношении 1:5. Применяют перлит для фильтрования только кислых или нейтральных суспензий. Диатомит (кизельгур, трепел, инфузорная земля) - светло-желтая мягкая горная порода, образованная из силикатных панцирей отмерших водорослей-инфузорий или диатомей, отложившихся когда-то в морских и пресных водах. Лучшие сорта диатомита состоят на 94% из Si02 и имеют пористость, достигающую 93%. Перед использованием диатомит просеивают и крупные частицы обжигают. Диатомит слабо взаимодействует с сильными кислотами, но неустойчив в водных растворах щелочей. В процессе фильтрования он может загрязнять фильтрат коллоидной глиной и некоторыми солями. Мембраны - пленки или пластины полимерной природы, состоящие из органических или неорганических соединений, иногда нанесенные на керамику и мелкопористое стекло. Мембраны применяют для разделения жидких смесей электролитов и неэлектролитов методами ультрафильтрации, диализа, электродиализа или обратного осмоса. Мембраны позволяют отделить высокомолекулярные вещества с размерами частиц от 10-3 до 0,1 мкм от низкомолекулярных и электролитов, размер частиц которых меньше 10-3 мкм. В лабораториях мембраны готовят из нитро- и ацетатцеллюлозы, желатины и полимерных материалов на различной основе. Нитроцеллюлоза (нитроклетчатка, пироксилин, целлоидин) - полимер состава [С6Н702(ОН)3-х(ONO2)n]. Коллодий - это 4%-й раствор нитроцеллюлозы в смеси этанола и этилового эфира. Одной из лучших мембран являются мембраны из ацетата Целлюлозы, предложенные Лоэбом и Сурираяном. Ацетат целлюлозы - сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты с формульной единицей [С6Н702(ОН)з-x(ОСОСНз)х]n. Он представляет собой серый порошок, нерастворимый в воде, спиртах, бензоле и бензине. Чтобы получить нитроцеллюлозную мембрану, на стеклянную пластинку кладут влажную фильтровальную бумагу и заливают раствором коллодия. Избыток коллодия сливают, а пленке дают высохнуть, после чего наливают новую порцию коллодия, избыток которой также сливают. Когда второй слой; несколько подсохнет, но еще будет пахнуть спиртом и эфиром, фильтр погружают в воду, чтобы пленка отделилась от фильтровальной бумаги. Можно отливать мембрану прямо на стекле. Для этого на стеклянную пластинку толщиной 5-7 мм кладут другую пластинку такой же толщины, но с овальным отверстием. Пластинки устанавливают строго в горизонтальной плоскости по уровню. Через овальное отверстие наливают коллодий, который растекается между пластинками равномерным тонким слоем. После испарения растворителя пластинки погружают в воду для отделения пленки. Пленку хранят в чашках Коха (см. рис. 61) под водой или в 30%-м этаноле. Для увеличения размеров пор и скорости фильтрования к коллодию добавляют 100%-ю СНзСООН до получения 0,5%-го раствора. Нитроцеллюлозные фильтры с блестящей гладкой поверхностью и порами размером 0,10-0,25 мкм получают, нанося на фильтровальную бумагу раствор, содержащий 5% нитроцеллюлозы, 3% диэтилового эфира и 2% изоамилового спирта в 98-100%-й СН3СООН. Увеличения размера пор до 0,30-0,32 мкм достигают применением раствора состава: 75% СНзСООН, 5% нитроцеллюлозы, 15% этанола, 4% диэтилового эфира и 1% К2С03. Нитроцеллюлозные фильтры устойчивы к действию разбавленных кислот и водных растворов щелочей, бензола, толуола, хлороформа, дисульфида углерода и тетрахлорида углерода. Диэтиловый эфир, ацетон, уксусная кислота, этилацетат разрушают нитроцеллюлозные мембраны. Чтобы изготовить ацетатцеллюлозную мембрану, порошок ацетата растворяют (22%) в смеси, содержащей 66,7% ацетона, 10% воды и 1,1% MgClO4 (для порообразования). Полученный раствор выливают на гладкую охлаждаемую стеклянную пластинку при температуре от -5 до -10 СС и дают возможность растворителю испаряться при этой температуре. После испарения стеклянную пластинку с пленкой погружают в ледяную воду на 1 ч для вымывания MgClO4 и гелеобразования, при этом пленка отслаивается от стекла и затвердевает. Для улучшения механической прочности пленки и уменьшения размеров пор ее на 5 мин помещают в нагретую до 65-85 °С воду. Мелкопористую пленку можно получить, выливая на гладкое чистое стекло при комнатной температуре раствор ацетата целлюлозы (25%) в смеси диметилформамида (30%) и ацетона (45%). После испарения растворителя стекло с пленкой погружают в воду или еще лучше в изопропанол для формирования структуры мембраны. Полученная тем или иным способом ацетатцеллюлозная мембрана устойчива в спиртах до 70 °С, разбавленных водных растворах кислот, но разрушается в 0,1 М растворах КОН и NaOH уже при обычных температурах. Более подробную информацию о химической и механической устойчивости можно получить из технической документации, прилагаемой фирмами к мембранам. Лоэб Джек (1859-1924) - немецкий химик-физиолог, изучал коллоидные . растворы. Для приготовления мембран на основе желатины фильтровальную бумагу погружают на 10-15 мин в 5-10%-й водный раствор желатины, нагретый до 40 °С. Вынутую из раствора бумагу некоторое время оставляют на воздухе, а затем еще влажной погружают в охлаждаемый льдом 4%-й раствор формальдегида на 30-45 мин. Пропитанную таким образом бумагу промывают в течение суток чистой проточной водой и хранят до применения в чашках Коха (см. рис. 61) под водой, содержащей 3-4 капли хлороформа. Вместо хлороформа во избежание появления плесени на дно чашки Коха кладут медную пластинку или свернутую в круг медную проволоку. Полиамидные мембраны готовят из раствора ε-капролактама (найлон-6) в НСООН, содержащей о-хлорфенол. Раствор выливают на нагретое до 80-90 °С стекло и дают в течение 3-4 мин испариться растворителю, а затем пленку обрабатывают водяным паром. Такие мембраны устойчивы до 120 °С, не разрушаются в средах с рН = 212, но очень чувствительны к действию окислителей. Предложены растворимые мембраны из алъгината алюминия для последующего использования собранного на них твердого остатка. Альгинат алюминия - соль альгиновой кислоты - полисахарида, линейные цепи которого состоят из фрагментов [-OC5H50(COOH)(OH)20-]n. Для получения такой мембраны фильтровальную бумагу пропитывают 1 М водным раствором А1С1з, а затем ее обливают 1%-м водным раствором альгината натрия и тщательно разглаживают полученную массу алюминиевым бруском для того, чтобы слой стал тонким и равномерным. Примерно через 30 мин фильтр с желеобразной пленкой помещают в чистую воду для хранения и отмывки хлорида натрия. После фильтрации мембрану отделяют от бумажной основы и вместе с осадком помещают в 3,8%-й водный раствор цитрата натрия. В течение 1-2 мин мембрана полностью растворяется, оставляя в растворе собранный на ней твердый остаток. В 1877 г. Пфеффер получил первую неорганическую мембрану. Он залил в стакан из необожженной глины водный раствор-CuSO4 и затем погрузил этот стакан в сосуд с водным раствором K4[Fe(CN)6]. В порах глины в результате химической реакции 2CuS04 + K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6] + 2K2S04 образуется тонкая пленка гексацианоферрата(Н) меди. Вместо сульфата меди можно использовать сульфаты никеля, кадмия и других элементов. Неорганическую мембрану можно получить также путем продавливания суспензии Zr02 в воде (30-60%) через пористую керамику (см. разд. 1.2) до образования слоя из оксида циркония массой 0,005-0,05 г/см?. Полученный слой вместе с подложкой высушивают при 20-25 СС и прокаливают при 900-1400 СС в течение 1-5 ч. Пористость такой мембраны составляет около 65 л/(м2-ч) при Давлении 6 МПа. Вместо суспензии ZrO2 используют водные суспензии метагидроксидов железа или хрома. Проницаемость слоя, состоящего из частичек FeO(OH), составляет 88 л/(м2-ч) при давлении 6 МПа. Пфеффер Вильгельм (1845-1920) - немецкий ботаник. |
Учебное пособие для студентов специальности 271200 «Технология продуктов... Учебное пособие предназначено для изучения теоретической части курса «Ресторанное дело». Предназначено для студентов вузов, преподавателей.... |
Учебное пособие Тольятти 2011 г. Авторы: Савкин С. А., Рынгач В.... Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих предмет «Артиллерийская разведка». Он составлен в соответствии с программой... |
||
Учебное пособие предназначено для развития навыков работы в программе... Учебное пособие предназначено для развития навыков работы в программе Movie Maker. Учебное пособие используется при изучении программного... |
Учебное пособие предназначено для студентов дневной формы обучения... Пособие рекомендовано для обеспечения базового курса дневного обучения в техническом вузе |
||
Учебное пособие по токсикологической химии для студентов фармацевтического факультета Раздел Химико−токсикологические лаборатории наркологических диспансеров и центров по лечению острых отравлений |
Учебное пособие для модульно-рейтинговой технологии обучения Допущено... Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей вузов |
||
Бизнес-курс английского языка методические указания для студентов... Учебное пособие предназначено для работы на занятиях, а также для индивидуальной работы студентов |
Учебное пособие для студентов и технических работников вузов Учебное пособие предназначено для преподавателей, студентов и технических работников высших и средних учебных заведений, независимо... |
||
Учебное пособие для самостоятельной работы студентов заочного отделения... Учебное пособие предназначено для для самостоятельной работы студентов заочного отделения неязыков специальностей вузов, ранее изучавших... |
Учебное пособие к практическим занятиям для студентов специальности 050715 «Логопедия» Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями действующего Государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
||
Учебное пособие подготовлено для самостоятельной внеаудиторной работы... Учебное пособие предназначено для обучающихся по специальности 31. 05. 01 Лечебное дело |
Учебное пособие подготовлено для самостоятельной внеаудиторной работы... Учебное пособие предназначено для обучающихся по специальности 31. 05. 01 Лечебное дело |
||
Учебное пособие предназначено для студентов специальности 130503.... Учебное пособие предназначено для студентов специальности 130503. 65 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»... |
Учебное пособие Допущено Учебно-методическим объедине-нием по образованию... Учебное пособие предназначено для освоения студентами основ работы с различными операционными системами с использованием всех возможностей,... |
||
Учебное пособие для студентов 6 курса, обучающихся по специальности... Учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов 6 курса при подготовке к практическим занятиям |
Введение 4 Учебное пособие предназначено для студентов специальности 190701 дневного и заочного обучения |
Поиск |