Filtrace a odstřeďováni

Střední odborná škola Otrokovice

www.zlinskedumy.cz

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav VičánekDostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.

Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Charakteristika DUM

Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 OtrokoviceČíslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /1

Autor Ing. Miroslav Vičánek

Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHTe/1-PV-3/6

Název DUM Filtrace a odstřeďování

Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání

Kód oboru RVP 28-52-H/01

Obor vzdělávání Gumař-plastikář

Vyučovací předmět Chemická technika

Druh učebního materiálu Výukový materiál

Cílová skupina Žák, 15 – 16 let

Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího; náplň: Dělení kapalných heterogenních směsí, filtrace za normálního tlaku, vakuová, tlaková, odstřeďování filtrační a separační

Vybavení, pomůcky Dataprojektor

Klíčová slova Filtrace, vakuová filtrace, tlaková filtrace, nuč, vakuový filtr, kalolis, filtrační odstřeďování, separační odstřeďování

Datum 17. 11. 2012

Filtrace a odstřeďování

Náplň výuky (obsah hodiny)

Dělení kapalných heterogenních směsí

Filtrace

za normálního tlaku

vakuová

tlaková

Odstřeďování

filtrační

separační

Dělení kapalných heterogenních směsí

Kromě usazování probraného minule jsou dalšími metodami

filtraceodstřeďování

Obr. 1: filtrace

Filtrace

Oddělení pevné fáze z kapalné pomocí porézní přepážky – filtru [1]

Filtrační přepážka zachycuje filtrační koláč a propouští filtrát

Povrchová filtrace – částice se zachycují na povrchu filtru, kde vytvářejí vrstvu zvanou filtrační koláč

Hloubková filtrace – částice procházejí porézním prostředím filtru a zachycují se v něm (pískové filtry v čističkách odpadních vod)

Obr. 2: filtrace povrchová

Filtrace za normálního tlaku

Filtrační zařízení pracují za atmosférického tlaku. Rozdíl tlaků nad a pod přepážkou je dán pouze hydrostatickým tlakem suspenze.

Obr. 3: pískový filtr

Betonová nádrž (1) s roštem (2) vrstvou štěrku (3) a písku (4). Suspenze (5) na písku tvoří filtrační koláč, filtrát (9) odchází pryč. Stoupne-li odpor filtrační vrstvy a rychlost filtrace je malá, zastaví se přívod suspenze a uzavírací šoupátko pro odvod filtrátu (8), otevře se přívod tlakové vody (7) a filtr se protiproudně promývá. Kal se odvádí přepadem(6).

Vakuová filtrace

Vakuová filtrace je mnohem výkonnější než beztlaká, protože hybná síla, tj. rozdíl tlaků nad a pod přepážkou, se kromě hydrostatického tlaku suspenze zvyšuje o vakuum, vytvořené pod filtrační přepážkou.

Obr. 4: nuč

Používaná zařízení:nuč

Büchnerova nálevka s filtrační plachetkou, z prostoru pod filtrem je odsávaný vzduch, filtrační koláč se vyjímá po odpojení vakua ručněDalší zařízení:

vakuový listový filtrvakuový rotační bubnový filtrvakuový rotační diskový filtrpásový vakuový filtr

Vakuový listový filtr

Sada listů (úzké hranoly a děrovaný plech či plast) pokrytá filtrační tkaninou je napojena na vakuum a zavěšena do nádrže se suspenzí. Listy se obalí filtračním koláčem a filtrát se odpustí z vany potrubím

Obr. 5: konstrukce listu Obr. 6: vakuový listový filtr

Vakuový rotační filtr

Buben z děrovaného plechu (uvnitř rozdělený na řadu komůrek napojených na vakuum) pokrytý filtrační tkaninou je ponořený do suspenze , kde se otáčí

Obr. 7: bubnový vakuový rotační filtr

V komůrkách, které jsou ponořeny, dochází k filtraci podporované podtlakem uvnitř bubnu. Nad hladinou se koláč sáním vakua odvodňuje, promývá a znovu odvodňuje. V poslední fázi se do komůrky přivede tlakový vzduch. Odfouknutý (případně seškrábnutý) koláč padá na dopravník.

Místo bubnu může být sada disků

Pásový vakuový filtr

Připomíná pásový dopravník, jenom pás je perforovaný a na něm je vedena filtrační tkanina, přes kterou se pomocí vakua odvádí filtrát i promývací kapalina. Na konci pásu se kontinuálně odebírá koláč.Suspenze se přivádí na pohybující pás,

odsaje se filtrát, koláč se promývá a suší

Obr. 8: pásový vakuový filtr

Tlaková filtrace

U tlakové filtrace se zvětšuje tlak Rozdíl tlaků je dán součtem

hydrostatického tlaku suspenze a přetlaku vůči atmosférickému tlaku

Tento princip používají kalolisy Výkon kalolisů se pohybuje

od 5 do 125 m3 [3]

Kalolisy dělíme narámové a komorové

Obr. 9: tlakoměr

Rámový kalolis

Soustava rýhovaných desek a rámů, oddělených od sebe filtrační tkaninou (plachetkou) a přitlačovaných tlakem cca 15 MPa.Rámy mají otvory zvlášť pro přívod suspenze a filtrační kapaliny.

Obr. 10: rýhovaná deska

Rámový kalolis

Obr. 11: rýhovaná deska a rám

Suspenze se přivádí do rámů, filtrát protéká plachetkami do desek a odvádí se jimi, zatímco na plachetkách se vytváří filtrační koláč. Po naplnění prostoru uvnitř rámů kalem se uzavře přívod suspenze a do každé druhé desky se přivede voda. Ta z desek prochází přes oba sousední rámy, kde promývá koláč, do dvou sousedních desek, odkud vytéká. Poté se rámy s deskami sundají z nosné konstrukce a oškrábe se z nich kal.

Komorový kalolis

Nemá rámy, je tvořen pouze deskami potaženými plachetkami. Desky jsou tvarovány tak, aby mezi nimi bylo místo pro filtrační koláč – komory. Suspenze i promývací kapalina se přivádějí otvorem umístěným uprostřed desky.

Obr. 12: plachetka s koláčem

Automatický kalolis – plachetka tvoří nekonečný pás; při filtraci je celý systém stlačen a plachetka se nepohybuje, po ukončení filtrace se zařízení rozevře, plachetka se uvede do pohybu a vynese filtrační koláč ven a plachetka se čistí v průběhu další filtrace.

Odstřeďování

Dochází k oddělování kapalných heterogenních směsí vlivem odstředivé síly, mohou se rozdělit velmi jemné i koloidní suspenze – odstředivá síla je mnohonásobně větší než síla gravitační.

Odstředivky se mohou dělit podle otáček nanormální rychloběžné (ultracentrifugy)

podle chodu zařízení na přetržité nepřetržité

podle způsobu odstřeďování na filtračníusazovací separační

Obr. 13: princip odstředivky

Přetržitá filtrační odstředivka

Suspenze se přivádí do rotujícího bubnu z děrovaného plechu, na kterém se zachytí tuhá fáze jako filtrační koláč. Kapalina protéká otvory v bubnu. Při odstřeďování jemné suspenze se vnitřek bubnu pokrývá filtrační přepážkou, aby jemné částečky neprocházely otvory v bubnu.

Obr. 14: filtrační odstředivka

Při nepřetržitém provedení je uspořádání horizontální a bubnem prochází rotující píst, který průběžně stírá filtrační koláč a vytlačuje ho z bubnu.

Přetržitá usazovací odstředivka

Suspenze se přivádí do rotujícího bubnu který na rozdíl od filtračního nemá otvory; filtrační koláč se usazuje na stěnách bubnu, filtrát se odvádí. Po zastavení dubnu se tuhá fáze vybere.

Obr. 15: usazovací odstředivka

Při nepřetržitém provedení je uspořádání horizontální a bubnem prochází kónický šnek, který průběžně stírá filtrační koláč a odvádí ho z bubnu.

Kontrolní otázky:

1. Jaký je rozdíl mezi filtrací a vakuovou filtrací?

2. Co je to nuč a k čemu se používá?

3. Co je to kalolis?

Seznam obrázků:

• Obr. 1: anonym, [vid. 17. 11. 2012], klipart Microsoft Office• Obr. 2: CaptaYnA, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://

cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Filtrace.jpg • Obr. 3: Přemysl Hranoš, „Stroje a zařízení v chemickém průmyslu“,

nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2• Obr. 4: anonym, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://

cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Embudo_B%C3%BCchner.jpeg • Obr. 5: vlastní• Obr. 6: vlastní• Obr. 7: vlastní• Obr. 8: vlastní• Obr. 9: ladarozan, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z:

http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Manometr.jpg • Obr. 10: Murúg, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z:

http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Deska_kalolisu.jpg

Seznam obrázků:

• Obr. 11: vlastní• Obr. 12: Murúg, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://

cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Plachetka-kal.jpg • Obr. 13: Daoha221, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://

cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Schema_odstredivky.png • Obr. 14: vlastní• Obr. 15: vlastní

Seznam použité literatury:

[1] Otevřená encyklopedie Wikipedia, [vid 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Filtrace

[2] Přemysl Hranoš, Stroje a zařízení v chemickém průmyslu, nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2

[3] web firmy FUTURE, Velká Británie, [vid 17. 11. 2012], dostupné z http://www.futureindustrial.com/facilities/mobile-dewatering-units/ (anglicky)

Děkuji za pozornost