Chemická technika 05a – Separace kapalných směsí Petr Zbořil Separace kapalných směsí nZpůsoby •Usazování a dekantace nGravitační síla •Filtrace nPřepážka – dělicí, filtrační •Odstřeďování nOdstředivá síla nKombinace s filtrací – vlastní princip separace • n Usazování a dekantace nRychlost sedimentace •Fg-v = Ff (4/3.P.r3 . (g – gm) = 6Phr.v •v = d2 (g – gm) / 18 h •Vyšší T – nižší h a gm x konvekce, rozpouštění apod. nHrubé suspense nProvoz kontinuální a kombinovaný •Kontinuální tok, periodické odstraňování sedimentu n Sedimentace – zařízení nUsazovací nálevka n Sedimentace – zařízení nKontinuální usazovací nádrž Sedimentace – zařízení nKontinuální usazovací nádrž Sedimentace – zařízení nKontinuální usazovací nádrž Sedimentace – zařízení nKontinuální usazovací nádrž Sedimentace – zařízení nPřepážkový usazovák Sedimentace – aplikace nKontinuální dekantace s protiproudovým promýváním Filtrace nCharakteristika n oddělování jemných suspensí obtížně sedimentujících n dosahuje se tuhé fáze s malým zbytkem kapaliny n separace pomocí porezní přepážky (vč. vrstvy filtračního koláče) n Filtrace nRychlost filtrace n dV/dt = S . P / h . r (keq + k) n nS = plocha, P = tlak, h = viskosita r = koef. odporu přepážky, k = tloušťka přepážky, keq = tloušťka koláče ekvivalentní svým odporem příslušné tloušťce přepážky n nVliv viskosity – zvýšení T – omezeno možností rozpouštění sraženiny, destrukce a denaturace, koroze materiálu apod., energetické nároky n Filtrace nHydraulický odpor přepážky n •dán kvalitou = porositou přepážky, vhodný výběr •roste s usazováním koláče •zlepšuje se filtrace jemných částeček (opakovaná filtrace, usazení jemné vrstvy – křemelina) •překonání postupným zvyšováním tlaku •periodické nebo kontinuální odstraňování koláče s event. promytím Filtrace nVliv tlaku •nestlačitelný koláč (krystalky aj. nedeformovatelné částice) •rychlost roste úměrně tlaku •stlačitelný (amorfní) rychlost neroste úměrně tlaku, mnohdy klesá (deformace částic, zmenšování kanálků) •nerovnoměrný tlak (rázy pístového čerpadla) – nebezpečí pronikání jemných částic n Filtrace – dělicí hlediska n1. způsob provozu •periodický •kontinuální n2. tlak •hydrostatický (sloupec kapaliny) •tlakové (čerpadla) •vakuové (vývěvy) •centrifugační (princip separace x konstrukce – centrifugy) n3. druh přepážky •zrnitá náplň (volně uložená) •tkanivové •tuhá nepohyblivá •polopropustná – membrány n Filtrace – přepážky nZrnitá náplň •pískové (i hlína) – pro vodné směsi, vápenec – mramor, dřevěné uhlí •hrubší vrstva dole, perforované dno nebo sběrač (trubka) •hydrostatické (otevřené) nebo tlakové (uzavřené) •kapilární síly – elevace 0,4 – 2 m (hlína) •malý obsah tuhé fáze, bezcenná •promytí sousměrně, čištění protisměrně (voda, vzduch) •periodický – polokontinuální provoz n Zrnité náplně nPískové filtry Filtrace – přepážky nTkanivové – i netkané vrstvy nvětší obsah tuhé fáze dále zpracovávané nminimální ztráty kapaliny nmateriál dle chemické odolnosti (laboratoř – papír) •živočišná vlákna (vlna) – kyselé pH do 40-50 oC •bavlna – slabě kyselé – slabě zásadité •minerální vlákna – silné kyseliny, horké roztoky •kovová – síťky, slinuté porezní (ocel, nikl) - zásady •plastové tkaniny, lisované přepážky nmalá mechanická pevnost – suport – dřevěné či kovové mřížky nperiodický a kontinuální provoz n n Tkanivové přepážky nPeriodické •polokontinuální n nNuč •takuová •tlaková n n n Tkanivo vypodloženo – mřížka, síto apod. Přepážka též tuhá – sintr, keramika Hydraulický tlak, přetlak (uzavřená nádoba) Ovládání manuální, motorem Tkanivové přepážky nRukávcové a listové filtry •Tlakové •Vakuové • n n n Tkanivové přepážky nListové filtry •Tlakové •Vakuové • n n n Tkanivové přepážky nSvíčkové filtry •Tkanivo, plst •Papír apod. •Plastové •Kovové • n n n 1 – přepážka 2 – centrální trubka 3 – filtrační koláč 4 – podélná žebra Tkanivové přepážky nKalolis •Deskový •Rámový n n n n Tkanivové přepážky nKalolis •Deskový •Rámový n n n n Tkanivové přepážky nKalolis - plachetky n n n n Tkanivové přepážky nKalolis n n n n Tkanivové přepážky nKalolis n n n n Tkanivové přepážky nKalolis – provoz n n n n Tkanivové přepážky nKalolis – provoz Filtrace – přepážky nTuhá nepohyblivá přepážka •keramické poresní materiály, sintr •odolné mechanicky, chemicky i tepelně •různě velké póry •kompaktní, dokonalé odkalování a promývání •poměrně drahé, periodický provoz nZařízení •Svíčkové – podobné rukávovým •Nuč n n Tkanivové filtry – kontinuální provoz nBubnové vakuové filtry •vnější filtrační povrch n Tkanivové filtry – kontinuální provoz nBubnové nvakuové filtry •vnitřní filtrační •povrch n n Tkanivové filtry – kontinuální provoz nBubnové nvakuové filtry •vnitřní filtrační •povrch n Tkanivové filtry – kontinuální provoz nDiskové nTéž pevná npřepážka Tkanivové filtry – kontinuální provoz nPásové n– vakuový nTéž plstěný Filtrace – přepážky nMembrány n nmembrány s mikroskopickými póry, různé rozměry, uniformita npro koloidní roztoky, velmi jemné částice ntlakové či vakuové, malé průtoky, nzanášení, různé konstrukce filtračních přístrojů nmalá mechanická a chemická odolnost, nutnost suportu nspeciální účely, zahušťování, sterilizace n Membránová filtrace nPrincip Membránová filtrace nVelikost pórů a retence •Vylučovací limit Membránová filtrace nPrůřez membránou n n Membránová filtrace nStruktura a vlastnosti membrán n n Membránová filtrace nGradienty na membráně – problémy Membránová filtrace nGradienty na membráně – problémy Membránová filtrace nGradienty na membráně – problémy sejmout0179 Membránová filtrace nZařízení nPodle režimu •Periodická •Kontinuální nPodle toku •Kolmý •Tangenciální n n n Membránová filtrace n n n n n n n nSrovnání tangencionální a konvenční filtrace Membránová filtrace n n n n n n n nSrovnání tangencionální a konvenční filtrace Membránová filtrace n n n n n n nTangenciální filtrace n n n n n Membránová filtrace n n n n n n n nTypy zařízení n n n n n n Membránová filtrace nTypy nzařízení n n n n n n Membránová filtrace n n n n n n nZpůsoby provozu – dutá vlákna n n n n Membránová filtrace n nPoloprovozní nzařízení – dutá vlákna Membránová filtrace n n n n n n n Membránová filtrace n n n n n n n Membránová filtrace n n n n n n n Membránová filtrace n n n n n n n Membránová filtrace n n n n n n n Membránová filtrace n n n n n n n Membránová filtrace n n n n n n n Membránová filtrace n n n n n n n n nSrovnání nseparací n n n n n n n n nDěkuji za pozornost