Фильтрование
Метод разделения твердой и жидкой фаз путем фильтрования основан на действии пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих твердые частицы. Фильтрующая перегородка выбирается в зависимости от величины твердых частиц и свойств пропускаемой жидкости, которая не должна разрушать применяемые для фильтрования .материалы. В фармацевтическом производстве в качестве фильтрующих материалов используются фильтровальная бумага, вата, ткани (марля, фланель, бязь, сукно, специальная фильтровальная ткань - бельтинг), асбест, стеклянные и керамические пористые плитки, густые металлические сетки.
Мерой, задерживающей способности фильтра, является степень осветления жидкости. Часто первые порции фильтрата получаются мутными и только через некоторое время он становится прозрачным. Это зависит от того, что фильтрующая перегородка вначале пропускает некоторое количество частиц, диаметр которых меньше диаметра пор фильтра. По мере фильтрования поры начинают забиваться частичками, на фильтрующей поверхности образуется слой вещества, который уплотняет фильтр, уменьшая первоначальный размер пор. В конечном счете создается новый фильтрующий слой, лежащий на фильтрующем материале, как на опоре. Считают, что фильтрующая способность в этом случае больше зависит от характера образовавшегося осадка, чем от лежащего под ним фильтрующего материала.
Пористая перегородка представляет для фильтрующей жидкости некоторое сопротивление, увеличивающееся по мере нарастания и уплотнения осадка. Для преодоления этого сопротивления требуется определенное усилие, достигаемое созданием разности давления до и после фильтрующей перегородки. Разность давления является движущей силой фильтрации, заставляющей жидкость проходить через поры осадка. Пели допустить, что движение жидкости в порах фильтрата является ламинарным и что жидкость проходит через большое число круглых капилляров одинакового сечения и длины, то зависимость между отдельными факторами, влияющими на процесс фильтрования, может быть выражена уравнением Пуазейля:
где Q -объем вытекающей жидкости в м3; F - поверхность фильтра в м2; z - число капилляров на 1 м2; r -средний радиус капилляров в м; Р-разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки в П/м2; х-время фильтрования в с; η - абсолютная вязкость фильтрата в Н/(с-м2); l - средняя длина капилляров в м.
Из уравнения Пуазейля легко вывести скорость фильтрования. Знаменатель правой части уравнения выражает сопротивление, оказываемое фильтром прохождению жидкости, которое является суммой сопротивления осадка и фильтрующего материала. Обычно сопротивление последнего невелико по сравнению с сопротивлением осадка и им можно пренебречь. Таким образом, скорость фильтрования {количество фильтрата на единицу площади в секунду) прямо пропорциональна разности давления и обратно пропорциональна сопротивлению осадка.
Практически необходимая разность давлений достигается: 1) увеличением столба фильтруемой жидкости; 2) добавочным внешним усилием в виде повышенного давления со стороны подачи фильтруемой жидкости; 3) созданием разрежения со стороны фильтра, обращенной к фильтрату.
27.06.2015