什么是過濾?
過濾是將水溶液中的懸浮顆粒以不同孔徑的濾膜或多孔性材料阻檔,藉此分隔固、液態(tài)物質,達到分離、澄清的效果。
如何過濾?
負壓過濾常以真空幫浦搭配過濾瓶組使用,也稱 減壓過濾或 真空過濾(vacuum filtration)或抽氣過濾(suction filtration), 是利用抽氣減壓裝置將濾紙下方的空氣部分抽除,造成壓力差,使液體在重力與壓力差的雙重作用下加速過濾,以達到快速分離液體與固體沉淀物的目的。 這項操作經(jīng)常使用在收集所欲得到的固體物質。藉由負壓狀態(tài)加快整體的過濾速度。
負壓過濾 以往常用裝置包括:水流抽氣幫浦(water pump)、緩沖瓶(safety trap)、抽氣過濾瓶(suction flask,簡稱吸濾瓶)、橡膠套環(huán)以及漏斗四個部分。
(一)抽氣幫浦 |
以往使用水流抽氣幫浦來抽氣減壓的負壓過濾原理是應用白努利效應(Bernoulli effect),當水快速流沖過抽氣主管時,空氣自垂直方向的側管抽入,造成側管所連接的系統(tǒng)內壓力降低,達到減壓的效果。由于水與水蒸氣之間會維持平衡的狀態(tài),因此水幫浦的減壓效率zui大僅能降低到當時水溫的飽和蒸氣壓。例如當溫度為 10 ℃時,真空度約可達到 9~10 mmHg。溫度越高,水的飽和蒸氣壓越大,減壓的效率會比較差。同時實驗過程中,要留意循環(huán)水不要開得太大,以避免水不及排放而溢出造成淹水;水箱的蓋子需要蓋好,避免馬達運轉時水花濺出,也避免雜物掉入。連接抽氣管所用的橡皮管必需是耐壓的厚壁管,不可以使用一般的橡皮管,以免減壓抽氣時,被抽扁而失效。
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(二)緩沖瓶| Prote™ 浮球防溢保護裝置 |
緩沖瓶是一個具有支管的厚壁錐形瓶,它的功用是為了避免減壓過濾時瞬間斷電,或者操作不當、忘了泄壓就關閉電源,這可能導致水箱的水倒流入壓力較小的系統(tǒng)內,此時倒流的水會先留置在緩沖瓶中,使水不致于立刻流到抽氣過濾瓶的濾液中。
Prote™ 浮球防溢保護裝置 是直接建立在真空幫浦的裝置。減少需準備設備,省去占據(jù)空間,有效降低幫浦因為不小心抽入水溶液而造成損壞的可能性。 在線演示!
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(三)抽氣過濾瓶組 |
抽氣過濾瓶是一個具有支管的厚壁錐形瓶,如果待過濾的溶液量小時,抽氣過濾瓶也可以改為使用抽氣過濾試管(filtering tube)。抽氣過濾瓶或是抽氣過濾試管使用時均應該以廣用夾固定,不可用手拿持抽氣試管,或放在燒杯、錐形瓶中,以免傾倒。抽氣過濾瓶與緩沖瓶之間以耐壓橡皮管連接,操作時沾些水在支管器壁上,以幫助橡皮管的套入。
各式抽氣過濾瓶組提供負壓過濾實驗更多選擇與應用方式: • 可依材質、濾膜尺寸及過濾應用,協(xié)助您選擇zui適shi您的應用的產品。貼合實驗操作人員使用設計,巧妙節(jié)省時間,方便操作,大幅提升效率。 |
(四)抽氣過濾漏斗 |
抽氣過濾漏斗傳統(tǒng)上有赫氏漏斗(Hirsh funnel)及布氏漏斗(Büchner funnel)兩種。若過濾少量的溶液或沉淀物,例如 10 mL 左右,可以使用容量較小減壓過濾 T-19的赫氏漏斗。當大量的混合液要過濾時,則使用有各種不同直徑規(guī)格的布氏漏斗。還有一種不需要使用濾紙的燒結玻璃過濾器(sintered-glass filter)。這種過濾器是以多孔性的玻璃纖維濾片來過濾、阻隔固體,并且可以耐燒結到 500 ℃的高溫;常用在沉淀物的定量分析,或是再結晶時為達到充分淋洗效果可選用這種過濾器。
依材質、濾膜尺寸及過濾應用的抽氣過濾漏斗: • MF 磁式漏斗: • SF 不銹鋼漏斗: • (LF)?PES旋卡式漏斗: • 玻璃過濾漏斗: |
幫浦的真空度對過濾的影響有限,例如使用Rocker 300進行過濾(Max. Vacuum 680 mmHg),代表具有90%的大氣壓力為助力,因此選擇更高真空的幫浦對整體流程影響不大;若是稍微黏稠之流體樣品,需選擇較高真空度之幫浦則有利過濾之進行。此外,幫浦的流量規(guī)格對過濾速度的影響較真空度大,一般而言,幫浦流量的選擇與接收瓶容積呈正比。
實驗操作:
· 架設實驗器材
選用適當大小之橡皮套環(huán)組合漏斗和抽氣過濾瓶組,使二者連接緊密、保持氣密狀態(tài)。
漏斗下端長頸部之斜切面尖duan要遠離抽氣側管,防止濾液濺入側管。
以少量的溶劑將濾紙濕潤,關閉二方活栓,開始抽氣減壓,使濾紙緊吸在漏斗上。
· 傾析與清洗沉淀
藉由玻璃棒的導引將溶液導入濾紙的中心位置。
如果要收集的是固體結晶,可以將容器內的溶液與固體以玻璃棒混攪均勻后,經(jīng)旋轉、搖動容器,使固體與液體形成均勻懸浮液,快速傾倒入漏斗中。
最后沉積在容器內的少量固體,利用少量冰冷的溶劑淋洗之后,將固體移轉到漏斗。這個淋洗操作應重覆 2~3 次。
· 收集產物
過濾完成后,利用持續(xù)抽氣的方式,讓吸附在固體表面的溶劑加速揮發(fā),使固體產物干燥。然后開啟二方活栓、泄氣釋壓,將抽氣干燥后的固體結晶倒置在一張干凈的濾紙上,完成分離收集。如果要收集的是濾液,則應該經(jīng)由抽氣過濾瓶的瓶口倒出,不可經(jīng)由抽氣支管倒出。
· 實驗結束處理
實驗完成后,關閉抽氣幫浦電源、關閉循環(huán)冷卻水,將廢液回收,器具清洗干凈,完成實驗。
常見過濾應用?
· 細胞培養(yǎng)基、緩沖液之澄清過濾
· 化學合成產物之分離
· 工業(yè)溶液粗濾、細濾…
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