Методы разделения веществ. Фильтрование и центрифугирование

1.

ГБПОУ СК «Ставропольский базовый медицинский колледж»
ЦМК лабораторной диагностики
Ставрополь, 2021 год

2.

Лекция №1
Методы разделения веществ
ФИЛЬТРОВАНИЕ И ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ
Дисциплина: «Физико- химические
методы исследований и
техника лабораторных
работ»
1 курс 2 семестр

3.

1. Чистые вещества и смеси
Чистое вещество:
содержит частицы только одного вида (например,
серебро содержит только атомы серебра).
имеет постоянные физические свойства (например,
температуру плавления и температуру кипения).

4.

Вещество не является чистым, если содержит какоелибо количество других веществ- примесей.
Загрязнения понижают температуру замерзания и
повышают температуру кипения чистой жидкости
(например, если в воду добавить соль, температура
замерзания раствора понизится)
Смеси состоят из двух или более веществ
На основании различия физических свойств, смеси
могут быть разделены на составные части- компоненты.

5.

Методы разделения смесей на компоненты:
фильтрование,
центрифугирование,
отстаивание с последующей декантацией (сливанием
жидкости с осадка)
разделение с помощью делительной воронки,
выпаривание,
кристаллизация,
перегонка (в том числе фракционная),
возгонка,
хроматография и другие.

6.

2. Фильтрование
Фильтрование- отделение жидкости от находящихся
в ней мелких твердых частиц при помощи
фильтрующей перегородки- фильтра.
Жидкость, прошедшая через фильтр и
освобожденная от находившихся в ней твердых
примесей, называется фильтратом.
Отфильтрованные твёрдые частицы- осадок.

7.

В качестве фильтров используют различные
органические и неорганические мелкопористые
материалы:
а) волокнистые (вата, шерсть, различные ткани,
синтетические волокна);
б) зернистые (кварцевый песок);
в) пористые (бумага, керамика, прессованное стекло).

8.

Выбор фильтрующего материала зависит от:
требований к чистоте раствора;
от его свойств раствора (для фильтров не используют
материалы, взаимодействующие с фильтруемой
жидкостью); например, концентрированные щелочи,
нельзя фильтровать через фильтр из прессованного
стекла и других материалов, содержащих диоксид
кремния, так как SiO2 растворяется в щелочах.

9.

Самым распространенный материал для изготовления
фильтров- фильтровальная бумага (обычная и
беззольная).
Беззольным считается фильтр, если масса золы,
образующейся при его сгорании, не превышает 0,0001 г
(точное количество золы, обозначается на фабричной
этикетке).

10.

Бумажные фильтры отличаются по степени плотности
(необходимая плотность фильтров указываются в
методике):
широкопористые быстрофильтрующие фильтры
обернуты лентой черного или красного цвета (отсюда
название «черная лента»)- для отделения студенистых
осадков, например, гидроксидов металлов.
фильтры средней пористости обернуты лентой белого
цвета («белая лента») - для большинства осадков.
мелкопористые фильтры имеют голубую ленту
(«голубая лента»)- для отделения мелкозернистых
осадков, т.к. фильтрование через них идет медленно.

11.

Факторы, влияющие на фильтрование:
1) вязкость: чем выше вязкость р-ра или жидкости, тем
труднее их фильтровать;.
2) температура: чем ниже Т°, тем выше вязкость.
Некоторые вещества при обычной Т° имеют такую
высокую вязкость, что фильтровать их невозможно
(например, растворы желатина и агар- агара, образующие
гели при комнатной Т°), но при нагревании они
расплавляются, становятся жидкими и легче фильтруются.

12.

3) давление, под которым жидкость проходит через
фильтр: чем давление выше, тем быстрее фильтруется
жидкость
Эти факторы используют при выборе оптимального
способа фильтрования:
в обычных условиях,
при нагревании
под вакуумом.

13.

При фильтровании в обычных условиях применяют
стеклянную химическую воронку, внутрь которой
помещают фильтрующий материал (вату или
фильтровальную бумагу, из которой делают гладкие и
складчатые фильтры).
Для фильтрования горячих растворов (например, с
целью перекристаллизации солей), его предварительно
подогревают или используют специальную воронку для
горячего фильтрования с электрическим или водяным
обогревом.

14.

Фильтрование при пониженном давлении (под
вакуумом)- отсасывание- используют для ускорения
фильтрования и более полного освобождения осадка от
раствора.
Для этой цели собирают прибор для фильтрования
под вакуумом, который состоит из колбы Бунзена,
фарфоровой воронки Бюхнера (или фильтра Шотта),
предохранительной склянки и вакуум-насоса (обычно
водоструйного).

15.

Воронка Бюхнера- это фарфоровая
воронка с сетчатым дном.
На сетку кладут 1-2 фильтра
точно по диаметру.
Фильтр Шотта- стеклянный тигель с пористым дном, используют для
фильтрования жидкостей (например, концентрированных кислот),
разрушающих бумажные фильтры.
Характеризуются различной
величиной пор
(№1 и №2- для отделения
крупнозернистых осадков,
№3 и №4- мелкозернистых).

16.

3. Центрифугирование
Процесс разделения суспензий и эмульсий в поле
центробежных сил с использованием сплошных или
проницаемых для жидкости перегородок.
Применяют, когда использование фильтрования
невозможно- фильтруемые вещества мелкодисперсные,
забивают поры фильтра или разрушаются при
соприкосновении с фильтрующим материалом.

17.

Основная часть центрифуги- ротор
(барабан) со сплошными или
перфорированными стенками,
вращающийся в неподвижном кожухе.
Внутренняя поверхность ротора с перфорированными
стенками покрывается фильтровальной тканью или тонкой
металлической сеткой.
Под действием центробежных сил суспензия
разделяется на осадок и жидкую фазу- фугат.

18.

Используют центрифуги фильтрующие и отстойные.
В фильтрующих центрифугах разделяют суспензии:
стенки фильтрующих центрифуг
имеют отверстия
на внутренней стороне
фильтровальная перегородка,
которая пропускает фильтрат,
движущийся под действием
центробежной силы, задерживая
осадок.

19.

Отстойные центрифуги имеют сплошные стенки, и
разделение происходит по принципу отстаивания, но под
действием центробежной силы.
Фаза с большей плотностью
располагается ближе к стенкам
ротора, а фаза меньшей плотности
(фугат) располагается ближе к
оси.
Растворы с осадком помещают в конические пробирки,
которые располагают в роторе попарно и симметрично- одна
против другой.
При вращении ротора с большой скоростью, твердые
частицы под действием центробежных сил отбрасываются от
центра и собираются на дне пробирки.

20.

Виды лабораторных центрифуг:
Настольные - часто встречающийся тип (имеют
массу от 1 до 100 кг).
Стационарные - располагаются на полу;
устанавливаются на встроенных в центрифугу
домкратах.

21.

Благодарю за внимание