一种新型过滤分离器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型过滤分离器，特别涉及一种用于固体的过滤分离装置。
【背景技术】
[0002]过滤是一大类单元操作的总称。通过特殊装置将流体提纯净化的过程，过滤的方式很多，使用的物系也很广泛，固-液、固-气、大颗粒、小颗粒都很常见。
[0003]过滤是在推动力或者其他外力作用下悬浮液(或含固体颗粒发热气体)中的液体(或气体)透过介质，固体颗粒及其他物质被过滤介质截留，从而使固体及其他物质与液体(或气体)分离的操作。
[0004]抽滤就是减压过滤。利用抽气栗使抽滤瓶中的压强降低，达到固液分离的目的。常见的装置有真空栗、布氏漏斗、抽滤瓶、胶管、滤纸(滤布或滤膜)等。常见的方式是利用真空栗使抽滤瓶中气压降低，待分离液体依次通过滤纸和布氏漏斗，由于重力作用进入抽滤瓶中，固体留在滤纸上。
[0005]但这种传统方式存在缺点。由于重力作用，待分离液体会沿滤纸与布氏漏斗缝隙进入抽滤瓶，导致漏滤现象，污染滤液。并且滤渣易堵塞滤纸，导致后续抽滤不顺利，甚至阻碍后续抽滤。如果过滤加热后的液体，滤液落入抽滤瓶时容易凝固，给滤液的取出造成麻烦。这些都会影响抽滤效率和结果。
[0006]基于此，在实验室进行抽滤时，为了一定程度上弥补布氏漏斗的不足，现有技术公开了一种倒置式过滤装置，例如CN201220017405(CN202538506U)公开的过滤器通过浮力漂浮在固液混合物的上表面，沉淀物在重力作用下，逐渐沉到固液混合物下层，这使得固液混合物的上层成为沉淀物含量很少的清液。在过滤过程中，过滤器在真空作用下把清液通过滤布从固液混合物的上表面抽出。由于过滤的大部分时间是在过滤清液，这使得沉淀物堵塞滤布造成过滤困难的问题大为缓解，从而一定程度上提高了过滤的效率，如附图1所示。
[0007]但是上述倒置式过滤装置上仍有如下缺点:
[0008]1、滤液经过的距离较长，非常容易被胶管污染，为后续实验造成不必要的麻烦；
[0009]2、当抽滤的液体较少时，滤液大多留在了胶管中，抽滤瓶中的滤液很少，极大地降低了抽滤的效率，说明此过滤器并不适合少量固液混合物的分离；
[0010]3、当滤液中含有溶解度随温度下降而下降的溶质时，过滤应在高温下进行。在倒置式过滤装置中，滤液须经过长距离的导管才能进入贮液器中，在这一过程，滤液很容易因温度下降造成溶质在过滤器中析出。这不仅会造成过滤导管堵塞使过滤困难，而且会因溶质的析出，达不到过滤分离的目的。
【发明内容】
[0011]为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种新型过滤分离器，能够避免滤液被污染以及在管道中滞留、损失的问题，也满足了对少量固液混合物进行分离的要求，并且能够有效利用余热对滤液保温，从而避免因温度下降造成溶质析出等问题；另外，在抽滤过程中固体和液体反向运动，进而达到将下方的固体沉淀物和上方的液体分离开的目的。
[0012]为此，本发明提供一种新型过滤分离器，该分离器为带有密封塞的圆筒体，包括位于圆筒体底部的抽滤器和贯穿密封塞的管路，所述抽滤器包括漏斗和过滤介质。
[0013]根据本发明，所述漏斗倒置或漏斗的出口向上，其向上的出口可以是垂直向上的，也可以是具有一定倾斜角度，例如竖直方向上倾斜O?180°，优选30?135°，更优选45?120°，还优选倾斜60?100°，例如偏向水平，即倾斜90°。
[0014]根据本发明，所述过滤介质是抽滤操作中用以拦截流体所含固体颗粒并具有支撑作用的各种多孔性材料。常用的过滤介质有以下几类:
[0015]①编织材料，由天然或合成纤维、金属丝等编织而成的滤布和滤网，是工业生产中最常用的过滤介质。此类材料价格便宜，清洗和更换方便，可截留的最小粒径为5?65μηι。用聚酰胺、聚酯或聚丙烯等纤维制成的单缕滤网，质地均匀、耐腐蚀、耐疲劳，正在逐步取代其他织物滤布；
[0016]②多孔性固体，包括素瓷、烧结金属或玻璃，或由塑料细粉粘结而成的多孔性塑料管等。此类材料可截留的最小粒径为I?3μπι，常用于处理含有少量微小颗粒的悬浮液；
[0017]③堆积介质，如砂、砾石、木炭和硅藻土等颗粒状物料，或玻璃棉等非编织纤维的堆积层。一般用于处理固体含量很少的悬浮液，如城市给水和待净化的糖液等。
[0018]此外，工业滤纸也可与上述过滤介质合用，以拦截悬浮液中少量微细颗粒。近年来，高分子多孔膜的制造与应用有很大发展，应用于更微小的颗粒的过滤，以获得高度澄清的液体。适用于滤去0.1?Ιμπι颗粒的膜称为微孔滤膜;适用于滤去0.01?0.Ιμπι颗粒的膜称为超滤膜。微孔滤膜和超滤膜广泛应用于医药、食品和生物化学等工业。
[0019]本发明优选使用的过滤介质有滤纸、滤布、滤芯或滤膜。
[0020]根据本发明，所述过滤介质与上述倒置漏斗的连接方式可以是粘接，即通过粘合剂等粘性物质将过滤介质粘在漏斗表面，优选使过滤介质四周牢固粘在漏斗边缘处，或者也可以采用捆扎等方式，将滤纸或滤布等过滤介质包覆漏斗头部并捆扎固定，使漏斗倒置时过滤介质不脱落。
[0021]在本发明优选的实施方式中，还可以为抽滤器设置浮漂，所述浮漂是其本身以及与安放在一起的抽滤器都可以漂浮于液面上的物体。在浮漂作用下，抽滤器可以漂浮于液面，并使抽滤器出口向上的漏斗与过滤介质如滤纸、滤布、滤芯或滤膜的接触界面外缘高于待分离的固液混合物液面，因此可以有效避免漏滤现象。在此，漏滤是指沉淀物从漏斗与滤纸、滤布、滤芯或滤膜等过滤介质的接触界面外缘的缝隙漏过，造成固体沉淀漏入滤液。
[0022]根据本发明，所述管路贯穿过滤器圆筒体的密封塞，使得过滤分离器与大气相通，通过该管路与真空栗或真空系统连接即可实现对过滤分离器进行抽真空。
[0023]本发明所述管路可以是使空气顺畅流通的任何管状物，但优选采用玻璃管。
[0024]根据本发明优选的实施方式，所述管路在空间上与上述倒置漏斗的出口端不接触，从而避免液体直接进入管路中。
[0025]本发明所述的密封塞位于圆筒体顶部，可以单独地覆盖圆筒体顶部，达到密封，例如整体塞覆盖在圆筒体顶部，也可以与圆筒体顶部其余部分一起进行密封，例如圆筒体顶部与竖直的外壁一起成型，只留有直径介于I厘米-1分米，优选3厘米-8厘米，更优选4厘米-6厘米的塞孔，用于容纳带有上述管路的密封塞。
[0026]本发明的过滤分离器的使用方法如下:
[0027]将上述新型过滤分离器置于待分离固液混合物中，由于自身漂浮或任选设置的浮漂的作用，该新型分离器将平稳的浮于液面。管路直接连接真空栗。当开启真空栗后，滤液将由倒置漏斗的出口端流入过滤器中，固体将由于重力作用沉至容器底部，最终实现固液分呙。
[0028]而现有技术(例如CN201220017405)公开的抽真空装置一般包括导管、储液罐和真空系统，储液罐位于真空系统之前，除了两个导管外是封闭的，一个导管与真空系统连接，另一个导管与抽滤器的漏斗向上的出口连接。并且导管与漏斗出口的直接连接或间接连接，而直接连接时，要用有弹性的导管与口径匹配的漏斗出口直接连接，间接连接时则利用常规抽气瓶的抽气嘴、玻璃管、橡胶管、塑料管、胶塞、玻璃接头等连接部件进行连接。为便于抽滤，其漏斗出口的斜面朝向抽气瓶的抽气嘴。
[0029]根据本发明的抽滤装置具有多种用途，可以用于多种固液混合物的过滤分离，这些固液混合物既可以是物理混合形成的悬浊液，也可以是化学反应形成的固液混合液，如反应过程中生成沉淀形式的反应物或副产物，还可以是工业生产或环境治理过程中生成的固液混合物。
[0030]以下非限定性地列举用本发明过滤分离器的几项应用。
[0031]1、过滤碳酸钙和硫酸铜混合物:由碳酸钙、硫酸铜和去离子水形成固液混合物，将过滤器放入其中，上端连接真空栗并开启后，滤液从弯头形式的漏斗出口流出，最后将滤液从过滤器中倒出，与沉淀的固体实现分离。
[0032]2、抽滤聚乙二醇水溶液:将聚乙二醇熔化成溶液后加入水，制成聚乙二醇水溶液，放入恒温水浴中时，将过滤器放入其中，上端连接真空栗，待过滤液体依旧在水浴中恒温，将液体没过过滤器底端，开启真空栗，有粘稠液体从出口流出，当滤液接近出口下端时，停止抽滤，即可将固液进行分离。
[0033]3、从混合物中过滤硝酸钾:用约65度的去离子水加入硝酸钾，搅拌至基本溶解后，加入碳酸钙，形成碳酸钙与硝酸钾的混合溶液，将其放入恒温水槽里，将过滤器放入其中，上端连接真空栗并开启后，滤液从出口流出，抽滤结束后，关闭真空栗并取出过滤器。此时过滤器中并没有晶体形成，将液体倒出，静置至室温，当温度降至室温，出现了大量晶体，实现滤液的回收。
[0034]根据本发明，为了固液分离更加有效，优选在运行真空系统进行分离之前，使固液混合物充分静置，从而使固体物质尽可能沉淀在底部。
[0035]根据本发明，运行一段时间后，若过滤介质被少量抽吸上来的沉淀堵塞，则可将漏斗取出，将过滤介质表面上的沉淀物清洗除净，则可继续使用。
[0036]根据本发明，为了提高固液分离效果，在抽滤的后期，用一定量液体与固体重新搅拌混合，充分静置后，继续抽滤。
[0037]根据本发明，若抽滤后的固体需要洗涤时，可将少量溶剂洒到固体上，静置片刻，再将其抽干，并进行其他方式的干燥处理，如进一步烘干或用干燥剂吸湿。
[0038]根据本发明，储液罐中的液体可用于上述固体物质的重新混合抽吸或洗涤。如果长时间抽滤后，储液罐中存在少量固体物质，则可将其倒回固液混合液中重新抽吸加以分离。
[0039]本发明提供的新型过滤分离器能够有效实现固液分离，并表现出以下几点优点: