Filtrace a odstřeďováni

1. Filtrace a odstřeďováni Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Vičánek Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika DUM

3. Náplň výuky (obsah hodiny) Dělení kapalných heterogenních směsí Filtrace za normálního tlaku vakuová tlaková Odstřeďování filtrační separační Filtrace a odstřeďování

4. Kromě usazování probraného minule jsou dalšími metodami filtrace odstřeďování Dělení kapalných heterogenních směsí Obr. 1: filtrace

5. Oddělení pevné fáze z kapalné pomocí porézní přepážky – filtru [1] Filtrační přepážka zachycuje filtrační koláč a propouští filtrát Povrchová filtrace – částice se zachycují na povrchu filtru, kde vytvářejí vrstvu zvanou filtrační koláč Hloubková filtrace – částice procházejí porézním prostředím filtru a zachycují se v něm (pískové filtry v čističkách odpadních vod) Filtrace Obr. 2: filtrace povrchová

6. Filtrační zařízení pracují za atmosférického tlaku. Rozdíl tlaků nad a pod přepážkou je dán pouze hydrostatickým tlakem suspenze. Filtrace za normálního tlaku Betonová nádrž (1) s roštem (2) vrstvou štěrku (3) a písku (4). Suspenze (5) na písku tvoří filtrační koláč, filtrát (9) odchází pryč. Stoupne-li odpor filtrační vrstvy a rychlost filtrace je malá, zastaví se přívod suspenze a uzavírací šoupátko pro odvod filtrátu (8), otevře se přívod tlakové vody (7) a filtr se protiproudně promývá. Kal se odvádí přepadem(6). Obr. 3: pískový filtr

7. Vakuová filtrace je mnohem výkonnější než beztlaká, protože hybná síla, tj. rozdíl tlaků nad a pod přepážkou, se kromě hydrostatického tlaku suspenze zvyšuje o vakuum, vytvořené pod filtrační přepážkou. Vakuová filtrace Používaná zařízení: nuč Büchnerova nálevka s filtrační plachetkou, z prostoru pod filtrem je odsávaný vzduch, filtrační koláč se vyjímá po odpojení vakua ručně Další zařízení: vakuový listový filtr vakuový rotační bubnový filtr vakuový rotační diskový filtr pásový vakuový filtr Obr. 4: nuč

8. Sada listů (úzké hranoly a děrovaný plech či plast) pokrytá filtrační tkaninou je napojena na vakuum a zavěšena do nádrže se suspenzí. Listy se obalí filtračním koláčem a filtrát se odpustí z vany potrubím Vakuový listový filtr Obr. 6: vakuový listový filtr Obr. 5: konstrukce listu

9. Buben z děrovaného plechu (uvnitř rozdělený na řadu komůrek napojených na vakuum) pokrytý filtrační tkaninou je ponořený do suspenze , kde se otáčí Vakuový rotační filtr V komůrkách, které jsou ponořeny, dochází k filtraci podporované podtlakem uvnitř bubnu. Nad hladinou se koláč sáním vakua odvodňuje, promývá a znovu odvodňuje. V poslední fázi se do komůrky přivede tlakový vzduch. Odfouknutý (případně seškrábnutý) koláč padá na dopravník. Místo bubnu může být sada disků Obr. 7: bubnový vakuový rotační filtr

10. Připomíná pásový dopravník, jenom pás je perforovaný a na něm je vedena filtrační tkanina, přes kterou se pomocí vakua odvádí filtrát i promývací kapalina. Na konci pásu se kontinuálně odebírá koláč. Suspenze se přivádí na pohybující pás, odsaje se filtrát, koláč se promývá a suší Pásový vakuový filtr Obr. 8: pásový vakuový filtr

11. U tlakové filtrace se zvětšuje tlak Rozdíl tlaků je dán součtem hydrostatického tlaku suspenze a přetlaku vůči atmosférickému tlaku Tento princip používají kalolisy Výkon kalolisů se pohybuje od 5 do 125 m3[3] Kalolisy dělíme na rámové a komorové Tlaková filtrace Obr. 9: tlakoměr

12. Soustava rýhovaných desek a rámů, oddělených od sebe filtrační tkaninou (plachetkou) a přitlačovaných tlakem cca 15 MPa. Rámy mají otvory zvlášť pro přívod suspenze a filtrační kapaliny. Rámový kalolis Obr. 10: rýhovaná deska

13. Suspenze se přivádí do rámů, filtrát protéká plachetkami do desek a odvádí se jimi, zatímco na plachetkách se vytváří filtrační koláč. Po naplnění prostoru uvnitř rámů kalem se uzavře přívod suspenze a do každé druhé desky se přivede voda. Ta z desek prochází přes oba sousední rámy, kde promývá koláč, do dvou sousedních desek, odkud vytéká. Poté se rámy s deskami sundají z nosné konstrukce a oškrábe se z nich kal.  Rámový kalolis Obr. 11: rýhovaná deska a rám

14. Nemá rámy, je tvořen pouze deskami potaženými plachetkami. Desky jsou tvarovány tak, aby mezi nimi bylo místo pro filtrační koláč – komory. Suspenze i promývací kapalina se přivádějí otvorem umístěným uprostřed desky. Komorový kalolis Automatický kalolis – plachetka tvoří nekonečný pás; při filtraci je celý systém stlačen a plachetka se nepohybuje, po ukončení filtrace se zařízení rozevře, plachetka se uvede do pohybu a vynese filtrační koláč ven a plachetka se čistí v průběhu další filtrace. Obr. 12: plachetka s koláčem

15. Dochází k oddělování kapalných heterogenních směsí vlivem odstředivé síly, mohou se rozdělit velmi jemné i koloidní suspenze – odstředivá síla je mnohonásobně větší než síla gravitační. Odstředivky se mohou dělit podle otáček na normální rychloběžné (ultracentrifugy) podle chodu zařízení na přetržité nepřetržité podle způsobu odstřeďování na filtrační usazovací separační Odstřeďování Obr. 13: princip odstředivky

16. Suspenzese přivádí do rotujícího bubnu z děrovaného plechu, na kterém se zachytí tuhá fáze jako filtrační koláč. Kapalina protéká otvory v bubnu. Při odstřeďování jemné suspenze se vnitřek bubnu pokrývá filtrační přepážkou, aby jemné částečky neprocházely otvory v bubnu. Přetržitá filtrační odstředivka Při nepřetržitém provedení je uspořádání horizontální a bubnem prochází rotující píst, který průběžně stírá filtrační koláč a vytlačuje ho z bubnu. Obr. 14: filtrační odstředivka

17. Suspenzese přivádí do rotujícího bubnu který na rozdíl od filtračního nemá otvory; filtrační koláč se usazuje na stěnách bubnu, filtrátse odvádí. Po zastavení dubnu se tuhá fáze vybere. Přetržitá usazovací odstředivka Při nepřetržitém provedení je uspořádání horizontální a bubnem prochází kónický šnek, který průběžně stírá filtrační koláč a odvádí ho z bubnu. Obr. 15: usazovací odstředivka

18. Kontrolní otázky: Jaký je rozdíl mezi filtrací a vakuovou filtrací? Co je to nuč a k čemu se používá? Co je to kalolis?

19. Seznam obrázků: • Obr. 1: anonym, [vid. 17. 11. 2012], klipart Microsoft Office • Obr. 2: CaptaYnA, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Filtrace.jpg • Obr. 3: Přemysl Hranoš, „Stroje a zařízení v chemickém průmyslu“, nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2 • Obr. 4: anonym, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Embudo_B%C3%BCchner.jpeg • Obr. 5: vlastní • Obr. 6: vlastní • Obr. 7: vlastní • Obr. 8: vlastní • Obr. 9: ladarozan, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Manometr.jpg • Obr. 10: Murúg, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Deska_kalolisu.jpg

20. Seznam obrázků: • Obr. 11: vlastní • Obr. 12: Murúg, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Plachetka-kal.jpg • Obr. 13: Daoha221, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Schema_odstredivky.png • Obr. 14: vlastní • Obr. 15: vlastní

21. Seznam použité literatury: [1] Otevřená encyklopedie Wikipedia, [vid 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Filtrace [2] Přemysl Hranoš, Stroje a zařízení v chemickém průmyslu, nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2 [3] web firmy FUTURE, Velká Británie, [vid 17. 11. 2012], dostupné zhttp://www.futureindustrial.com/facilities/mobile-dewatering-units/ (anglicky)

22. Děkuji za pozornost 