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中国台湾洛科仪器应用3-实验室一般过滤
什么是过滤?
过滤是将水溶液中的悬浮颗粒以不同孔径的滤膜或多孔性材料阻档,藉此分隔固、液态物质,达到分离、澄清的效果。
如何过滤?
负压过滤常以真空帮浦搭配过滤瓶组使用,也称 减压过滤或 真空过滤(vacuum filtration)或抽气过滤(suction filtration), 是利用抽气减压装置将滤纸下方的空气部分抽除,造成压力差,使液体在重力与压力差的双重作用下加速过滤,以达到快速分离液体与固体沉淀物的目的。 这项操作经常使用在收集所欲得到的固体物质。藉由负压状态加快整体的过滤速度。
负压过滤 以往常用装置包括:水流抽气帮浦(water pump)、缓冲瓶(safety trap)、抽气过滤瓶(suction flask,简称吸滤瓶)、橡胶套环以及漏斗四个部分。
(一)抽气帮浦 |
以往使用水流抽气帮浦來抽气减压的负压过滤原理是应用白努利效应(Bernoulli effect),当水快速流冲过抽气主管时,空气自垂直方向的侧管抽入,造成侧管所连接的系统内压力降低,达到减压的效果。由于水与水蒸气之间会维持平衡的状态,因此水帮浦的减压效率zui大仅能降低到当时水温的饱和蒸气压。例如当温度为 10 ℃时,真空度约可达到 9~10 mmHg。温度越高,水的饱和蒸气压越大,减压的效率会比较差。同时实验过程中,要留意循环水不要开得太大,以避免水不及排放而溢出造成淹水;水箱的盖子需要盖好,避免马达运转时水花溅出,也避免杂物掉入。连接抽气管所用的橡皮管必需是耐压的厚壁管,不可以使用一般的橡皮管,以免减压抽气时,被抽扁而失效。
新型的抽气帮浦提供负压过滤实验更多选择与应用方式: • 采用活塞式运作(piston pump)及直驱式马达动力传输的环保无油式真空帮浦。轻巧外型与高级吸震脚垫,提供的动力输出及zui'低的噪音值和震动,提升更多实验室空间的利用及舒适的工作环境。 • 隔膜式 (Diaphragm)抽水帮浦。可直接将过滤后的废水直接排出,不需废液瓶,能节省实验室使用空间。 • 针对有机物的耐腐蚀真空帮浦。以*新不沾锅技术,在结构上会与气体接触的部份均采用抗有机及酸硷的PTFE材质,机壳为铝挤型加工并做防蚀烤漆处理,提升真空帮浦对酸硷、耐有机溶剂的抗性。 • 黏稠之流体样品。油式真空帮浦 采旋转叶片式做推动原理,流量大,真空度高可达0.1Torr以上 。 |
(二)缓冲瓶| Prote™ 浮球防溢保护装置 |
缓冲瓶是一个具有支管的厚壁锥形瓶,它的功用是为了避免减压过滤时瞬间断电,或者操作不当、忘了泄压就关闭电源,这可能导致水箱的水倒流入压力较小的系统内,此时倒流的水会先留置在缓冲瓶中,使水不致于立刻流到抽气过滤瓶的滤液中。
Prote™ 浮球防溢保护装置 是直接建立在真空帮浦的装置。减少需准备设备,省去占据空间,有效降低帮浦因为不小心抽入水溶液而造成损坏的可能性。 在线演示!
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(三)抽气过滤瓶组 |
抽气过滤瓶是一个具有支管的厚壁锥形瓶,如果待过滤的溶液量小时,抽气过滤瓶也可以改为使用抽气过滤试管(filtering tube)。抽气过滤瓶或是抽气过滤试管使用时均应该以广用夹固定,不可用手拿持抽气试管,或放在烧杯、锥形瓶中,以免倾倒。抽气过滤瓶与缓冲瓶之间以耐压橡皮管连接,操作时沾些水在支管器壁上,以帮助橡皮管的套入。
各式抽气过滤瓶组提供负压过滤实验更多选择与应用方式: • 可依材质、滤膜尺寸及过滤应用,协助您选择zui适shi您的应用的产品。贴合实验操作人员使用设计,巧妙节省时间,方便操作,大幅提升效率。 |
(四)抽气过滤漏斗 |
抽气过滤漏斗传统上有赫氏漏斗(Hirsh funnel)及布氏漏斗(Büchner funnel)两种。若过滤少量的溶液或沉淀物,例如 10 mL 左右,可以使用容量较小减压过滤 T-19的赫氏漏斗。当大量的混合液要过滤时,则使用有各种不同直径规格的布氏漏斗。还有一种不需要使用滤纸的烧结玻璃过滤器(sintered-glass filter)。这种过滤器是以多孔性的玻璃纤维滤片來过滤、阻隔固体,并且可以耐烧结到 500 ℃的高温;常用在沉淀物的定量分析,或是再结晶时为达到充分淋洗效果可选用这种过滤器。
依材质、滤膜尺寸及过滤应用的抽气过滤漏斗: • MF 磁式漏斗: • SF 不锈钢漏斗: • (LF)?PES旋卡式漏斗: • 玻璃过滤漏斗: |
帮浦的真空度对过滤的影响有限,例如使用Rocker 300进行过滤(Max. Vacuum 680 mmHg),代表具有90%的大气压力为助力,因此选择更高真空的帮浦对整体流程影响不大;若是稍微黏稠之流体样品,需选择较高真空度之帮浦则有利过滤之进行。此外,帮浦的流量规格对过滤速度的影响较真空度大,一般而言,帮浦流量的选择与接收瓶容积呈正比。
实验操作:
· 架设实验器材
选用适当大小之橡皮套环组合漏斗和抽气过滤瓶组,使二者连接紧密、保持气密状态。
漏斗下端长颈部之斜切面尖duan要远离抽气侧管,防止滤液溅入侧管。
以少量的溶剂将滤纸湿润,关闭二方活栓,开始抽气减压,使滤纸紧吸在漏斗上。
· 倾析与清洗沉淀
藉由玻璃棒的导引将溶液导入滤纸的中心位置。
如果要收集的是固体结晶,可以将容器内的溶液与固体以玻璃棒混搅均匀后,经旋转、摇动容器,使固体与液体形成均匀悬浮液,快速倾倒入漏斗中。
*后沉积在容器内的少量固体,利用少量冰冷的溶剂淋洗之后,将固体移转到漏斗。这个淋洗操作应重覆 2~3 次。
· 收集产物
过滤完成后,利用持续抽气的方式,让吸附在固体表面的溶剂加速挥发,使固体产物干燥。然后开启二方活栓、泄气释压,将抽气干燥后的固体结晶倒置在一张干净的滤纸上,完成分离收集。如果要收集的是滤液,则应该经由抽气过滤瓶的瓶口倒出,不可经由抽气支管倒出。
· 实验结束处理
实验完成后,关闭抽气帮浦电源、关闭循环冷却水,将废液回收,器具清洗干净,完成实验。
常见过滤应用?
· 细胞培养基、缓冲液之澄清过滤
· 化学合成产物之分离
· 工业溶液粗滤、细滤…
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原创作者:厦门洛肯仪器有限公司