Filtrace a odstřeďováni Střední odborná škola Otrokovice Filtrace a odstřeďováni 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

Charakteristika DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /1 Autor Ing. Miroslav Vičánek Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHTe/1-PV-3/6 Název DUM Filtrace a odstřeďování Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 28-52-H/01 Obor vzdělávání Gumař-plastikář Vyučovací předmět Chemická technika Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího; náplň: Dělení kapalných heterogenních směsí, filtrace za normálního tlaku, vakuová, tlaková, odstřeďování filtrační a separační Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Filtrace, vakuová filtrace, tlaková filtrace, nuč, vakuový filtr, kalolis, filtrační odstřeďování, separační odstřeďování Datum 17. 11. 2012

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

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

Filtrace 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) Obr. 2: filtrace povrchová

Filtrace za normálního tlaku Filtrační zařízení pracují za atmosférického tlaku. Rozdíl tlaků nad a pod přepážkou je dán pouze hydrostatickým tlakem suspenze. 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

Vakuová filtrace 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. 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

Vakuový listový filtr 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 Obr. 6: vakuový listový filtr Obr. 5: konstrukce listu

Vakuový rotační filtr Buben z děrovaného plechu (uvnitř rozdělený na řadu komůrek napojených na vakuum) pokrytý filtrační tkaninou je ponořený do suspenze , kde se otáčí 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

Pásový vakuový filtr 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 Obr. 8: pásový vakuový filtr

Tlaková filtrace 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 Obr. 9: tlakoměr

Rámový kalolis 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. Obr. 10: rýhovaná deska

Rámový kalolis 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.  Obr. 11: rýhovaná deska a rám

Komorový kalolis 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. 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

Odstřeďování 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 Obr. 13: princip odstředivky

Přetržitá filtrační odstředivka Suspenze se 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. 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

Přetržitá usazovací odstředivka Suspenze se přivádí do rotujícího bubnu který na rozdíl od filtračního nemá otvory; filtrační koláč se usazuje na stěnách bubnu, filtrát se odvádí. Po zastavení dubnu se tuhá fáze vybere. 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

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

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

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

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 z http://www.futureindustrial.com/facilities/mobile-dewatering-units/ (anglicky)

Děkuji za pozornost 