(Продолжение)

Нутч - фильтры.

Реси-

вер

фильтрат

вакуум - насос

Состоят из толстостенного цилиндрического сосуда из фаянса или керамики, внутренняя часть которого разделена перфорированной перегородкой с укрепленными на ней несколькими слоями фильтровальной бумаги или бельтинга. В верхнюю часть фильтра заливается взвесь, фильтрат собирают на дне нижней части. Вакуум создают под перегородкой за счет вакуумной линии, соединенной через ресивер с вакуум-насосом. Назначение ресивера – сглаживать пульсации насоса и предупреждать переброс в него капельной фазы.

Достоинства: 1) простота и надежность конструкции; 2) возможность тщательной промывки осадков; 3) легкость защиты от коррозии.

Недостатки:1) малая скорость фильтрования, т.к. разность давлений практически не превышает 0,75 ат.; 2) непригодность для разделения суспензий, выделяющих огнеопасные или токсические пары; 3) ручная выгрузка осадка.

Друк- фильтр.

Исход. раствор

Монтежю друк - фильтр

Представляет собой цилиндрическую емкость с перфорированной перегородкой в нижней части (с укрепленным на ней фильтровальным материалом), на которую подается взвесь под давлением сверху с помощью сжатого воздуха или газа.

Для подачи жидкости на фильтр используется монтежю. Это вертикальный резервуар из химически стойкого материала, в который заливают раствор самотеком или вакуумом, а затем продавливается сжатым воздухом. Перепады давлений в друк- фильтре выше, чем в нутч – фильтре и составляют от 2 –12 атм.

Достоинства: 1) высокая скорость фильтрования; 2) возможность фильтровать вязкие, легколетучие и с большим удельным сопротивлением осадка жидкости.

Недостатки: 1) для выгрузки осадка необходимо снимать верхнюю часть фильтра и собирать его вручную; 2) ограниченная производительность, обусловленная тем, что изготовление их с большой фильтровальной поверхностью затруднено, поскольку аппараты работают под избыточным давлением.

Рамный фильтр – пресс.

Рамный фильтр – пресс состоит из ряда чередующихся пустотелых чугунных рам и сплошных рифленых плит, между которыми помещены пластины фильтровального материала. Герметизация между ними обеспечивается резиновыми прокладками. Рамы и плиты имеют сквозные отверстия, которые расположены так, что при сборке фильтра они образуют сплошные каналы для подачи раствора на каждую перегородку, слива фильтрата, подачи и отвода промывной жидкости с целью регенерации фильтра. Это достигается удалением осадка потоком промывной жидкости, подаваемым с противоположной стороны фильтровальной перегородки. Рамные фильтры принимаются при фильтровании растворов с небольшим количеством осадка,

таких, как эктракционные препараты и др.

Рама Плита

Достоинства: 1) большая поверхность фильтрования; 2) простота и надежность эксплуатации, благодаря отсутствию движущихся частей; 3) значительная движущая сила процесса (перепад давления); 4) возможность контроля работы и отключение отдельных плит (путем закрытия краника, через который вытекает мутный фильтрат); 5) возможность получать промытые осадки.

Недостатки: 1) ручное обслуживание; 2) быстрый износ фильтровальной ткани из-за высокого давления.

Барабанный ячейковый вакуум-фильтр.

Барабанный ячейковый вакуум –фильтр с наружной фильтрующей поверхностью. Полый барабан с отверстиями на боковой поверхности, покрытой металлической сеткой и фильтровальной тканью, вращается в корыте с небольшой скоростью (0,1-2,6 об/мин). Корыто заполнено суспензией, в которой погружено 0,3-0.4 поверхности барабана. Под действием различных давлений снаружи и внутри барабана осадок откладывается на его поверхности, а фильтрат отсасывается внутрь барабана и удаляется через распределительную головку. Осадок на внешней поверхности барабана промывают и высушивают, после чего он срезается ножом с фильтровальной ткани.

На каждом участке поверхности фильтра все операции – фильтрование, промывка, просушка, съем осадка и очистка ткани – производятся последовательно одна за другой, но участки работают независимо друг от друга и поэтому все операции на фильтре проводятся одновременно, т.е. процесс протекает непрерывно.

Достоинства: 1) универсальность, т.е. пригодность для обработки разнообразных суспензий; 2) легкость обслуживания; 3) возможность изготовления из материалов, стойких в химически активных средах.

Недостатки: 1) небольшая фильтрующая поверхность; 2) высокая стоимость; 3) затруднительность тщательной промывки и осушки осадка.

Мембранные фильтры.

Взглянув на мембранный фильтр, вряд ли можно догадаться, что подобные тонкие гибкие диски находят применение во множестве совершенно различных областей. Поверхности фильтров кажутся гладкими и сплошными, однако у наших глаз есть свои пределы. Невооруженным глазом нельзя увидеть объекты, размеры которых меньше 40 мкм (1000 мкм = 1 мм, диаметр человеческого волоса 60-80 мкм). Фактически в мембранном фильтре так много отверстий (пор), что он на 80% состоит из воздуха. Диаметр пор занимает самую нижнюю часть микрометрового диапазона, далеко выходя за пределы нашего зрения. Мембранные фильтры – тонкие, неволокнистые микропористые пленки, изготовленные из различных материалов со стандартными размерами (от 0,01 до 12 мкм) .

Старейшие мембранные фильтры фирмы «Сарториус» - начало производства в 1922г. Их изобретатель австрийский химик Ричард Жигмонди стал в 1925г. лауреатом Нобелевской премии. С 1927г. – первое в мире коммерческое изготовление мембранных фильтров.

Первое применение – для бактериологического исследования воды (проверка наличия патогенных бактерий). Патогенные бактерии попадают в воду из экскрементов человека и животных.

Задержание бактерий, размер которых превышает размер пор, происходит на поверхности фильтра. После этого мембранные фильтры можно поместить на селективную питательную среду.

Питательная среда диффундирует сквозь поры снизу вверх к поверхности, на которой удерживаются бактерии, в результате чего обеспечивают их культивирование. В течение некоторого времени колонии становятся видимыми и подаются подсчету.

Широкомасштабное применение мембранных фильтров началось с 50-х годов, когда было обнаружено, что их можно использовать для фильтрования частиц самых разных размеров. При производстве лекарственных препаратов этим типом фильтрования удаляют частицы и бактерии в течение всего процесса от централизованной очистки воды до стерилизации конечного продукта.

Можно сказать, что мембранные фильтры достигли своего совершеннолетия вместе с антибиотиками и интегральными схемами.

Фармацевтические растворы, предназначенные для вливания или инъекций, должны быть стерильными. Наиболее частым методом стерилизации таких растворов является автоклавирование (термическая обработка насыщенным паром t = 120ºC). Однако антибиотики чувствительны к температуре, следовательно, их растворы необходимо стерилизовать «холодным» способом. Фильтр с размером 0,22 мкм задерживают бактерии.

Большую опасность представляют частицы размером 5 мкм, т.к. они не могут пройти сквозь капилляры. Большинство инфузионных растворов могут быть стерильными путем автоклавирования, однако, оно приводит к гибели бактерий, но не удаляет ни мертвые бактерии, ни содержащиеся в растворах частицы. Таким образом, возникает необходимость в предварительном удалении частиц. Перед розливом препараты должны быть отфильтрованы.

Можно было бы использовать и целлюлозно-асбестовые фильтры, однако было доказано, что вредное воздействие асбеста вызвано не химической природой асбеста, а его волокнистой структурой, которая приводила к появлению механических раздражителей.

Вследствие этого решено асбестовые фильтры запретить и разрешить применение только таких фильтров, которые не выделяют волокон. Мембранные фильтры дают гарантию отсутствия в конечном продукте волокон.