Fråga:
Why isn't pressure filtration popular compared to vacuum filtration?
Francis L.
2019-07-09 19:55:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag vill bygga en DIY vakuumfiltreringsapparat med en cykelpump men det är väldigt svårt att hitta en som lätt kan omvandlas till en vakuumpump. Detta föranledde en idé att helt enkelt bygga en omvänd version där över atmosfärstrycket tvingar vätskan att strömma genom filtret. Jag märker att tryckfiltrering sällan nämns i skrivningar, till skillnad från vakuumfiltrering. Finns det en anledning till denna brist på popularitet eller en anledning till att en sådan DIY-apparat sannolikt inte skulle fungera?

Jag antar att det beror på att människor vanligtvis har vakuumledningar i laboratorierna, men inte högtrycksledningar.
@IvanNeretin Varje labb jag har sett har en tryckluftsförsörjning på 5 eller 10 bar som kommer från en stor kompressor i källaren.Nej?En vakuumledning behöver en pump vanligtvis i samma rum, vilket är högt underhåll.I mitt gamla institut hade vi bara ett fåtal rum med vakuumledningar, mestadels för de oorganiska förstaårslaboratoriekurserna.
@Karl Då antar jag att vi var i olika typer av laboratorier.
Inte för att svara på din fråga, men kanske för att lösa ditt problem: Du kan köpa en Venturi-plast i plast online för mindre än $ 20;du fäster en slang, skruvar in den i kranen, låter vattnet strömma och luft sugs genom slangen (via Venturi-effekten).Jag använde en själv för vakuumfiltrering hemma och det verkade uppnå ganska låga tryck.Se bara till att du inte slår på vattnet så högt att trycket byggs upp i dina vattenrör och de läcker.
@IvanNeretin Jag tror det!;-) Men vad använder du dem till?Allt utom vattenkemi (eller andra högkokande lösningsmedel) skulle vara mycket krångel med avfallshantering, och lite farligt, eller hur?
Eftersom vanliga glasdelar strukturellt mycket starkare när lågt tryck in - högt tryck ut på grund av sin cylindriska / sfäriska form, men mycket svagare strukturellt för att hålla högt inre tryck.Att pumpa vilken glasflaska som helst kan producera miljontals små skrapare, särskilt om du inte kan kontrollera trycket inuti.Vakuumpumpning kan fortfarande vara farlig, men chansen att du har mer än 1 atm mellan glasväggens båda sidor är ganska låg.
@Karl: både vakuum eller tryckluft kan användas för att driva verktyg.I synnerhet vakuum är bra t.ex.för lyftkuddar och fixeringssystem.I forskningslaboratorier medan många applikationer kan behöva "vakuum" kan de särskilda kraven skilja sig mycket så att lokalt producera den "rätta" typen av undertryck är bättre: t.ex.evakuering av dewars eller IR-detektorer behöver extremt lågt tryck men nästan inget flöde medan filtrering behöver mindre undertryck men högre flöde och förmågan att hantera en förorenad gasström.De mekaniska vakuumverktygen behöver högt flöde, inget extremt lågt tryck och ...
... ingen särskild omsorg om förorenad luft (lämpligt system för detta kan direkt användas som förvakuum för detektorns evakueringspump).
@electronpusher I vissa europeiska universitet är dessa vattenventurier förbjudna redan i flera år och samlades in från både undervisning och forskningslaboratorier.Utanför laboratorierna (lag) på grund av deras vattenförbrukning, liksom för vattenföroreningar;inifrån labbet eftersom deras kraft varierar för mycket om flera rum på ett golv engagerar dem.
@cbeleites Evakuering av dewars eller IR-detektorer behöver en dedikerad turbopump som kostar dussintals k €, det är inte det vi pratar om här.Enades om att en (20-50 mbar) vakuumledning skulle kunna vara användbar, men jag har sällan sett ett modernt instrument som använder den.Jag skulle vara intresserad av att höra om faktisk, aktuell användning.Det vanliga laboratoriet idag har en bärbar membranpump, som används några gånger i veckan, för filtreringsändamål.Schlenk linjer naturligtvis, men det är en annan historia igen.
@Karl: den stora majoriteten av husomfattande tryckluft- och vakuumsystem som jag har sett var snarare för mekaniska (inklusive stabiliserade tabeller för analytisk instrumentering - men utan tvekan var det också optisk instrumentering, bara används för att analysera kemiska prover) än kemiska syften.Och tryckluftsordningar som är vanligare än vakuumledningar.Jag har sett vakuumlyftkuddar i aktion i den kemiska industrin för att lyfta / hantera stänger av ädelmetaller.Min * förutsägelse * (och drömmer som spektroskop som arbetar med biologiska prover) för en inte alltför avlägsen framtid är dock att ..
... automatiseringsteknologin som blir mindre nu som pick & place-maskiner (de arbetar med sugsug, men inte säker på tryck) kommer att bli tillgängliga för oss i form av autosamplers för fasta bitar precis som pipetteringsrobotar finns redan.Jag antar * fortfarande * att de kommer med sin egen vakuumpump.Och jag håller helt med om att för de flesta kemiska laboratorier är membranpumparna den bättre lösningen för filtrering eftersom du bara behöver oroa dig för vad som händer i ditt laboratorium (dvs vad spill / förorening / gas kommer in i pumpen).
Fem svar:
jeffB
2019-07-09 21:39:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det är mycket lättare att montera ett system som är säkert under yttre tryck än ett som är säkert under internt tryck. Konvexa kolvar och rör motstår yttre tryck bättre än inre tryck. Om något läcker eller går sönder har du luft som rusar in i systemet, snarare än att reaktanter och produkter spränger ut. För den delen, om du har lagt ihop saker med slipade glasfogar eller gummiproppar eller korkar, fungerar inre vakuum (yttre tryck) för att hålla dem tillsammans, medan trycket på systemets inre tenderar att tvinga dem isär .

Observera också att ett vakuumsystem aldrig kommer att vara under mer än en atmosfär av yttre tryck. Med ett trycksatt system behöver du ett sätt att begränsa trycket till säkra nivåer, och du måste se till att du vet vad dessa nivåer är.

Det är också lättare att applicera mer prov på filtret om det inte är under tryck, eller tvätta det med en ny lösning.Du måste stänga av pumpen när du vill ta bort filtratet.Flashkromatografi fungerar med tryck på kolonnbädden snarare än vakuum som appliceras på kolonnens utlopp.
ChemEPhD
2019-07-10 01:07:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tryckfiltrering används ofta i industriella applikationer utanför laboratoriet. I detta fall är kärl och processlinjer vanligtvis tillverkade av metall eller plast och kan lätt utformas för att fungera vid ett givet tryck. Ur teknisk synvinkel erbjuder tryckfiltrering möjligheten att ha en högre drivkraft och låter dig begränsa det önskade filterområdet. Vid vakuumfiltrering är drivkraften över filtret begränsad till 1 atmosfär. Tryckfilter kan utformas säkert för att fungera vid mycket högre tryck.

cbeleites unhappy with SX
2019-07-10 14:33:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag vill utöka några punkter som har nämnts i kommentarerna av @IvanNeretin, @Karl och @electronpusher, men IMHO förtjänar lite mer uppmärksamhet:

  • Som @electronpusher kommenterade, aspirator (Venturi) pumpar är billiga och lätt tillgängliga.

    De är också super robusta: varje pump är vanligtvis tillverkad av en enda material och en rad material (mässing, PP, glas) finns tillgängliga. Detta gör det enkelt att få en för nästan alla typer av lösningsmedel - inga bekymmer om pumpmembran osv. Inga rörliga delar, inget underhåll krävs förutom att se till att det inte blir igensatt.
    Dessutom, med god vattenförsörjning kan du komma ganska nära ångtrycket (antingen av vattnet som driver pumpen eller av ditt lösningsmedel / elueringsmedel / tvättmedium).
    Ja, avgaserna släpps ut och blandas med vattnet. Du kan dock ta hand om båda lokalt: samla upp vattnet för lämplig behandling och arbeta under en huva som är korrekt utrustad för att hantera ämnena i fråga.

  • Däremot ett husövergripande vakuumsystem betyder att du verkligen måste se till att inget avgaser kommer in i det vakuumsystemet där det kan kondensera och / eller blanda med annan avgas eller luft från andra utlopp för att bilda frätande eller farliga (förbränning!) blandningar.
    Alla misstag här kan vara mycket kostsamma och farliga.
    (Sidanot: Se alltid till att ett vakuumutlopp är avsett för "kemisk" användning och inte bara för verkstads- / tillverknings- / hanteringsändamål som pneumatiska system med lyftkuddar eller fixeringsdynor.

  • @jeffb och @KarstenTheis har redan förklarat säkerheten och de praktiska fördelarna med att arbeta med vakuum i laboratorieinställningar snarare än med positivt tryck.
    Dessutom levererar tryckluftledningar ofta oljade air : det är aldrig säkert att anta tryckluft är "bara" luft.
    Detta är bra för tryckverktyg (som annars behöver en extra olja) och också billigare att producera. Det finns oljefria kompressorer och avoljningssystem som producerar oljefri luft för hela huset, men det är vanligtvis mer ekonomiskt att använda oljad tryckluft i allmänhet och endast olja den del av tryckluft som verkligen behöver oljefri och i den grad som behövs. Särskilt om det tryckluftsystemet inte enbart är för kemisk laboratoriebruk men också används för att driva spjäll för optiska bord, pneumatiska system och alla typer av verktyg i den mekaniska verkstaden.

    Bonuspoäng: av denna anledning, var mycket försiktig med vilken tryckluft du använder för rengöring (inte bara när det gäller kemi, även optiska delar). Det är helt lämpligt att köpa dyra "rengöringsluft" på flaska eller ha en oljefri kompressor när det finns ett tryckluftsuttag i samma laboratorium!

DavePhD
2019-07-10 17:36:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Filtrering av positivt tryck är extremt vanlig, troligen ännu vanligare än vakuumfiltrering.

enter image description here

källa: https://andyjconnelly.wordpress.com/2016/09/28/syringe-filters/

foudian1
2019-07-10 22:54:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag arbetade som klassstudent i organiska kemilaboratorier och både vakuumledningar och tryckluft är mycket vanliga.

Anledningen till att de flesta filteruppsättningar använder vakuum (speciellt för grov utvinning efter omkristallisering) är att glasvaror tolererar inte trycket särskilt bra.

Vi använder lufttryck för att påskynda rening med manuellt packade kiselgelkromatografikolonner, eftersom installation av en vakuumapparat för varje rör skulle vara en stor åsikt. Men även då använder vi väldigt lite tryck eftersom detta kan bryta kolumnen. Det finns specialiserade glasvaror för detta - det har en rå teflontrycksregulator med en gummi-O-ring (som måste bytas regelbundet när den torkar).

Vakuumuppsättningar av låg kvalitet är relativt enkla att improvisera - med en lämplig adapter kan du använda din hemvaskkran som en vakuumkälla. Denna inställning används ofta för rotavapors i organiska kemilaboratorier.



Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 4.0-licensen som det distribueras under.
Loading...