Struktura

Filtrace


Filtrace
 

Filtrace je základní metodou pro dělení heterogenních směsí, jejíž podstatou je oddělení pevných látek od kapalin nebo plynů. Částice se oddělují vlastní vahou nebo uměle zvýšeným nebo sníženým tlakem. K tomu se využívají různé druhy filtrů, přes jejichž póry kapalina proteče do připravené nádobky. Výsledek filtrace a její dokonalost závisí na složkách směsi a na kvalitě filtru.

Rychlost filtrace závisí na teplotě, tlaku, viskozitě kapalin, velikosti filtrační plochy, velikosti pórů použitého filtru a velikosti filtrovaných částic.


Filtračním materiály jsou různé druhy filtračního papíru, skelná vata, bavlněná tkanina, azbest, pórovitý porcelán, sklo. Použití určitého filtračního papíru závisí na filtrační rychlosti, porozitě, záchytu a velikosti částic. Používají se také filtry ze skleněných vláken, porézního skla, porézní keramiky, tzv. frity, nebo filtry membránové. Frity se používají při práci se silně alkalickými nebo kyselými roztoky. Nevýhodou je obtížnější čištění a vysoká cena. Nejčastěji se používá filtrační kelímek s fritou a nuč s fritou.

Filtrace za normálního tlaku
Pokud klademe důraz na filtrát bez pevných nečistot, použijeme filtraci za normálního tlaku. Při izolaci pevných nečistot použijeme filtraci za sníženého tlaku.
 

Zhotovení papírových filtrů

Filtraci provádíme většinou přes papírový filtr. Připravíme si čtvercový filtrační papír, který složíme na čtvrtinu, a jeho okraje sestřihneme do kruhového tvaru. Rozevřením vznikne kužel, který vložíme do filtrační nálevky. Zvlhčením dobře přilehne. Tento filtr je tzv. hladký. Nevýhodou je, že filtruje jen špičkou ve stopce nálevky, a proces je tudíž pomalý. Rychlejší je filtrace přes skládaný filtr. Filtrační papír nejlépe kruhového tvaru postupně skládáme jako harmoniku. Rozevřením získáme filtr, který filtruje celou plochou, protože se opírá o nálevku jen hranami, čímž se zvětší filtrační plocha (filtrace je rychlejší). Filtr vždy upravíme tak, aby sahal 1 cm pod okraj nálevky.


Filtrace za normálního tlaku

Nálevku s filtrem vkládáme do filtračního kruhu (má dřevěnou nebo umělohmotnou vložku) upevněného na stojanu a pod ní umístíme kádinku na zachycení filtrátu. Stopka nálevky se dotýká stěn kádinky. Filtrát volně stéká po stěnách kádinky a nevystřikuje. Roztok naléváme na filtr po stěně skleněné tyčinky. Pozor dáváme na to, abychom filtr při manipulaci neprotrhli. Filtrujeme-li sraženinu, necháme ji usadit na dně a potom filtrujeme opatrně nejdříve čirý matečný louh. V případě horkých koncentrovaných roztoků používáme nálevky pro horkou filtraci, jejichž stěny jsou elektricky vyhřívány. Můžeme improvizovat tak, že do kádinky vložíme nálevku s krátkým stonkem. Při filtraci jsou stěny nálevky zahřívány parami roztoku v kádince. Jednoduchou filtrační aparaturu můžeme sestavit podle následujícího obrázku.

Obr. 1: Filtrační aparatura - ilustrační obrázek

Filtrace za sníženého tlaku

Filtraci lze urychlit odsáváním vzduchu z prostoru pod filtrem. Pro filtraci za sníženého tlaku používáme Bűchnerovu nálevku, skleněné nebo porcelánové nuče a filtrační kelímky. Na sestavení jednoduché aparatury potřebujeme odsávací baňku s gumovou zátkou a otvorem, Bűchnerovu nálevku, gumovou hadičku, pojistnou nádobu (promývačku) přichycenou ke stojanu, připojení k centrálnímu vakuu.
Dno Bűchnerovy nálevky je dírkované. Na dno pokládáme filtrační papír tak, aby všechny otvory byly zakryty a papír nepřečníval stěny nálevky, protože by filtrovaný roztok procházel do odsávací baňky. Nálevka je v odsávací baňce upevněna pryžovou vložkou nebo zátkou. Mezi odsávací baňku a vývěvu je dobré umístit pojistnou láhev (promývačku), která zabrání vniknutí filtrátu do zdroje vakua. Při použití vodní vývěvy odpojíme hadici od odsávací baňky dříve, než zastavíme přívod vody, a tím zabráníme vniknutí vody do odsávací baňky. V případě, že použití filtračního papíru je nežádoucí (při práci s kyselinami), používáme k filtraci skleněné frity. Funkci filtračního papíru plní skleněná pórovitá destička. Velikost jejích pórů se udává pomocí označení S1, S2, S3, S4 atd. Čím je číslo větší, tím je velikost pórů frity menší. Velikost pórů frity musí být menší než velikost filtrovaných částic. Pórovitou destičku S4 používáme pro filtraci nejmenších částic.

 Filtrujeme za použití vakua. Jemné sraženiny necháváme na vodní lázni tzv. dozrát na hrubozrnnou formu. Vyloučí-li se sraženina v jemnozrnné i v hrubozrnné formě, roztok rozvíříme a potom teprve filtrujeme. Jde o tzv. sbalování sraženiny. Sraženina prochází filtrem jako jemný zákal. Jestli-že se nám jedná o získání čirého filtrátu, odstraníme jej pomocí tzv. filtrační kaše. Do rozpouštědla dáme trochu filtračního papíru a vzniklou kaši přidáme do zakaleného filtrátu. Sraženina se rychle adsorbuje a získáme čirý filtrát.

.

 

Zdroje

  • HERCHEL, Radovan. Laboratorní technika. Olomou: Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2011, ISBN |SBN 978-80-244-2857-4.

  • ČTRNÁCTOVÁ, Hana. Chemie pro 8. ročník základní školy. Praha: SPN, 1998, ISBN : 978-80-7235-268-5. 

        Obrázky
 

        Video

Obrázek

Content filtrace  za  norm ln ho  tlaku 1

Obr. 2: Filtrace za normálního tlaku

Obrázek

Content p  prava  hladk ho  filtru

Obr. 3: Příprava hladkého filtru

Obrázek

Content skl dan   filtr

Obr. 4: Skládaný filtr

Obrázek

Content filtra n   kel mek  s  fritou

Obr. 5: Filtrační kelímek s fritou

Obrázek

Content nu   s  fritou

Obr. 6: Nuč s fritou

Obrázek

Content aparatura  s  b.  n levkou 1

Obr. 7: Aparatura s Bűchnerovou nálevkou

Obrázek

Content aparatura  s b.  n levkou 2

Obr. 8: Aparatura s B. nálevkou 2

Obrázek

Content filtrace

Obr. 9: Nákres filtrační aparatury (1 - kádinka s filtrační směsí, 2 - tyčinka, 3 - nálevka, 4 - kádinka s filtrátem, 5 - nálevka s filtrem, 6 - laboratorní kruh, 7 - laboratorní stojan)

Úkol

Porovnej nákresy aparatur na obr. 1 a obr. 9. Najdeš rozdíly?

Logolink