沉降分離法系指固體物與液體介質(zhì)密度相差懸殊,固體物靠自身重量自然下沉,用虹吸法吸取上層澄清液,使固體與液體分離的一種方法。該方法對(duì)料液中固體物含量少,粒子細(xì)而輕者不宜使用。
離心分離法
1.分離原理
離心分離與沉降分離皆是利用混合液密度差來分離料液的。離心分離的力為離心力,沉降分離的力為重力。離心操作時(shí)是將待分離的料液置于離心機(jī)中,借助于離心機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,使料液中的固體與液體,或兩種密度不同,且不相混溶的液體,產(chǎn)生大小不同的離心力,從而達(dá)到分離的目的。
2.適用范圍
在制劑生產(chǎn)中遇到含水率較高、含不溶性微粒的粒徑很小或粘度很大的濾漿;或需將兩種密度不同且不相混溶的液體混合物分開,用沉降分離法和一般的濾過分離難以進(jìn)行或不易分開時(shí),可考慮選用適宜的離心機(jī)進(jìn)行離心分離。
離心機(jī)的種類很多,外形、適應(yīng)性各異,根據(jù)其不同的特性可作如下分類。
(1)按分離因數(shù)a的大小分類
?、俪K匐x心機(jī):a<300O(一般600~1200),適用于易分離的混懸濾漿的分離及物料的脫水。
?、诟咚匐x心機(jī):a=300O~5000,主要用于細(xì)粒子,粘度大的濾漿及乳濁液的分離。
?、鄢咚匐x心機(jī):a>5000,主要用于微生物學(xué)、抗生素發(fā)酵液、動(dòng)物生化制品等的固相與液相的分離。超高速離心機(jī)中常拌有冷凍裝置,可使離心操作在低溫下進(jìn)行。
(2)按離心操作性質(zhì)分類
?、贋V過式離心機(jī):如三足式離心機(jī)。適用于懸浮液中固體和液體的分離。
?、诔两凳诫x心機(jī):如實(shí)驗(yàn)室用沉淀離心機(jī)。使用時(shí)應(yīng)注意管內(nèi)裝料重量對(duì)稱,偏重則損壞設(shè)備。
?、鄯蛛x式離心機(jī):如管式高速離心機(jī),能分離一般離心機(jī)難以分離的物料,特別適用于分離乳濁液、細(xì)粒子的懸浮液。
濾過分離法
濾過分離法系指將固-液混懸液通過多孔的介質(zhì),使固體粒子被介質(zhì)截留,液體經(jīng)介質(zhì)孔道流出,而達(dá)到固-液分離的方法。
1.濾過機(jī)理
濾過機(jī)理有兩種:①過篩作用:料液中大于濾器孔隙的微粒全部被截留在濾過介質(zhì)的表面,如薄膜濾過。②深層濾過:微粒被截留在濾器的深層,其微粒往往小于濾過介質(zhì)空隙的平均大小,如砂濾棒、垂熔玻璃漏斗等。另外,在濾過時(shí)產(chǎn)生的濾渣可在濾材表面形成“架橋現(xiàn)象”,可集成具有間隙的致密濾層,濾液可通過,而將大于間隙的微粒截留。實(shí)際操作中還常在料液中加助濾劑或凝聚劑等,以改善濾渣的性能,提高濾速。為保證濾液質(zhì)量,初濾液常要倒回料液中再濾,這種操作叫“回濾”。隨著濾過的進(jìn)行,固體顆粒沉積在濾材表面,通過架橋現(xiàn)象形成濾層,利于料液濾至澄清。
2.影響濾過速度的因素
料液經(jīng)一段很短的時(shí)間濾過后,由于“架橋”作用而形成致密的濾渣層,液體由間隙濾過。若將濾渣層中的間隙假定為均勻的毛細(xì)管聚束,那么,液體的流動(dòng)遵守泊稷葉(Poiseuille)公式,可用下式表示。
由上式并結(jié)合濾過時(shí)的實(shí)際情況,可以看出影響濾過速度的因素有:
(1)濾渣層兩側(cè)的壓力差(P),其值越大,則濾速越大。因此,常用加壓或減壓濾過法。實(shí)際操作中,濾過初期采用恒速濾過(恒定流量),當(dāng)濾液較澄清時(shí)采用恒壓濾過(濾餅已形成)。因?yàn)閷?duì)絮狀的、軟的、可壓縮的濾餅,增加壓力差濾速反而減慢。
?。?)在濾過的初期,濾過速度與濾器的面積(πr2)成正比。