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2024/12/2 18:50:50实验室滤膜法进行固液分离过滤操作时,常用的设备是真空抽滤装置。其原理是通过真空泵的抽气,将滤器内部空气抽走,形成压力差,使溶剂溶液在压力的作用下,加速通过过滤膜。但是通过抽气方式形成的压力差,由于受到标准大气压的限制,会存在一定局限,例如液体粘度较高、固含量高、颗粒物多或者过滤量较多的时候,仍然使用负压抽滤的方法时,会出现过滤速度缓慢,无法正常出液等现象。针对此类应用,一般需要改变过滤方式也可以解决,正压过滤正是针对粘稠、高固体高颗粒物含量样品过滤的一种方案。下面本文就以Sciencetool圣斯特的R320PT不锈钢正压滤膜法过滤系统为例,来介绍正压过滤的结构和工作原理。
首先我们来介绍正压过滤的原理以及其和负压过滤的区别。正压过滤是通过外部的气源将空气持续不断的输入到过滤器的腔体内部,来挤压推动滤液通过滤膜。所以相较于负压抽滤时将滤器内部的空气抽走形成内外压差,依靠外部大气压来推动滤液通过滤膜,其最大的压力值受限于标准大气压,不会超过一个标准大气压(0.1Mpa),正压过滤可以根据实际需要来提供符合过滤需要的压力值,如R320PT中配置的气源最大可以输出0.7Mpa的压力,是负压过滤的7-8倍。 所以针对一些负压抽滤法因为压力不够,过滤速度慢、滤不动的应用,正压过滤由于压力更高,都能实现更好的过滤效率。
在了解基本原理后,我们再来进一步观察一套完整的正压过滤装置的组成构造。
和负压真空抽滤装置类似,正压过滤需要完成整个过滤过程也需要三个最基本的组成部分,分别是气源、过滤器和滤膜。气源一般有三种提供方式,中央供气、使用瓶装的压缩空气来连接过滤器,以及R320PT不锈钢正压滤膜法过滤系统中所配置的电动空压机来提供压力气源。如果实验室本身就有中央供气或者有其他用途配置了气瓶,可以不再另行购买空压机,可以通过连接过将现有的气源和过滤器相连接来提供压力。如果没有就需要使用空压机来连接过滤器。该款空压机为纯电驱动,连接电源开机就可以启动,运行时能连续不断的向过滤器内输出压力,同时排气口配有压力表和调节阀,可以根据实际的过滤需要来调整输出的压力值和排气的流量。
过滤器也是整套过滤系统的主要组成部分,由于正压过滤需要用到更大的压力值,所以其无法使用负压抽滤经常会用到的玻璃、塑料、陶瓷(布氏漏斗)等材料,这些材质耐压能力差,在高压下都会破碎或爆裂。所以正压过滤必须使用不锈钢材质来作为过滤器的材料,能够承受更大的压力输出。此外正压滤器的密封结构也和负压有本质区别,负压过滤产品最典型的如砂芯过滤器,不需要密封圈,只需要使用铝合金夹具就可以固定密封过滤杯和滤膜基座。为了应对正压输出的更大压力值,我们在不锈钢滤器上下两部分合拢处设计了一个双重凹槽的密封圈固定卡槽来更紧密的固定密封圈,避免液体从滤器结合处漏出。
过滤膜是所有可换模过滤器的核心,滤液通过滤膜后,固体、微生物细菌、颗粒物等需要被截流的对象。正压过滤能够相比负压真空过滤滤速更快、截流的固体颗粒物更多、过滤量更大是因为在更大的压力下,能够搭配大尺寸的过滤膜。例如R320PT适配直径100mm过滤膜,其有效过滤面积是常见的47/50mm滤膜的4倍,所以才能实现更快滤速和更多的过滤量。