Die Filtermittel
sind poröse Stoffe, welche die in einer Flüssigkeit
suspendierten Teilchen zurückhalten und die Flüssigkeit
passieren lassen. Neben den im chemischen Laboratorium hauptsächlich
verwendeten Filterpapieren, Glas- und Porzellanfiltern setzt
man vor allem in der Betriebstechnik Aktivkohle, Kies, Sand,
Stoff-, Metall- und Kunststoffgewebe, sowie Tierhäute
als Filtermittel ein.
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Papierfilter:
Die für Papierfilter benötigten Filterpapiere
sind aus veredelten Zellstoffen oder kurzfaseriger
Baumwolle hergestellt. Für besondere Anwendungsbereiche
können sie mit Glas- oder Kunststoffasern verstärkt
oder mit Tierkohle als Adsorptionsmittel (Kohlefilter)
durchsetzt sein. In der Gravimetrie benötigt
man Spezialpapiere, die beim Veraschen keine nennenswerten
Rückstände hinterlassen (quantitative oder
aschefreie Filterpapiere).
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Nach
ihrer Form unterscheidet man bei Papierfiltern hauptsächlich
die Kegelfilter von den Faltenfiltern. Die Faltenfilter
haben eine größere Filterfläche, wodurch
sich die Filtrationsgeschwindigkeit erhöht. Sie sind
fertig gefaltet im Handel erhältlich. Die Kegelfilter
muß man aus den runden Filterpapieren selbst anfertigen.
Dazu knickt man sie zweimal, so daß man einen Viertelkreissektor
erhält, in dem das Filterpapier vierfach liegt. Die
Papierschichten werden zu einem Kegel gespreizt, dessen
eine Hälfte aus drei Schichten besteht, die andere
aus einer. Der Kegel wird in einen Analysentrichter eingelegt
und befeuchtet, damit er an dessen Wand fest anliegt und
das Ablaufen des Filtrats ermöglicht.
Den Filterkuchen
trennt man dadurch vom Filter, daß man das Papier
auseinanderfaltet und ihn mit einem Spatel abkratzt. Man
kann ihn auch abklatschen, indem man das Filter öffnet
und den Feststoff z.B. auf eine Glasscheibe preßt.
Das oben liegende Filter wird mit Filterpapier abgetupft,
um ihm Flüssigkeit zu entziehen. Wenn der Hauptteil
der Flüssigkeit auf diese Weise entfernt ist, kann
das Filter von dem auf der Glasscheibe verbleibenden Feststoff
abgezogen werden.
Glas- und
Porzellanfritten:
Glas- und Porzellanfritten sind poröse Scheiben, die
durch Zusammenschmelzen (Sintern) von Glas- oder Porzellankugeln
hergestellt werden. Sie werden dann in Nutschen, Trichter,
Röhren u.ä. eingebaut.
Die Porenweiten sind genormt. Die Folgende Tabelle gibt
einen Überblick über die gebräuchlichen Porenweiten
bei Glasfritten, ihre Kennzeichnung und Anwendungsbereiche.
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Porosität
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Porenweite
(in Mikrometer)
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Anwendung
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0
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150-200
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Gröbste
Niederschläge
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1
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90-150
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Grobfiltration
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2
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40-90
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Praparative
Feinfiltration, Kristalline Niederschläge
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3
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15-40
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Analytische
Filtration mittelfeiner Niederschläge
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4
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9-15
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Analytische
Filtration sehr feiner Niederschläge, z.B. BaSO4
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5
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1,0-1,7
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Bakterienfiltration,
Sterilfiltration
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Bei
der Handhabung der Glasfritten in den Glasfiltertiegeln
(Glasfrittentiegeln) muß man beachten:
- daß
sie nur im Trockenschrank erhitzt werden, nie über
der offenen Flamme oder im Tiegelglühofen,
- daß
keine alkalischen Substanzen in ihnen erhitzt werden, -
daß die Sinterglasplatte nicht zerkratzt wird,
- daß
man sie nur mit Chemikalien reinigt und anschließend
gründlich mit Wasser spült,
- daß
Chronischwefelsäure sich zur Reinigung nicht eignet,
da die Sinterglasplatte Chromationen adsorbiert
Filtrationsmethoden: |
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Die
Filtration kann bei Normaldruck, mit Unterdruck
und mit Überdruck vorgenommen werden.
Die Filtration bei Normaldruck erfolgt normalerweise
an einem Filtriergestell. Bei analytischen Arbeiten
verwendet man Analysentrichter, deren Abflußrohr
eine Kapillare ist. Dadurch wird die Saugwirkung auf
die über dem Filter stehende Flüssigkeit
erhöht und die Filtration beschleunigt.
Mit
Unterdruck arbeitet man beim Absaugen über Glas-
oder Porzellannutschen, Glasfilternutschen und Glas-
oder Porzellanfiltertiegel. Das Filtergerät wird
auf eine Saugflasche mit Saugring aufgesetzt und die
Saugflasche an die Vakuumleitung angeschlossen. Während
die Filternutschen und -tiegel kein Filtermaterial
benötigen, da die in sie eingeschmolzenen Glas-
bzw. Porzellanfritten als Filter dienen, wird der
Siebboden der Glas- und Porzellannutschen mit Filterpapier
und eventuell mit einem Filterhilfsmittel bedeckt.
Nach Zugabe der zu filtrierenden Lösung fließt
das Lösemittel wegen des erzeugten Unterdrucks
schnell ab. Filterpapier und Filterkuchen werden vorsichtig
vom Nutschenboden gelöst. Bei Filternutschen
und -tiegeln muß der Filterkuchen mit einem
Spatel herausgekratzt werden.
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Filtrationen
unter Überdruck werden hauptsächlich
im Betrieb mit Drucknutschen und Fillerpressen durchgeführt.
Ziel ist dabei jeweils die Filtration großer
Flüssigkeitsmengen. Eine Filterpresse besteht
aus Filterzellen, die aus Filterrahmen und Filterplatte
gebildet und durch Filtertücher abgeschlossen
werden. Die zu filtrierende Flüssigkeit wird
in den Hohlraum des Filterrahmens gefüllt und
dann durch die Filtertücher in das Innere der
Filterplatten gepreßt, durch deren Bodenöffnung
sie abläuft. Nach Offnen der Filterpresse wird
der Filterkuchen aus dem Filterrahmen gelöst.
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