本實用新型涉及一種新型過濾分離器，特別涉及一種用于固體的過濾分離裝置。

背景技術(shù)：

過濾是一大類單元操作的總稱。通過特殊裝置將流體提純凈化的過程，過濾的方式很多，使用的物系也很廣泛，固-液、固-氣、大顆粒、小顆粒都很常見。

過濾是在推動力或者其他外力作用下懸浮液(或含固體顆粒發(fā)熱氣體)中的液體(或氣體)透過介質(zhì)，固體顆粒及其他物質(zhì)被過濾介質(zhì)截留，從而使固體及其他物質(zhì)與液體(或氣體)分離的操作。

抽濾就是減壓過濾。利用抽氣泵使抽濾瓶中的壓強(qiáng)降低,達(dá)到固液分離的目的。常見的裝置有真空泵、布氏漏斗、抽濾瓶、膠管、濾紙(濾布或濾膜)等。常見的方式是利用真空泵使抽濾瓶中氣壓降低，待分離液體依次通過濾紙和布氏漏斗，由于重力作用進(jìn)入抽濾瓶中，固體留在濾紙上。

但這種傳統(tǒng)方式存在缺點(diǎn)。由于重力作用，待分離液體會沿濾紙與布氏漏斗縫隙進(jìn)入抽濾瓶，導(dǎo)致漏濾現(xiàn)象，污染濾液。并且濾渣易堵塞濾紙，導(dǎo)致后續(xù)抽濾不順利，甚至阻礙后續(xù)抽濾。如果過濾加熱后的液體，濾液落入抽濾瓶時容易凝固，給濾液的取出造成麻煩。這些都會影響抽濾效率和結(jié)果。

基于此，在實驗室進(jìn)行抽濾時，為了一定程度上彌補(bǔ)布氏漏斗的不足，現(xiàn)有技術(shù)公開了一種倒置式過濾裝置，例如CN201220017405(CN202538506U)公開的過濾器通過浮力漂 浮在固液混合物的上表面，沉淀物在重力作用下，逐漸沉到固液混合物下層，這使得固液混合物的上層成為沉淀物含量很少的清液。在過濾過程中，過濾器在真空作用下把清液通過濾布從固液混合物的上表面抽出。由于過濾的大部分時間是在過濾清液，這使得沉淀物堵塞濾布造成過濾困難的問題大為緩解，從而一定程度上提高了過濾的效率，如附圖1所示。

但是上述倒置式過濾裝置上仍有如下缺點(diǎn)：

1、濾液經(jīng)過的距離較長，非常容易被膠管污染，為后續(xù)實驗造成不必要的麻煩；

2、當(dāng)抽濾的液體較少時，濾液大多留在了膠管中，抽濾瓶中的濾液很少，極大地降低了抽濾的效率，說明此過濾器并不適合少量固液混合物的分離；

3、當(dāng)濾液中含有溶解度隨溫度下降而下降的溶質(zhì)時，過濾應(yīng)在高溫下進(jìn)行。在倒置式過濾裝置中，濾液須經(jīng)過長距離的導(dǎo)管才能進(jìn)入貯液器中，在這一過程，濾液很容易因溫度下降造成溶質(zhì)在過濾器中析出。這不僅會造成過濾導(dǎo)管堵塞使過濾困難，而且會因溶質(zhì)的析出，達(dá)不到過濾分離的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實用新型提供一種新型過濾分離器，能夠避免濾液被污染以及在管道中滯留、損失的問題，也滿足了對少量固液混合物進(jìn)行分離的要求，并且能夠有效利用余熱對濾液保溫，從而避免因溫度下降造成溶質(zhì)析出等問題；另外，在抽濾過程中固體和液體反向運(yùn)動，進(jìn)而達(dá)到將下方的固體沉淀物和上方的液體分離開的目的。

為此，本實用新型提供一種新型過濾分離器，該分離器為帶有密封塞的圓筒體，包括位于圓筒體底部的抽濾器和貫穿密 封塞的管路，所述抽濾器包括漏斗和過濾介質(zhì)。

根據(jù)本實用新型，所述漏斗倒置或漏斗的出口向上，其向上的出口可以是垂直向上的，也可以是具有一定傾斜角度，例如豎直方向上傾斜0～180°，優(yōu)選30～135°，更優(yōu)選45～120°，還優(yōu)選傾斜60～100°，例如偏向水平，即傾斜90°。

根據(jù)本實用新型，所述過濾介質(zhì)是抽濾操作中用以攔截流體所含固體顆粒并具有支撐作用的各種多孔性材料。常用的過濾介質(zhì)有以下幾類：

①編織材料，由天然或合成纖維、金屬絲等編織而成的濾布和濾網(wǎng)，是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的過濾介質(zhì)。此類材料價格便宜，清洗和更換方便,可截留的最小粒徑為5～65μm。用聚酰胺、聚酯或聚丙烯等纖維制成的單縷濾網(wǎng)，質(zhì)地均勻、耐腐蝕、耐疲勞，正在逐步取代其他織物濾布；

②多孔性固體，包括素瓷、燒結(jié)金屬或玻璃，或由塑料細(xì)粉粘結(jié)而成的多孔性塑料管等。此類材料可截留的最小粒徑為1～3μm，常用于處理含有少量微小顆粒的懸浮液；

③堆積介質(zhì)，如砂、礫石、木炭和硅藻土等顆粒狀物料，或玻璃棉等非編織纖維的堆積層。一般用于處理固體含量很少的懸浮液，如城市給水和待凈化的糖液等。

此外，工業(yè)濾紙也可與上述過濾介質(zhì)合用，以攔截懸浮液中少量微細(xì)顆粒。近年來，高分子多孔膜的制造與應(yīng)用有很大發(fā)展，應(yīng)用于更微小的顆粒的過濾，以獲得高度澄清的液體。適用于濾去0.1～1μm顆粒的膜稱為微孔濾膜；適用于濾去0.01～0.1μm顆粒的膜稱為超濾膜。微孔濾膜和超濾膜廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和生物化學(xué)等工業(yè)。

本實用新型優(yōu)選使用的過濾介質(zhì)有濾紙、濾布、濾芯或濾膜。

根據(jù)本實用新型，所述過濾介質(zhì)與上述倒置漏斗的連接方式可以是粘接，即通過粘合劑等粘性物質(zhì)將過濾介質(zhì)粘在漏斗表面，優(yōu)選使過濾介質(zhì)四周牢固粘在漏斗邊緣處，或者也可以采用捆扎等方式，將濾紙或濾布等過濾介質(zhì)包覆漏斗頭部并捆扎固定，使漏斗倒置時過濾介質(zhì)不脫落。

在本實用新型優(yōu)選的實施方式中，還可以為抽濾器設(shè)置浮漂，所述浮漂是其本身以及與安放在一起的抽濾器都可以漂浮于液面上的物體。在浮漂作用下，抽濾器可以漂浮于液面，并使抽濾器出口向上的漏斗與過濾介質(zhì)如濾紙、濾布、濾芯或濾膜的接觸界面外緣高于待分離的固液混合物液面，因此可以有效避免漏濾現(xiàn)象。在此，漏濾是指沉淀物從漏斗與濾紙、濾布、濾芯或濾膜等過濾介質(zhì)的接觸界面外緣的縫隙漏過，造成固體沉淀漏入濾液。

根據(jù)本實用新型，所述管路貫穿過濾器圓筒體的密封塞，使得過濾分離器與大氣相通，通過該管路與真空泵或真空系統(tǒng)連接即可實現(xiàn)對過濾分離器進(jìn)行抽真空。

本實用新型所述管路可以是使空氣順暢流通的任何管狀物，但優(yōu)選采用玻璃管。

根據(jù)本實用新型優(yōu)選的實施方式，所述管路在空間上與上述倒置漏斗的出口端不接觸，從而避免液體直接進(jìn)入管路中。

本實用新型所述的密封塞位于圓筒體頂部，可以單獨(dú)地覆蓋圓筒體頂部，達(dá)到密封，例如整體塞覆蓋在圓筒體頂部，也可以與圓筒體頂部其余部分一起進(jìn)行密封，例如圓筒體頂部與豎直的外壁一起成型，只留有直徑介于1厘米-1分米，優(yōu)選3厘米-8厘米，更優(yōu)選4厘米-6厘米的塞孔，用于容納帶有上述管路的密封塞。

本實用新型的過濾分離器的使用方法如下：

將上述新型過濾分離器置于待分離固液混合物中，由于自身漂浮或任選設(shè)置的浮漂的作用，該新型分離器將平穩(wěn)的浮于液面。管路直接連接真空泵。當(dāng)開啟真空泵后，濾液將由倒置漏斗的出口端流入過濾器中，固體將由于重力作用沉至容器底部，最終實現(xiàn)固液分離。

而現(xiàn)有技術(shù)(例如CN201220017405)公開的抽真空裝置一般包括導(dǎo)管、儲液罐和真空系統(tǒng)，儲液罐位于真空系統(tǒng)之前，除了兩個導(dǎo)管外是封閉的，一個導(dǎo)管與真空系統(tǒng)連接，另一個導(dǎo)管與抽濾器的漏斗向上的出口連接。并且導(dǎo)管與漏斗出口的直接連接或間接連接，而直接連接時，要用有彈性的導(dǎo)管與口徑匹配的漏斗出口直接連接，間接連接時則利用常規(guī)抽氣瓶的抽氣嘴、玻璃管、橡膠管、塑料管、膠塞、玻璃接頭等連接部件進(jìn)行連接。為便于抽濾，其漏斗出口的斜面朝向抽氣瓶的抽氣嘴。

根據(jù)本實用新型的抽濾裝置具有多種用途，可以用于多種固液混合物的過濾分離，這些固液混合物既可以是物理混合形成的懸濁液，也可以是化學(xué)反應(yīng)形成的固液混合液，如反應(yīng)過程中生成沉淀形式的反應(yīng)物或副產(chǎn)物，還可以是工業(yè)生產(chǎn)或環(huán)境治理過程中生成的固液混合物。

以下非限定性地列舉用本實用新型過濾分離器的幾項應(yīng)用。

1、過濾碳酸鈣和硫酸銅混合物：由碳酸鈣、硫酸銅和去離子水形成固液混合物，將過濾器放入其中，上端連接真空泵并開啟后，濾液從彎頭形式的漏斗出口流出，最后將濾液從過濾器中倒出，與沉淀的固體實現(xiàn)分離。

2、抽濾聚乙二醇水溶液：將聚乙二醇熔化成溶液后加入水，制成聚乙二醇水溶液，放入恒溫水浴中時，將過濾器放入 其中，上端連接真空泵，待過濾液體依舊在水浴中恒溫，將液體沒過過濾器底端，開啟真空泵，有粘稠液體從出口流出，當(dāng)濾液接近出口下端時，停止抽濾，即可將固液進(jìn)行分離。

3、從混合物中過濾硝酸鉀：用約65度的去離子水加入硝酸鉀，攪拌至基本溶解后，加入碳酸鈣，形成碳酸鈣與硝酸鉀的混合溶液，將其放入恒溫水槽里，將過濾器放入其中，上端連接真空泵并開啟后，濾液從出口流出，抽濾結(jié)束后，關(guān)閉真空泵并取出過濾器。此時過濾器中并沒有晶體形成，將液體倒出，靜置至室溫，當(dāng)溫度降至室溫，出現(xiàn)了大量晶體，實現(xiàn)濾液的回收。

根據(jù)本實用新型，為了固液分離更加有效，優(yōu)選在運(yùn)行真空系統(tǒng)進(jìn)行分離之前，使固液混合物充分靜置，從而使固體物質(zhì)盡可能沉淀在底部。

根據(jù)本實用新型，運(yùn)行一段時間后，若過濾介質(zhì)被少量抽吸上來的沉淀堵塞，則可將漏斗取出，將過濾介質(zhì)表面上的沉淀物清洗除凈，則可繼續(xù)使用。

根據(jù)本實用新型，為了提高固液分離效果，在抽濾的后期，用一定量液體與固體重新攪拌混合，充分靜置后，繼續(xù)抽濾。

根據(jù)本實用新型，若抽濾后的固體需要洗滌時，可將少量溶劑灑到固體上，靜置片刻，再將其抽干，并進(jìn)行其他方式的干燥處理，如進(jìn)一步烘干或用干燥劑吸濕。

根據(jù)本實用新型，儲液罐中的液體可用于上述固體物質(zhì)的重新混合抽吸或洗滌。如果長時間抽濾后，儲液罐中存在少量固體物質(zhì)，則可將其倒回固液混合液中重新抽吸加以分離。

本實用新型提供的新型過濾分離器能夠有效實現(xiàn)固液分離，并表現(xiàn)出以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實用新型過濾器的管路(或?qū)Ч?，?yōu)選為玻璃管) 比較短，且濾液在過濾過程中并不經(jīng)過膠管，從而解決了濾液被膠管污染的問題；

(2)由于管路(或?qū)Ч?比較短，濾液在管道中滯留、損失的問題亦得以解決，這使過濾器滿足實驗室中，對少量固液混合物進(jìn)行分離的要求；

(3)在過濾操作中，濾液貯存在過濾器中，且過濾器懸浮在固液混合物中，這樣可以利用熱的固液混合物的余熱對濾液保溫，從而避免因溫度下降，造成濾液中隨溫度下降而溶解度降低的溶質(zhì)在過濾過程中析出；

(4)此外，固體和液體的走向不同，液體從上面被真空抽走，而固體受重力作用大部分依然留在容器中，由于固體、液體走向不同，因而大大減輕了因沉淀物堵塞過濾介質(zhì)如濾紙、濾布、濾芯或濾膜而造成過濾效率下降問題；

(5)在對沉淀進(jìn)行過濾、洗滌過程中，不存在把沉淀物質(zhì)從原始容器轉(zhuǎn)移到漏斗中，再從漏斗中轉(zhuǎn)移出來的過程。從而減少沉淀因轉(zhuǎn)移而造成的固體物質(zhì)損失，而且操作過程省時、省力；

(6)即使過濾介質(zhì)被沉淀堵塞，但可簡單地予以清理，比如將漏斗取出，將濾紙、濾布、濾芯或濾膜等過濾介質(zhì)表面上的沉淀物清洗干凈，或者更換過濾介質(zhì)，則可繼續(xù)使用；

(7)抽濾器可漂浮在液面上，抽濾過程中隨著液面的降低而自動下降。使整個操作過程可以自動完成。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的抽濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：

1-倒置抽濾器出口，2-膠管，3-抽濾瓶，4-濾液，5-濾液，6-固液混合物，7-沉淀物；

圖2是根據(jù)本實用新型一種實施方式的過濾分離器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：

1-倒置處理器出口，2-管道，3-密封塞，4-容器，5-固液混合物

具體實施方式

下面結(jié)合附圖通過具體實施方式對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些描述變得更為清楚、明確。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的抽濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：1為倒置抽濾器出口，2為膠管，3為抽濾瓶，4和5為濾液，6為固液混合物，7為沉淀物。

圖2是根據(jù)本實用新型一種實施方式的過濾分離器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，倒置處理器出口1為彎頭形式，管道2貫穿密封塞3與大氣或真空泵相通。當(dāng)將該過濾分離器置于待分離固液混合物5中時，管路2直接連接真空泵并開啟后，濾液將由倒置漏斗的出口1流入過濾器中，固體將由于重力作用沉至容器4底部，最終實現(xiàn)固液分離。

實施例1：用本實用新型過濾分離器過濾碳酸鈣和硫酸銅混合物的方法。

碳酸鈣 40克

硫酸銅 10克

去離子水 100克

以上形成的固液混合物，由于上層含有少量固體顆粒，液體呈現(xiàn)乳光現(xiàn)象。將本實用新型的新型過濾器放入其中，上端 連接真空泵，開啟真空泵后，藍(lán)色濾液從彎頭中順利流出。完成后，拔掉真空泵的膠管，關(guān)閉真空泵，取出過濾器。濾液可以輕易從過濾器中倒出，從而實現(xiàn)固液分離。

上述實驗結(jié)果表明，本項實用新型的新型過濾器繼承了我們先期工作中實用新型的倒置式虹吸過濾器的優(yōu)點(diǎn)，在過濾過程的大部分時間時，過濾的固液混合物的清液，這使得過濾效率得到很大提高。在過濾過程中濾液未經(jīng)過膠管，從而避免濾液被污染。在實驗中，因液混合物的體積在100ml左右，絕大部分濾液得以回收，這說明該裝置適合對小體積固液混合物的分離操作。

實施例2：用本實用新型過濾分離器抽濾80％聚乙二醇水溶液的方法。

聚乙二醇 80％

去離子水 20％

將聚乙二醇熔化成溶液后加入水，制成80％的聚乙二醇水溶液。常溫下為固體，無法過濾。當(dāng)此溶液放入約45度的恒溫水浴中時，結(jié)晶情況最適宜抽濾。將本實用新型的新型過濾器放入其中，上端連接真空泵，待過濾液體依舊在水浴中恒溫，避免抽濾過程中凝固。將液體沒過過濾器底端，開啟真空泵。有粘稠液體從管口流出。當(dāng)濾液接近管口下端時，停止抽濾，將過濾器取出，從而實現(xiàn)固液分離。

實施例3：用本實用新型過濾分離器過濾硝酸鉀的方法

用約65度的去離子水300克，加入約200克硝酸鉀，攪拌至基本溶解后，加入約100克碳酸鈣，形成碳酸鈣與硝酸鉀的混合溶液，以下是使用本實用新型的過濾器過濾出硝酸鉀溶液：

將配制好的待過濾液體放入恒溫65度的恒溫水槽里，將新型過濾器放入其中，上端連接真空泵。開啟真空泵后，濾液順 利地從管口流出，抽濾過程約為10秒。抽濾結(jié)束后，關(guān)閉真空泵，取出新型過濾器。此時過濾器中并沒有晶體形成，將液體倒入燒杯中，靜置至室溫。當(dāng)溫度降至室溫，燒杯底部出現(xiàn)了大量晶體，基本實現(xiàn)了濾液的回收，在抽濾過程中極大的避免了浪費(fèi)。

對比例1：用傳統(tǒng)布氏漏斗過濾硝酸鉀的方法：

如實施例3配制碳酸鈣與硝酸鉀的混合溶液，以下是使用傳統(tǒng)布氏漏斗過濾出硝酸鉀溶液：

將布氏漏斗中鋪上濾紙，放于抽濾瓶上，抽濾瓶連接真空泵。開啟真空泵后，將待過濾液體倒入布氏漏斗中。過濾結(jié)束，拔掉真空泵的膠管后，抽濾瓶中已經(jīng)出現(xiàn)了大量晶體，瓶壁也有少量晶體附著。在布氏漏斗中的濾紙中，也留下了少量晶體。可見，由于溶液溫度(約65度)和室溫(約13度)較大的溫度差，致使硝酸鉀溶液在過濾過程中就已經(jīng)形成結(jié)晶，沉淀在濾紙和抽濾瓶中，造成了濾液的浪費(fèi)，使過濾效率大大下降。

通過實施例3和對比例1，可以證明，本實用新型的過濾器能夠在恒溫條件下過濾對溫度敏感的液體，實現(xiàn)固液分離的目的，而且收到很好的效果。

以上通過優(yōu)選的具體實施方式對本實用新型進(jìn)行了范例性說明。不過需要聲明的是，這些具體實施方式僅是對本實用新型的闡述性解釋，并不對本實用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成任何限制，在不超出本實用新型精神和保護(hù)范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型技術(shù)內(nèi)容及其實施方式進(jìn)行各種改進(jìn)、等價替換或修飾，這些均落入本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。