Tècniques de Separació: Centrifugació i Filtració

Teoria de la Centrifugació i Filtració

1. Teoria de la Centrifugació per a Separació de Líquids Immiscibles

Quan dos líquids immiscibles A (més dens) i B (més lleuger) se situen en una cambra cilíndrica que gira al voltant del seu eix, el líquid A sedimentarà formant un anell junt a la paret de la cambra. Per la seva part, el líquid B serà desplaçat cap al centre formant un segon anell intern, concèntric amb l'anterior. S'anomena zona neutra a la interfase entre ambdós anells.

2. Teoria de la Sedimentació Centrífuga per a Separacions Sòlid-Líquid

Una partícula de diàmetre i densitat sedimenta en el si d'un fluid de densitat per acció de la força centrífuga. La partícula assolirà una velocitat terminal: és la velocitat amb la qual sedimenta la partícula, que augmenta en distanciar-se de l'eix de gir. El temps de residència de la suspensió ha de ser suficient per a permetre la seva sedimentació abans d'arribar al corrent de sortida. És el quocient entre el volum i el cabal volumètric de la suspensió.

Centrifugadora Tubular

Consisteix en un rotor cilíndric, d'elevada relació longitud/diàmetre, que gira a l'interior d'una carcassa troncocònica. Depenent de la seva capacitat, l'alçada del cilindre pot variar entre 25 i 75 cm i el seu diàmetre entre 4 i 10 cm. La velocitat de gir del rotor varia entre 15.000 rpm i 50.000 rpm. Aquest tipus de centrífugues són molt eficaces per a la separació de líquids immiscibles.

Tipus de Filtres

• Filtres de torta: Separen grans quantitats de sòlids en forma d'una torta de cristalls o un llot.
• Filtres clarificadors: Aquests filtres retiren petites quantitats de sòlids per a produir un gas net o un líquid transparent.
• Filtres de flux transversal: En aquest tipus de filtre, la suspensió d'alimentació flueix sota pressió a velocitats lleugerament altes travessant el medi filtrant.
• Filtres de pressió: La suspensió s'alimenta a pressió superior a l'atmosfèrica mitjançant una bomba impulsora en un interval de pressions més ampli que en el cas dels filtres de buit.
• Filtre Nutxa: El filtre de plat consisteix en un reactor cilíndric en el qual la filtració té lloc sobre la tela o paper en el fons del dipòsit. La seva superfície actua com a medi filtrant i és practicable per poder retirar els sòlids filtrats.
• Filtres premsa: Consisteix en una sèrie alternada de marcs i plaques, entre els quals se situa el material filtrant, units mitjançant una premsa. Les plaques, com els marcs, disposen de perforacions en els angles superiors i inferiors que, en unir-se, formen conductes per a l'entrada de suspensió i sortida de filtrat, respectivament, quedant el sòlid a l'interior dels marcs. Quan el cabal del líquid clarificat disminueix del valor prefixat, es talla l'alimentació, es produeix el rentat de la torta i després es descarrega.
• Filtres de plaques horitzontals: Consisteixen en una sèrie de plaques perforades apilades, que suporten el material filtrant, situades a l'interior d'una carcassa cilíndrica. El filtrat es recull mitjançant un col·lector anular; la descàrrega es fa de forma manual obrint la carcassa i retirant les plaques. Tenen una capacitat de retenció de sòlids menor que el filtre premsa.

Assaig de Difusió i Cabal

• Assaig de difusió: S'utilitza per a sistemes de filtració de gran volum. S'introdueix el líquid en el filtre i a continuació s'incrementa la pressió d'aire fins a assolir un 80% del punt de bombolla. Es manté uns minuts la pressió i es mesura després el cabal d'aire desplaçat a la sortida del filtre.
• Cabal: Proporciona una mesura de la porositat i la grandària del porus es determina a partir del temps que inverteix un volum determinat de líquid en travessar el filtre.