Dekanteringsteknikk og dens nytteverdi: blandinger, typer og praktiske anvendelser

La dekantering I følge ordbøker er det dekantering, men fra et kjemisk perspektiv kan det sies at det er en teknikk som brukes til å skille en heterogen blanding, det er bare to typer substansforhold som kan skilles.

Denne prosessen bør ikke forveksles med gravitasjonsseparasjon (eller sedimentasjon), som representerer separasjon av materie i vann, slik som organisk materiale, sand og annet. Dekantering er en svært viktig teknikk som brukes til behandle avløpsvann, og dermed kunne rengjøre dem for gjenbruk.

I praksis med denne prosessen kan to typer separasjon, eller dekantering ved effekt, observeres, siden komponentene kan separeres. fortynnede faste stoffer i væskerog to væsker hvis tetthet ikke tillater at de blandes; for dette er det nødvendig å ty til to forskjellige teknikker for hver av dem.

For å utvinne noen komponenter fra andre flytende stoffer, er det nødvendig å la gravitasjon være et nyttig punkt, slik at rester eller overflødig av disse legger seg i bunnen av beholderen, og dermed kan fjerne dem.

Hva er dekantering?

Det er kjent som dekantering en fysisk teknikk som har som formål å separere heterogene blandinger, som er en kombinasjon av to stoffer som har forskjellige faser, der faste stoffer i væsker, eller disse samme så lenge de er tettere enn de andre væskene, som på grunn av disse egenskapene må være på toppen av en gitt blanding.

I hovedsak innebærer dekantering Overfør forsiktig den øverste væsken til en annen beholder, og la de tyngre faste stoffene eller væskene bli igjen. Denne metoden er utelukkende avhengig av tyngdekraftens virkning og i tetthetsforskjellene mellom komponentene i blandingen, slik at den ikke krever ekstra energi eller komplekst utstyr.

Denne metoden brukes til å behandle avløpsvann fordi den kan utvinne alle typer forurensende stoff eller avfall som kan finnes i forbindelsen, og dermed oppnå rense vann slik at den igjen er optimal for menneskelig konsum, eller i det minste mye mindre forurensende for miljøet.

Det er veldig vanlig å assosiere eller forveksle dekantering med... sedimentasjon eller gravitasjonsseparasjonnoe som er en vanlig feil. Å forveksle de to prosessene er en betydelig feil: gravitasjonsseparasjon refererer vanligvis til den enkle sedimenteringen av partikler i vann – for eksempel sand, organisk materiale eller sediment – mens dekantering også involverer kontrollert ekstraksjon av én fase i forhold til den andre (for eksempel ved hjelp av en skilletrakt eller en ventil), en nøkkelprosess i laboratorie- og industrielle applikasjoner.

I industrielle og laboratoriemessige sammenhenger regnes dekantering som en lavkostnadsmetodeDen er svært allsidig og enkel å bruke, og er avgjørende innen kjemi, biologi, vannbehandling, legemiddelindustrien, næringsmiddelindustrien og mange andre sektorer der det er nødvendig. faseseparasjon effektivt.

Hva er en heterogen blanding?

For å bedre forstå hvordan denne prosessen fungerer, er det nødvendig å forstå hva en heterogen blandingsiden det er disse typene blandinger som kan separeres ved hjelp av denne metoden.

I motsetning til homogene blandingerDisse blandingene, der stoffene ikke kan sees med det blotte øye, er kjent for sin mangel på ensartethet. Dette er fordi de er sammensatt av to eller flere stoffer som fysisk ikke har de samme egenskapene, eller er i helt forskjellige tilstander, som igjen er ujevnt fordelt. Disse blandingene er lettere å separere i komponentene sine, og disse komponentene er... suspensjoner o grove blandingeravhengig av stoffets proporsjoner og størrelse.

Las grove blandinger Dette er alle de der partiklene er synlige for det blotte øye, for eksempel betong eller noen typer salat, mens suspensjoner Forskjellen ligger i at partiklene har evnen til å legge seg over tid, slik som talkum i vann, eller talkum i olje, eller noen medisiner. De fleste av disse forbindelsene har en beskrivelse med indikasjoner for bruken. Rist produktet før du åpner detnettopp fordi partiklene har lagt seg.

Innenfor heterogene blandinger er dekantering spesielt nyttig når det er en tydelig grense mellom fasene, slik det forekommer i ikke-blandbare væske-væske-systemer eller i væske-faststoff-systemer der det faste stoffet er tydelig avsatt på bunnen av beholderen.

Typer dekantering

Dekantering kjennetegnes ved separasjon av heterogene blandinger, som i motsetning til homogene blandinger ikke inneholder stoffer med løsemiddel- og løsemiddelegenskaper i likevekt. I stedet består de av to fysisk forskjellige stoffer hvis kombinasjon lett kan observeres. Følgende teknikker kan anvendes på disse blandingene: to forskjellige typer dekanteringsom varierer avhengig av hvilke stoffer som skilles, blant disse er følgende.

Væske-væske

I denne typen prosedyre er to atskilt ikke-blandbare væskerDette betyr at de ikke kan blandes. Et klassisk eksempel på dette er olje og vann, ettersom de har helt forskjellige tettheter, og oljen, som er mindre tett, vil alltid flyte oppå vannet, som har en høyere tetthet. For å utføre denne typen prosess i kjemiske laboratorier brukes en [mangler informasjon - sannsynligvis en spesifikk metode eller teknikk]. bromtrakt, som er blitt døpt som skilletrakt, eller av separasjon, av åpenbare grunner.

I kjemi brukes denne typen dekantering til å utføre væske-væske-ekstraksjonDet vil si overføring av en oppløst forbindelse fra ett løsningsmiddel til et annet som det første ikke blandes med. Dette muliggjør isolering, rensing eller konsentrering av stoffer som er tilstede i små mengder, både i forskningslaboratorier og i industrielle prosesser.

Fast-væske

For denne typen dekantering kreves det en fast materialeav et stoff i den flytende fasen, der det avsettes. Denne typen er den vanligste fordi de fleste heterogene blandinger lages med disse to stoffene.

Hvis en væske inneholder suspenderte faste partiklerDet observeres at partikler synker til bunnen eller flyter til overflaten, på grunn av tyngdekraftens virkning og Arkimedes' prinsipp, avhenger deres tetthet og størrelse. Normalt forblir væsken på toppen; dette kalles sedimentet. supernatantog fast materie, kalt innskudd Sedimentet faller til bunnen. Dekantering gjør det mulig å fjerne supernatanten, eller i andre tilfeller åpne en nedre ventil for å tømme sedimentet.

Denne typen dekantering brukes hovedsakelig til kloakkrensingFjerning av sand, slam, organisk materiale og annet avfall. Det brukes også i drikkevareklaring, utvinning av vegetabilsk olje og vin- og eddikproduksjon, der den klare væsken må skilles fra de sedimenterte faste stoffene.

For å forstå hvordan en av disse prosedyrene utføres, kan vi bruke den tidligere beskrevne blandingen av vann og olje som et eksempel. Disse blandingene skilles ved hjelp av en skilletrakt. Vannet, som er tettere, vil alltid være under oljen, som ekstraheres ved å åpne en kran for å tillate kontrollert frigjøring. Det finnes imidlertid mer rudimentære og mindre forsiktige måter å utføre denne prosessen på, for eksempel ved å bruke en enkel beholderen som forsiktig vippes for å helle den øvre fasen.

Generell dekanteringsprosedyre

For å begynne å utføre en av disse prosedyrene, er det nødvendig å la fast stoff separerer praktisk talt av seg selvDette skjer fordi tyngdekraften gjør jobben sin og får den til å legge seg på bunnen av beholderen. Denne prosessen er kjent som grunnleggende oppløsning av urenheter og forbindelser, hvis egenskaper er å ha større masse i et bestemt stoff.

Når det gjelder væske-væske-blandinger, får blandingen stå til de dannes tydelig differensierte lagSettingstiden avhenger av forskjellen i tetthet, væskenes viskositet og tilstedeværelsen eller fraværet av emulsjoner, som er finere blandinger der dråpene av den ene væsken er dispergert i den andre og gjør separasjon vanskelig.

I mange vannbehandlingsprosesser tilsettes de på forhånd koagulanter og flokkulanter (som jernklorid, aluminiumpolyklorider, syntetiske polymerer eller pulverisert aktivt kull) for å fremme agglomerering av suspenderte partikler. Disse produktene øker størrelsen og vekten på flokkene, og dermed akselererer sedimenteringsprosessen og oppnår en mer effektiv avklaring av vannet.

Bruk av avanserte fasiliteter mikro-sand-sedimenteringstankerhvor flokkene fester seg til svært fine sandpartikler, øker i vekt og setter seg raskere. Det sedimenterte vannet samles opp fra toppen av tanken og passerer gjennom skråstilte lamellmoduler som forbedrer separasjonen av de lettere partiklene. Det konsentrerte slammet pumpes kontinuerlig fra bunnen til spesifikke behandlingsenheter.

Hastigheten som partiklene faller med er proporsjonal med deres diameter og dens volumetrisk masseDerfor legger store, tette partikler seg raskere enn små, lette. Dette prinsippet tas i betraktning ved utforming av industrielle sedimenteringstanker, der retensjonstid, tankhøyde og strømningshastighet justeres.

Skilletrakten i laboratoriet

Et av hovedverktøyene som brukes i denne prosessen i laboratoriemiljøet er skilletraktOgså kjent som en skilletrakt eller dekanteringskule, er det viktig å forstå dens riktige funksjon for å separere ikke-blandbare væsker på en sikker og nøyaktig måte.

Hvordan ser en skilletrakt ut? Design og materialer

Skilletrakten har vanligvis en form konisk eller pæreformet (pæreformet), med en nedre ende som ender i en nøkkel eller et trykk, og en øvre ende med en propp.

Hovedkomponenter fra skilletrakten:

Traktkroppbeholder der væskene som skal separeres plasseres.
stoppekran: lar væskestrømmen åpnes eller lukkes på en kontrollert måte, noe som forenkler oppsamlingen av hver fase separat.
Topplokkforsegler trakten under omrøring av blandingen, og forhindrer lekkasjer og sprut.

Vanlige materialer fra skilletrakten:

BorsilikatglassSvært motstandsdyktig mot kjemiske reaksjoner og temperaturendringer, ideell for det meste laboratoriearbeid.
plast (polypropylen eller teflon): lettere og mer slagfast, egnet for stoffer som kan angripe glass eller for arbeid der større mekanisk sikkerhet er ønsket.

Vanlige varianter fra trakten:

Annerledes evnerfra noen få milliliter til flere liter, tilpasset arbeidsskalaen.
Modeller med nøkler glass til teflon, i henhold til kjemisk kompatibilitet og rengjørings- og vedlikeholdspreferanser.

Hvordan bruker du skilletrakten?

Dette er et av hovedverktøyene som brukes i denne dekanteringsprosessen, så det er ekstremt viktig å vite at den fungerer riktig, slik at når det er mulig å bruke den, er trinnene kjent.

For å starte må du hell væsken inne i trakten, men før du begynner å fylle den med dette stoffet, er det nødvendig å legge merke til om Kranen nedenfor er stengt.for å forhindre uønskede lekkasjer som kan endre blandingen.
Så skal trakten stå igjen. Hviler i en viss tid, slik at de tilstedeværende væskene kan skilles fullstendig fra hverandre og danne veldefinerte lag.
Hvis det er nødvendig å forbedre separasjonen, kan det gjøres rist forsiktig trakten, først lukke proppen og holde den godt fast. Under risting anbefales det å slippe ut trakten med jevne mellomrom. indre trykk ved å åpne kranen litt med trakten snudd opp ned, spesielt hvis det er flyktige løsemidler som genererer gasser.
For å begynne å tømme tettere væskeDet er nødvendig å plassere et begerglass i bunnen av den slik at den ikke søler.
Følgende trinn tas Åpne kranen sakte Lukk den nøyaktig når tilstedeværelsen av den tettere væsken ikke lenger kan oppdages, slik at den øvre fasen ikke begynner å komme ut.
Til slutt må du fortsette med å fjerne væske med lavere tetthetDet anbefales å gjøre dette ovenfra, fjerne korken og helle forsiktig, fordi det er svært sannsynlig at det vil være rester av det andre stoffet inne i kranen, som kan forurense den.

Riktig bruk av skilletrakten gir flere fordeler i laboratoriet: den tillater en kontrollert separasjonDet reduserer produkttap, minimerer risikoen for søl og forenkler håndteringen av komplekse blandinger, spesielt i prosesser med væske-væske-ekstraksjon.

Anvendelser og nytteverdi av dekantering

Dekanteringsteknikken har en veldig bred nytteverdi Det brukes i laboratorier, industrielle prosesser og i hverdagen. Enkelheten, lave kostnadene og effektiviteten gjør det til et viktig verktøy for å separere blandinger i en rekke sammenhenger.

I kjemi-, biologi- og medisinlaboratorier

I vitenskapslaboratorier brukes dekantering til å forberede prøverDen fjerner urenheter, endrer løsemidler og konsentrerer løsninger. Den er nøkkelen til:

organisk kjemiseparasjon av reaksjonsprodukter ved bruk av ikke-blandbare løsningsmidler, vasking av løsninger for å fjerne biprodukter som er løselige i vann eller organiske løsningsmidler, og rensing av forbindelser.
LegemiddelindustrienRensing av aktive ingredienser, eliminering av gjenværende løsemidler og faseseparasjon i syntese- og formuleringsstadier.
Bioteknologi og biologiseparasjon av vandige og organiske faser i ekstraksjonsprosesser av metabolitterenzymer eller proteiner, som bidrar til effektiv utvinning av bioteknologiske produkter med høy verdi.

I behandling og rensing av vann

Innen miljøfeltet og i renseanlegg regnes sedimentering som et grunnleggende trinn. Det brukes til:

AvløpsrensingAvløpsvann inneholder organisk materiale, sand, fett og andre suspenderte faste stoffer. Ved hjelp av sedimenteringstanker får de tettere partiklene synke til bunnen, mens det klarnede vannet deretter sendes til videre filtrering eller desinfeksjonstrinn.
VannrensingI produksjonen av drikkevann brukes koagulasjons- og flokkuleringstrinn etterfulgt av sedimentering. Dette fjerner leire, silt og andre fine partikler, reduserer turbiditet og forbedrer vannkvaliteten før filtrering og desinfeksjon.
ForurensningskontrollI overvåkingen av forurensede elver, innsjøer og jordtyper, tillater sedimentering separasjon av sedimenter av vannet for å analysere dem separat eller for å redusere forurensningsbelastningen før vannet returneres til miljøet.

I næringsmiddel- og drikkevareindustrien

I næringsmiddel- og drikkevareforedling bidrar dekantering til å forbedre sensorisk kvalitet og produktsikkerhet. Noen relevante eksempler er:

Å få tak i naturlige oljerFett er ikke løselig i vann, så under ekstraksjon av vegetabilske oljer (som olivenolje, solsikkeolje eller palmeolje) brukes dekantering for å separere oljen fra vannet og faste rester av fruktkjøttet eller frøene. Etter maling og omrøring får blandingen sette seg slik at fasene skiller seg, og den mindre tette oljen fjernes.
Dekantering av vinVin inneholder suspenderte stoffer fra gjæring og selve druene. Over tid legger disse sedimentene seg på bunnen av beholderen eller flasken. Dekantering brukes til å... separer den klare væsken av fysisk avfall, og i mange tilfeller for å forbedre oksygenering og utvikling av aromaer før servering.
EddikproduksjonVed raffinering av eddik av vegetabilsk opprinnelse brukes dekantering for å skille den fra tyngre oljer eller andre flytende faser, og dermed oppnå et klarere og mer stabilt produkt.

I energi- og petrokjemisk industri

I energisektoren spiller dekantering også en avgjørende rolle på ulike punkter i prosessen:

OljeraffineringUnder raffinering gjennomgår petroleum flere trinn for å oppnå hydrokarboner i gassform eller flytende form. Dekantering brukes til å separere lettere fraksjoner fra tettere, noe som forbedrer effektiviteten til påfølgende destillasjons- og behandlingsprosesser.
Oljeutvinning på offshoreplattformerNår olje utvinnes fra havbunnen, blandes den vanligvis med sjøvann. Gjennom dekantering separeres de to fasene: oljen, som er tettere og har spesifikke egenskaper, sendes til lagring, mens vannet, etter behandling, føres tilbake til havet.
Separasjon av biodiesel og glyserinVed produksjon av biodrivstoff fra vegetabilsk eller animalsk fett dannes glyserin som et tettere biprodukt. Dekantering lar glyserinen synke til bunnen og skille seg fra biodieselen, og dermed forbedre renheten til det resulterende drivstoffet.

Andre relevante applikasjoner

Utover de ovennevnte tilfellene brukes dekantering og tilhørende systemer (som koniske tanker eller lamellære klaringstanker) i:

Prosesser av smøring og gjenvinning av rusk i verksteder, hvor brukte oljer skilles fra vann og faste partikler før de håndteres som avfall.
linjer av olivenoljeutvinningder koniske eller avkortede koniske bunntanker med varierende stigning brukes til å separere vann, utrenskningsmidler og faste stoffer etter sentrifugering. Riktig design og kontroll av utrenskningsprosessen forhindrer defekter i extra virgin olivenolje og tillater tilpasning til forskjellige olivensorter.

I alle disse scenariene er nøkkelen å utnytte den optimalt forskjell i tettheter og effekten av tyngdekraften, designe utstyr og protokoller som muliggjør ren, sikker og kostnadseffektiv separasjon.

Alt i alt er dekanteringsteknikken og dens variasjoner i ferd med å bli et viktig verktøy for alle som jobber med heterogene blandinger, fra studenter som starter i laboratoriet til fagfolk som administrerer store industrianlegg, ettersom den tilbyr en direkte, økonomisk og allsidig måte å oppnå pålitelige separasjoner uten å endre komponentenes kjemiske natur.