CN111389087A - 一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置及其使用方法，所述真空抽滤装置包括固定系统、储存系统、过滤系统、收集系统、连接系统、截止系统和真空泵；所述固定系统为底部装有轮子的可移动三层不锈钢架；所述存储系统、过滤系统和收集系统由固定系统进行固定，通过耐真空橡胶软管和三通接头与真空泵进行连接，并借助本发明提供的使用方法通过对不同部位截止系统的开关以及过滤系统和收集系统的调节实现固液混合物的串并联可调式多级分离。另外，本发明能够借助一台真空泵同时实现多个固液混合物样品的快速分离，不仅大大提高了过滤效率，还能节约资源和成本，更能满足大量多批次过滤实验的需要。

Description

一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置及其使用 方法

技术领域

本发明属于过滤技术领域，具体涉及一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置及其使用方法。

背景技术

由真空泵、单个布氏漏斗和单嘴抽滤瓶等部件组成的真空抽滤装置是实验室中最为常见的过滤装置，尤其是在材料合成和催化剂制备等领域具有极为广泛的应用。但是，随着合成和制备技术的不断发展，人们可以一次性获得多个固液混合物样品，采用传统的真空抽滤装置每次只能过滤一个样品，过滤效率较低，而且无法同时实现同一个样品中不同粒径大小颗粒的分离和洗涤。另外，如果同一个样品的合成量较大，采用传统的真空抽滤装置过滤时，滤饼会比较厚，进而会导致过滤和洗涤速率非常慢，完成一个样品的分离将会耗费非常久的时间。因此，设计推出一种高效的真空抽滤装置势在必行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高效的实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置及其使用方法，以解决现有真空抽滤装置功能简单和过滤效率低等问题。

一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置，包括：

主体包括：

不锈钢架，为三层；

在不锈钢架的上层，放置有多个敞口玻璃容器，所述的敞口玻璃容器、的底部开口且具有连接嘴；

在不锈钢架的中间层，设有多个第一层抽滤瓶，所述的第一层抽滤瓶的上部具有两个连接嘴及底部具有一个连接嘴，并且所述的第一层抽滤瓶之间通过上部的连接嘴相互之间串联；第一层抽滤瓶的顶部设有布氏漏斗；

在不锈钢架的下层，设有多个第二层抽滤瓶，所述的第二层抽滤瓶的上部具有两个连接嘴，并且所述的第二层抽滤瓶之间通过上部的连接嘴相互之间串联；第二层抽滤瓶的顶部设有布氏漏斗；

敞口玻璃容器的底部连接嘴通过第一三通接头分别连接于第一层抽滤瓶和第二层抽滤瓶上的布氏漏斗；

第一层抽滤瓶的底部的连接嘴连接于第二层抽滤瓶上的布氏漏斗；

还包括：真空泵，连接于第一层抽滤瓶的上部的连接嘴和第二层抽滤瓶的上部的连接嘴。

在一个实施方式中，第一层抽滤瓶和第二层抽滤瓶上的布氏漏斗是通过密封塞安装于瓶口上。

在一个实施方式中，真空泵是通过第二三通接头分别与第一层抽滤瓶的上部的连接嘴和第二层抽滤瓶的上部的连接嘴连接。

在一个实施方式中，真空泵上连接有电源。

在一个实施方式中，不锈钢架的底部设有滑轮。

在一个实施方式中，第一层抽滤瓶的上部的连接嘴是通过自动吹扫模块与真空泵连接；

所述的自动吹扫模块的结构中包括：

外壳；

在外壳的内部设有固定体，固定体、弹簧、连接杆依次连接；

连接杆的两侧分别设第一密封片和第二密封片；第二密封片中部设有通孔；

连接杆的底部设有水平方向的隔板；

外壳的底部的两侧分别设有弹性片和限位片，且弹性片位于限位片的上方；隔板的宽度大于两块弹性片之间的距离，也大于两块限位片之间的距离；

并且，外壳上还设有供气管，供气管的出口贴合于第二密封片；第二密封片能够在弹簧的带动下作上下运动，并且当通孔与供气管连通时，第一密封片能够将第一层抽滤瓶和真空泵之间的连通管闭合。

在一个实施方式中，当弹簧处于自然状态时，位于弹性片的下方且顶紧于限位片上。

有益效果

本发明的有益效果为：1）真空抽滤装置的各部分系统相对独立，结构简单，拆装方便，可以根据实际需要搭配相应数量的储存系统、过滤系统和收集系统，进而能够借助一台真空泵同时实现多个固液混合物样品的快速分离；2）可以实现同一个样品中不同粒径大小颗粒的分离和洗涤；3）可以缓解样品合成量较大时，因滤饼会较厚导致的过滤和洗涤速率慢的问题；4）整体过滤效率较高，能够大大节约资源和成本，满足大量多批次过滤实验的需要。

附图说明

图1是本发明提供的一种抽滤装置结构图。

图2是本发明提供的另一种抽滤装置结构图。

图3是图2中的自动吹扫模块的结构图。

图4是图2中的自动吹扫模块的结构图。

附图中主要组件符号说明：

1为电源，2为真空泵，3为橡胶软管，4为第一三通接头；

5~7为敞口玻璃容器，底部开口且具有连接嘴；

8~10为第一层抽滤瓶，上部具有两个连接嘴及底部具有一个连接嘴；

11~13为第二层抽滤瓶，上部具有两个连接嘴；

14~19为布氏漏斗，20~25为过滤介质，26~31为密封塞；

32为不锈钢架，三层、可移动；33为滑轮，位于不锈钢架底部；

34~52为阀门；53为第二三通接头；

54为自动吹扫模块；

55为外壳；56为第一密封片；57、第二密封片；58、固定体；59、弹簧；60、连接杆；61、隔板；62、弹性片；63、限位片；64、通孔；65、供气管；

具体实施方式

本发明公开了一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置及其使用方法，所述真空抽滤装置包括固定系统、储存系统、过滤系统、收集系统、连接系统、截止系统和真空泵；所述固定系统为底部装有轮子的可移动三层不锈钢架；所述存储系统、过滤系统和收集系统由固定系统进行固定，通过耐真空橡胶软管和三通接头与真空泵进行连接，并借助本发明提供的使用方法通过对不同部位截止系统的开关以及过滤系统和收集系统的调节实现固液混合物的串并联可调式多级分离。另外，本发明中的各部分系统相对独立，结构简单，拆装方便，可以根据实际需要搭配相应数量的储存系统、过滤系统和收集系统，能够借助一台真空泵同时实现多个固液混合物样品的快速分离，不仅大大提高了过滤效率，还能节约资源和成本，更能满足大量多批次过滤实验的需要。

更具体地说，本发明提供的抽滤装置如图1所示：

主体包括：

不锈钢架32，为三层；

在不锈钢架32的上层，放置有多个敞口玻璃容器5、6、7，所述的敞口玻璃容器5、6、7的底部开口且具有连接嘴；

在不锈钢架32的中间层，设有多个第一层抽滤瓶8、9、10，所述的第一层抽滤瓶的上部具有两个连接嘴及底部具有一个连接嘴，并且所述的第一层抽滤瓶之间通过上部的连接嘴相互之间串联；第一层抽滤瓶8、9、10的顶部设有布氏漏斗14、15、16，

在不锈钢架32的下层，设有多个第二层抽滤瓶11、12、13，所述的第二层抽滤瓶的上部具有两个连接嘴，并且所述的第二层抽滤瓶之间通过上部的连接嘴相互之间串联；第二层抽滤瓶11、12、13的顶部设有布氏漏斗17、18、19；

敞口玻璃容器5、6、7的底部连接嘴通过第一三通接头4分别连接于第一层抽滤瓶8、9、10和第二层抽滤瓶11、12、13上的布氏漏斗；

第一层抽滤瓶8、9、10的底部的连接嘴连接于第二层抽滤瓶11、12、13上的布氏漏斗；

还包括：真空泵2，连接于第一层抽滤瓶8、9、10的上部的连接嘴和第二层抽滤瓶11、12、13的上部的连接嘴。

在一个实施方式中，第一层抽滤瓶8、9、10和第二层抽滤瓶11、12、13上的布氏漏斗是通过密封塞26、27、28、29、30、31安装于瓶口上。

在一个实施方式中，真空泵2是通过第二三通接头53分别与第一层抽滤瓶8、9、10的上部的连接嘴和第二层抽滤瓶11、12、13的上部的连接嘴连接。

在一个实施方式中，真空泵2上连接有电源1。

在一个实施方式中，第一层抽滤瓶8、9、10的上部的连接嘴是通过自动吹扫模块54与真空泵2连接；

所述的自动吹扫模块54的结构中包括：

外壳55；

在外壳55的内部设有固定体58，固定体58、弹簧59、连接杆60依次连接；

连接杆60的两侧分别设第一密封片56和第二密封片57；第二密封片57中部设有通孔64；

连接杆60的底部设有水平方向的隔板61；

外壳55的底部的两侧分别设有弹性片62和限位片63，且弹性片62位于限位片63的上方；隔板61的宽度大于两块弹性片62之间的距离，也大于两块限位片63之间的距离；

并且，外壳55上还设有供气管65，供气管65的出口贴合于第二密封片57；第二密封片57能够在弹簧的带动下作上下运动，并且当通孔64与供气管65连通时，第一密封片56能够将第一层抽滤瓶和真空泵之间的连通管闭合。

在一个实施方式中，当弹簧59处于自然状态时，位于弹性片62的下方且顶紧于限位片63上。

实施例1：本实施例用于说明同时分离大量固液混合物的操作

将附图1中的所有组件按照附图1所示组装完毕，并将所有阀门置于关闭状态。过滤开始时，首先向玻璃容器5、6和7中加入同一种待分离固液混合物样品，然后打开电源1，真空泵2，阀门34、35、37、42、47、51、36、41和46，固液混合物样品在重力的作用下自动进入布氏漏斗14、15和16；接着在压力差的作用下，混合物样品中的固体颗粒被合适孔径的过滤介质20、21和22截留，滤液进入抽滤瓶8、9和10；过滤结束后，向玻璃容器5、6和7中加入洗涤剂，完成对固体颗粒的洗涤。经过上述操作，即可借助一台真空泵串联完成对同一种大量固液混合物样品的分离和洗涤。

实施例2：本实施例用于说明对不同固液混合样品进行分离的操作

将附图1中的所有组件按照附图1所示组装完毕，并将所有阀门置于关闭状态。过滤开始时，首先向玻璃容器5、6和7中分别加入不同的待分离固液混合物样品，然后打开电源1，真空泵2，阀门34、35、37、42、47、51、36、41和46，固液混合物样品分别在重力的作用下自动进入布氏漏斗14、15和16；接着在压力差的作用下，混合物样品中的固体颗粒分别被合适孔径的过滤介质20、21和22截留，滤液分别进入抽滤瓶8、9和10；过滤结束后，向玻璃容器5、6和7中分别加入洗涤剂，完成对相应固体颗粒的洗涤。经过上述操作，即可借助一台真空泵同时串联完成对不同固液混合物样品的分离和洗涤。

实施例3：本实施例用于说明对不同大小颗粒的固液混合样品进行分离的操作

将附图1中的所有组件按照附图1所示组装完毕，并将所有阀门置于关闭状态。过滤开始时，首先向玻璃容器5、6和7中加入同一种待分离固液混合物样品，然后打开电源1，真空泵2，阀门34、35、37、42、47、51、39、44、49、52、38、43、48、36、41和46，固液混合物样品在重力的作用下自动进入布氏漏斗14、15和16；接着在压力差的作用下，混合物样品中的固体大颗粒被合适孔径的过滤介质20、21和22截留，小于过滤介质20、21和22孔径的固体小颗粒随滤液进入抽滤瓶8、9和10；随后抽滤瓶8、9和10中的固液混合物在重力的作用下自动进入布氏漏斗17、18和19，并在压力差的作用下，混合物中的固体小颗粒被具有更小孔径的过滤介质23、24和25截留，滤液进入抽滤瓶11、12和13；过滤结束后，向玻璃容器5、6和7中加入洗涤剂，同时打开阀门40、45和50，完成对不同大小固体颗粒的洗涤。经过上述操作，即可借助一台真空泵并联完成对同一种大量固液混合物样品的分级分离和洗涤。

实施例4：本实施例用于说明对不同大小颗粒的固液混合样品进行分离的操作

将附图1中的所有组件按照附图1所示组装完毕，并将所有阀门置于关闭状态。过滤开始时，首先向玻璃容器5、6和7中加入不同的待分离固液混合物样品，然后打开电源1，真空泵2，阀门34、35、37、42、47、51、39、44、49、52、38、43、48、36、41和46，固液混合物样品分别在重力的作用下自动进入布氏漏斗14、15和16；接着在压力差的作用下，混合物样品中的固体大颗粒分别被合适孔径的过滤介质20、21和22截留，小于过滤介质20、21和22孔径的固体小颗粒随滤液分别进入抽滤瓶8、9和10；随后抽滤瓶8、9和10中的固液混合物分别在重力的作用下自动进入布氏漏斗17、18和19，并在压力差的作用下，混合物中的固体小颗粒分别被具有更小孔径的过滤介质23、24和25截留，滤液分别进入抽滤瓶11、12和13；过滤结束后，向玻璃容器5、6和7中分别加入洗涤剂，同时打开阀门40、45和50，完成对不同大小固体颗粒的洗涤。经过上述操作，即可借助一台真空泵并联完成对不同固液混合物样品的分级分离和洗涤。

实施例5：本实施例用于说明真空抽滤装置在自动吹扫操作

如实施例4中所述的，在需要进行含有大小颗粒分级抽滤的操作中，往往在实验室中遇到的一个困难是，大颗粒在过滤材料的表面形成滤饼时，会将小颗粒也包覆其中，导致了小颗粒无法透过过滤介质进入到下一级的过滤，使得上一级获得的滤饼中，实质性地含有了大颗粒和小颗粒的混合物。因此，为了解决这一问题，本发明中提供的解决方案是：在第一级的抽滤瓶在工作时，自动地产生间歇性的向上吹扫，打破由大颗粒和小颗粒包覆而成的滤饼层，使得小颗粒更容易透过过滤材料进入下一级，从而更好地实现大小颗粒的分离。采用的改进结构如下：

如图2和图3所示，第一层抽滤瓶8、9、10的上部的连接嘴是通过自动吹扫模块54与真空泵2连接；所述的自动吹扫模块54的结构中包括：外壳55；在外壳55的内部设有固定体58，固定体58、弹簧59、连接杆60依次连接；连接杆60的两侧分别设第一密封片56和第二密封片57；第二密封片57中部设有通孔64；连接杆60的底部设有水平方向的隔板61；外壳55的底部的两侧分别设有弹性片62和限位片63，且弹性片62位于限位片63的上方；隔板61的宽度大于两块弹性片62之间的距离，也大于两块限位片63之间的距离；并且，外壳55上还设有供气管65，供气管65的出口贴合于第二密封片57；第二密封片57能够在弹簧的带动下作上下运动，并且当通孔64与供气管65连通时，第一密封片56能够将第一层抽滤瓶和真空泵之间的连通管闭合。

在进行操作时，首先打开真空泵2进行抽吸，如图2和图3中，使得第一层抽滤瓶8、9、10和自动吹扫模块54内部都产生负压。在正常情况下，弹簧59处于向下方弹出（弹簧具有恢复向下伸出的形变的趋势）的状态，会使得连接杆60向下顶出，又由于弹性片62是具有弹性的，因此隔板61会向下压出，并使隔板61顶紧于限位片63。在真空泵2进行工作时，由于第一层抽滤瓶8、9、10的瓶内会产生负压，使得其上方的布氏漏斗上开始形成滤饼，此时在外壳55内也会形成负压，由于外界大气压的作用，迫使弹簧59开始拉动隔板61向上挤压弹性片62，当弹性片62会压紧到一定程度后，由于限位片63中间也与外部连通，使得外部存在着大气压高于外壳55中的负压，就使得隔板61会贴紧于弹性片62的下方，随着抽吸的继续进行，内部的负压越来越大，弹簧到外界的气压力也就越来越大，当大于一定数值时，弹性片62无法继续阻挡隔板61，就会使隔板61向上弹过弹性片62，同时，由于连接杆60上同时还设有第一密封片56和第二密封片57，也会随之向上运动，因为当第二密封片57中的通孔64与供气管65连通时，第一密封片将真空气路封闭，所以此时真空泵2的抽吸作用不再对这个管路起作用，供气管65中送入的气压会很快将外壳55和第一层抽滤瓶8、9、10中的负压消除，最好是使供气管65的气压的大小高于大气压，会形成在第一层抽滤瓶8、9、10中的过滤介质上的由下向上的反向吹扫，打破表面的稳固滤饼层，避免了大颗粒和小颗粒的堆积，重新进行过滤，使小颗粒更容易透过过滤介质。由于弹簧59是具有弹性的，并且是由于受负压作用才被抽吸向上的，因此当外壳55中的气压恢复1个大气压甚至高于大气压时，弹簧59也会存在着恢复向下的形变的趋势，使得其可以继续压迫弹性片62，并继续压紧至限位片63；由于压紧后，第二密封片57恢复向下运动，使得通孔64与供气管65之间的通道被再次封锁，并且第一密封片56继续使真空泵2的通道恢复工作，因此，抽吸过滤过程继续进行，如此往复工作，实现了滤饼层被压实、反吹、继续压实、……这样的一个循环过程，解决了大小颗粒包覆的问题。

Claims (9)

1.一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置，其特征在于，包括：

不锈钢架（32），为三层；

在不锈钢架（32）的上层，放置有多个敞口玻璃容器（5、6、7），所述的敞口玻璃容器（5、6、7）的底部开口且具有连接嘴；

在不锈钢架（32）的中间层，设有多个第一层抽滤瓶（8、9、10），所述的第一层抽滤瓶的上部具有两个连接嘴及底部具有一个连接嘴，并且所述的第一层抽滤瓶之间通过上部的连接嘴相互之间串联；第一层抽滤瓶（8、9、10）的顶部设有布氏漏斗（14、15、16）；

在不锈钢架（32）的下层，设有多个第二层抽滤瓶（11、12、13），所述的第二层抽滤瓶的上部具有两个连接嘴，并且所述的第二层抽滤瓶之间通过上部的连接嘴相互之间串联；第二层抽滤瓶（11、12、13）的顶部设有布氏漏斗（17、18、19）；

敞口玻璃容器（5、6、7）的底部连接嘴通过第一三通接头（4）分别连接于第一层抽滤瓶（8、9、10）和第二层抽滤瓶（11、12、13）上的布氏漏斗；

第一层抽滤瓶（8、9、10）的底部的连接嘴连接于第二层抽滤瓶（11、12、13）上的布氏漏斗（17、18、19）；

还包括：真空泵（2），连接于第一层抽滤瓶（8、9、10）的上部的连接嘴和第二层抽滤瓶（11、12、13）的上部的连接嘴。

2.根据权利要求1所述的实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置，其特征在于，第一层抽滤瓶（8、9、10）和第二层抽滤瓶（11、12、13）上的布氏漏斗是通过密封塞（26、27、28、29、30、31）安装于瓶口上。

3.根据权利要求1所述的实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置，其特征在于，真空泵（2）是通过第二三通接头（53）分别与第一层抽滤瓶（8、9、10）的上部的连接嘴和第二层抽滤瓶（11、12、13）的上部的连接嘴连接。

4.根据权利要求1所述的实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置，其特征在于，真空泵（2）上连接有电源（1）。

5.根据权利要求1所述的实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置，其特征在于，不锈钢架的底部设有滑轮（33）。

6.根据权利要求1所述的实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置，其特征在于，第一层抽滤瓶（8、9、10）的上部的连接嘴是通过自动吹扫模块（54）与真空泵（2）连接；

所述的自动吹扫模块（54）的结构中包括：

外壳（55）；

在外壳（55）的内部设有固定体（58），固定体（58）、弹簧（59）、连接杆（60）依次连接；

连接杆（60）的两侧分别设第一密封片（56）和第二密封片（57）；第二密封片（57）中部设有通孔（64）；

连接杆（60）的底部设有水平方向的隔板（61）；

外壳（55）的底部的两侧分别设有弹性片（62）和限位片（63），且弹性片（62）位于限位片（63）的上方；隔板（61）的宽度大于两块弹性片（62）之间的距离，也大于两块限位片（63）之间的距离；

并且，外壳（55）上还设有供气管（65），供气管（65）的出口贴合于第二密封片（57）；第二密封片（57）能够在弹簧的带动下作上下运动，并且当通孔（64）与供气管（65）连通时，第一密封片（56）能够将第一层抽滤瓶和真空泵之间的连通管闭合。

7.根据权利要求6所述的实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤装置，其特征在于，在一个实施方式中，当弹簧（59）处于自然状态时，位于弹性片（62）的下方且顶紧于限位片（63）上。

8.一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的装置，所述的真空抽滤是用于过滤同种或不同种的含颗粒料液，包括如下步骤：

将含颗粒料液加入至敞口玻璃容器（5、6、7）中，打开真空泵（2）进行抽滤，通过第一层抽滤瓶（8、9、10）的顶部的布氏漏斗（14、15、16）截留颗粒物；

抽滤结束后，在敞口玻璃容器（5、6、7）中加入洗涤液，对形成的滤饼进行洗涤。

9.一种实验室用串并联可调式多级分离真空抽滤方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的装置，所述的真空抽滤是用于过滤含有大颗粒和小颗粒的料液，包括如下步骤：

将含颗粒料液加入至敞口玻璃容器（5、6、7）中，打开真空泵（2）进行抽滤，通过第一层抽滤瓶（8、9、10）的顶部的布氏漏斗（14、15、16）截留大颗粒；

第一层抽滤瓶（8、9、10）的滤液进入第二层抽滤瓶（11、12、13）的顶部的布氏漏斗（17、18、19）中，继续进行过滤，截留小颗粒；

抽滤结束后，在敞口玻璃容器（5、6、7）中加入洗涤液，对形成的滤饼进行洗涤。

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