کاغذ صافی میکرو

کاغذ صافی چیست؟

کاغذ صافی Filter paper کاغذی نیمه تراواست که عمود بر جریان مایع یا هوا قرار می گیرد و برای جداسازی ذرات جامد ریز از مایعات یا گازها استفاده می شود. اساس کار کاغذ صافی و عبور مایعات بر پایه نیروی جاذبه بوده و یا فیلتراسیون در خلأ انجام میشود. یکی از کاربردهای کاغذ صافی های ورقه ای استفاده در فرایند استخراج طلا و نقره و جداسازی نیترات نقره و کلرید طلا است که عمدتا کاغذ صافی 60 و 70 میکرون به کار میرود عمده کاغذ صافی های به کار رفته در روش استخراج و ذوب طلا 60 تا 90 گرمی هستند و در ابعاد 58 در 58 سانتی متر برش داده میشود و به عنوان کاغذ صافی طلا نیز شناخته شده اند. ضخامت کاغذ فیلتر، بین 0.35 تا 0.5 میلی متر است در واقع چند لایه هست.  کاغذ فیلتر دارای خواص مختلفی است. پارامترهای مهم عبارتند از میزان تخلخل، حفظ ذرات، سرعت جریان حجمی، سازگاری، کارایی و ظرفیت.

گرماژ کاغذ یکی از مهمترین فاکتورها در تعیین کیفیت کاغذ محسوب می‌شود. گرماژ کاغذ را می‌توان به صورت وزن و یا به عبارت صحیح تر جرم کاغذ با واحد گرم در واحد سطح آن با واحد متر مربع تعریف کرد. هرچه مقدار گرماژ بیشتر باشد، کیفیت، استحکام و به مراتب قیمت آن بیشتر خواهد بود. واحد گرماژ (g/m²) GSM است، که مخفف grams per square meter می‌باشد.

کاربرد کاغذ صافی

اکثر کاغذهای صافی از الیاف پنبه ساخته می شوند و به روش های مختلف برای اهداف مختلف ساخته می شوند. ترکیب اصلی کاغذ صافی سلولز است. رنگدانه ها تابع مویرگی سلولز هستند.کاغذهای ساخته شده از الیاف سلولزی به (HCl) و یا به (HF) آغشته شده است.

مایع همراه با کاغذ صافی بالا می آید و نوارهای رنگی بسیار قابل توجهی را نشان می دهد: سبز کلروفیل، زرد لوتئین و نارنجی کاروتن است. فیلتراسیون کاغذ فیلتر در واقع یک تابع کروماتوگرافی است. در آزمایشات، از کاغذ صافی همراه با قیف فیلتر و قیف برینل استفاده می شود.

از آنجایی که ترکیب کاغذ صافی الیافی است، منافذ متعددی روی سطح آن برای عبور ذرات مایع وجود دارد، در حالی که ذرات جامد بزرگتر نمی توانند از آن عبور کنند. این ویژگی امکان جداسازی مواد مایع و جامد مخلوط شده با هم را فراهم می کند. کاغذ صافی آزمایشگاهی عملکرد فیلتراسیون و جذب خوبی دارد و مقاومت فشاری بالایی دارد.

کاغذ صافی دقیقاً این کار را انجام می دهد، موارد ناخواسته یا غیر ضروری را حذف می کند. به عنوان مثال، یک کیسه چای از یک کاغذ صافی ساخته شده است که اجازه می دهد آب از آن عبور کند اما برگ های چای را نمی دهد. این به شما این امکان را می دهد که یک فنجان چای درست کنید و بدون نیاز به بیرون ریختن برگ های چای از آن لذت ببرید. سایر کاربردهای فیلترهای کاغذی ممکن است در خانه شما برای حذف ذرات موجود در هوا باشد که می توانند موجب آلرژن یا تنفس آزاردهنده یا مضر باشند.

تولید کاغذ صافی

مواد اولیه خمیر کاغذ متفاوت است. خمیر ممکن است از چوب نرم، چوب سخت، فیبر یا الیاف معدنی باشد. بیشتر کاغذهای صافی بر روی دستگاه های کاغذسازی کوچک ساخته می شوند( صافی های آزمایشگاهی حدودا تا 50 سانتی متر عرض دارند). برای استفاده بهتر کاغذ های صافی به دو صورت دایره ای و ورق های مربعی شکل در ابعاد مختلف تولید شده است.

فیلتراسیون با کاغذ صافی

1. قرار دادن قیف بر روی پایه مناسب(مثلا ارلن)
2. قرار دادن کاغذ صافی با اندازه مناسب قیف داخل قیف
3. ریختن کمی اب مقطر داخل کاغذ صافی جهت ثابت ماندن و جسبیدن کاغذ صافی به دیواره های قیف
4. ریختن محلول تا ارتفاع کمتر از انتهای کاغذ صافی
5. خالی کردن محلول داخل ظرف پایه به مرور(ممکن است فشار گازی ایجاد شده و مانع عبور محلول شود)

روش استفاده از کاغذ صافی

نحوه استفاده از کاغذ صافی بدین شکل میباشد که در ابتدا باید نوع کاغذ برحسب اندازه و مدل طبق کاربرد مورد نظر انتخاب شود که عمدتا کاغذهای صافی به سه شکل گرد، ورق های مربعی و رولی موجود میباشد که به نام های کاغذ صافی آزمایشگاهی و کاغذ صافی صنعتی شناخته شده اند. سپس طبق اندازه قیف برش داده یا همان سایز متناسب انتخاب میشود عمدتا قطر کاغذ صافی انتخابی دو برابر اندازه قطر قیف است. جهت قرار دادن کاغذ صافی دو بار تا میشود و به حالت 90 درجه در میاید و مرکز به سمت بالا قرار میگیرد(به حات مقعر).

انواع کاغذ صافی و فیلتر

•  فیلتر هوا: کاربرد اصلی فیلترهای هوا، فیلتر هوای احتراق به موتورها است. کاغذ فیلتر هوا باید بسیار متخلخل و دارای وزن 100 تا 200 گرم در متر مربع باشد. به طور معمول از خمیر فیبری بلند مخصوصاً مرسریزه برای بدست آوردن این خواص استفاده می شود.
• فیلتر قهوه و چای: فیلترهای کاغذی قهوه از حدود 100 گرم در متر مربع کاغذ بریده شده ساخته می شوند. مواد خام (خمیر کاغذ) کاغذ صافی الیاف درشت است که در دو کیفیت سفید و غیر سفید ساخته می شود. کیسه های چای نیز به عنوان نوعی فیلتر کاغذی عمل می کنند.
• فیلترهای سوخت: کاغذی که برای فیلترهای سوخت استفاده می شود، یک کاغذ کرپ دار با تخلخل کنترل شده است که چین خورده و به کارتریج ها پیچیده می شود. مواد اولیه کاغذ صافی مورد استفاده در فیلترهای سوخت از مخلوطی از الیاف چوب سخت و چوب نرم ساخته شده است. وزن پایه کاغذ 50-80 گرم بر متر مربع است.
• فیلترهای صفحه افقی: کاغذ صافی صفحه افقی معمولاً در پردازش صنعتی استفاده می شود. کاغذ فیلتر معمولاً متناسب با مشخصات سازنده طراحی می شود. احتباس ذرات میکرون می تواند بین 1 تا 100 میکرون باشد. کاغذ فیلتر را می توان با DE یا کربن فعال آغشته کرد.
• فیلترهای روغن: روغن موتور برای حذف ناخالصی ها فیلتر می شود. فیلتراسیون روغن معمولاً به روش فیلتراسیون حجمی انجام می شود. کاغذهای فیلتر به روغن های روانکاری برای مقاومت در برابر درجه حرارت بالا آغشته می شوند.
• فیلترهای کاغذی درجه آزمایشگاهی

کاغذهای صافی به طور گسترده در آزمایشات آزمایشگاهی در بسیاری از زمینه ها، از زیست شناسی گرفته تا شیمی استفاده می شوند. نوع صافی استفاده شده با توجه به هدف، روش و مواد شیمیایی مربوطه متفاوت خواهد بود. به طور کلی، کاغذهای صافی با تکنیک های آزمایشگاهی مانند فیلتراسیون گرانشی یا خلاء استفاده می شود. از نظر تاریخی، نوعی کاغذ نرم و متخلخل به نام charta emporetica در داروسازی به عنوان فیلتر و کاغذ بسته بندی استفاده می شد.

1. استفاده از کاغذ صافی برای کروماتوگرافی

کروماتوگرافی روشی است که شیمیدانان برای جداسازی ترکیبات از آن استفاده می کنند. این نوع کاغذ صافی دارای سرعت جریان آب و سرعت جذب خاص برای به حداکثر رساندن نتیجه کروماتوگرافی کاغذ است. سرعت جذب این نوع کاغذ صافی از 6 سانتی متر تا 18 سانتی متر و ضخامت آن از 0.17 میلی متر از 0.93 میلی متر است.

• فیلترهای الیاف شیشه ای:  دارای اندازه منافذ 1 میکرومتر است، برای فیلتر کردن محلول های بسیار آلوده یا محلول های سخت فیلتر مفید است.انواع مختلف فیلتر فیبر شیشه ای برای شرایط مختلف فیلتر مناسب هستند. 7 نوع مختلف فیلتر الیاف شیشه ای وجود دارد که تفاوت عمده آنها در ضخامت است.
• فیلتر فیبر کوارتز: کاغذ صافی الیاف کوارتز مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی دارد، دی اکسیدهای NOx و SOx را جذب نمی کند، رطوبت روی آن تاثیری ندارد و به راحتی استریل می شود. بنابراین، بیشتر برای تجزیه و تحلیل آلودگی هوا استفاده می شود.
• فیلتر PTFE: فیلتر پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE) دارای دمای عملیاتی گسترده (120- درجه سانتیگراد تا 260 درجه سانتیگراد) با نفوذپذیری بالای هوا است. مقاومت در برابر دمای بالا باعث می شود کاغذ فیلتر PTFE برای استفاده در اتوکلاوها مناسب باشد. اغلب برای فیلتر کردن روغن های داغ، حلال های قوی و جمع آوری ذرات معلق در هوا استفاده می شود.
• تخته های کاغذی برای فیلتراسیون و جذب مایعات
• کاغذ های آزمایش بذر
• کاغذهای فیلتر برای صنعت قند
• کاغذ فیلتر دیاتومه
• کاغذ جداکننده فاز
• منسوجات نبافته
• کاغذ محافظ سطح
• کاغذهای لکه دار(بلاتینگ)
• غشاهای لکه دار (بلاتینگ)
• فیلترهای میکروفیبر شیشه ای با بایندر
• فیلترهای میکروفیبر شیشه ای بدون بایندر
• فیلترهای میکروفیبر کوارتز
• ممبران فیلتر

کاغذ صافی کیفی Qualitative

درجه بندی کاغذهای صافی بر اساس برند، سایز و اندازه منافذ استاندارهای مختلفی دارد که در ادامه آورده شده است. کاغذ صافی کیفی در تکنیک های تحلیل کیفی برای تعیین مواد استفاده می شود. در مجموع 13 درجه مختلف کاغذ صافی با کیفیت وجود دارد. بزرگترین اندازه منافذ درجه 4 است. کوچکترین اندازه منافذ درجه h 602 است. رایج ترین نمرات مورد استفاده درجه 1 تا درجه 4 است.

کاغذ صافی کیفی درجه 1 دارای اندازه منافذ 11 میکرومتر است. این درجه از کاغذ صافی به طور گسترده برای بسیاری از زمینه های مختلف در تجزیه و تحلیل کشاورزی، نظارت بر آلودگی هوا و سایر آزمایش های مشابه استفاده می شود.

کاغذ صافی کیفی درجه 2 دارای اندازه منافذ 8 میکرومتر است. این درجه از کاغذ صافی به زمان فیلتراسیون بیشتری نسبت به کاغذ فیلتر درجه 1 نیاز دارد. این کاغذ فیلتر برای نظارت بر آلاینده های خاص در جو و آزمایش خاک استفاده می شود.

کاغذ صافی کیفی درجه 3 دارای اندازه منافذ 6 میکرومتر است. این درجه از کاغذ صافی برای حمل نمونه پس از فیلتراسیون بسیار مناسب است.

کاغذ فیلتر کیفی درجه 4 دارای اندازه منافذ 20 تا 25 میکرومتر است. این گرید از کاغذ صافی دارای بیشترین و بزرگترین اندازه منافذ در بین تمام کاغذهای صافی با کیفیت استاندارد است که به عنوان فیلتر سریع برای پاکسازی سیالات زمین شناسی یا عصاره های آلی در طول آزمایش بسیار مفید است.

کاغذ صافی با کیفیت  602h دارای اندازه منافذ 2 میکرومتر است. این گرید از کاغذ صافی دارای کمترین اندازه منافذ در بین تمام کاغذهای صافی استاندارد با کیفیت است. برای جمع آوری یا حذف ذرات ریز استفاده می شود.

به طور عمده دو نوع کاغذ برای بررسی تحلیلی مورد استفاده قرار می گیرند: با خاکستر و بدون خاکستر

کاغذ صافی کمی یا بدون خاکستر Quantitative

کاغذ صافی کمی که کاغذ صافی بدون خاکستر نیز نامیده می شود، برای تجزیه و تحلیل کمی و وزنی استفاده می شود. در طول تولید، تولید کنندگان از اسید برای ایجاد خاکستر کاغذ و دستیابی به خلوص بالا استفاده می کنند.

سه ‌نوع کاغذ صافی معمول ‌است :

کاغذ صافی ریز برای صاف کردن رسوبات خیلی ریز استفاده میشود . کاغذ واتمن ۴۲ و ۴۴ نمونه ای از این نوع محصول می باشد. میزان مش این کاغذها ۲ تا ۳ میکرون است. (باند آبی عبور 100 سی سی به مدت ۲۰۰ تا ۴۰۰ ثانیه)

کاغذ صافی متوسط  برای صاف کردن رسوب های حاوی دانه‌ های متوسط استفاده می‌شود . واتمن ۴۰ نمونه ای از این نوع محصول می باشد . این نوع کاغذها ۸ تا ۱۰ میکرون است. (باند سفید عبور ۱۰۰ سی سی محلول در مدت ۴۰ تا ۶۰ ثانیه)

کاغذ صافی درشت جهت صاف کردن رسوب های دانه‌ درشت‌ و رسوبهای ژلاتینی مورد استفاده ‌قرار می‌گیرد. واتمن ۴۱ نمونه ای از این محصول می باشد. مش این کاغذها ۲۰ تا ۲۵ میکرون است. (باند مشکی یا باند سیاه عبور ۱۰۰ سی سی محلول در مدت 20 تا 30 ثانیه)

هرکدام از کدهای کاغذ صافی واتمن در قطرهای 55، 70، 90، 110، 125، 185 و 240 میلی متر موجود می باشد.

 

این کاغذهای صافی بدون خاکستر برای آنالیزهای کمی و وزنی و همچنین برای فیلتراسیون فشار یا خلاء استفاده می شود. استاندارد برخی کارخانه ها بر اساس رنگ به ترتیب جدول زیر میباشد.

کاغذهای صافی کیفی که اساساً برای مقاصد تحلیلی و آنالیزهای معمول، زمانی که نیازی به تجزیه و تحلیل وزنی نباشد، استفاده می شود در حالت مرطوب مقاوم هستند و می توان از آنها برای فیلتراسیون تحت فشار و خلاء استفاده کرد. آنها از خمیر  تصفیه شده با محتوای آلفا سلولز 95٪ با مقدار خاکستر کمتر از 0.1٪ ساخته شده اند.

این گریدهای کاغذ برای مقاصد تحلیلی که نیاز به مقدار خاکستر کم دارند استفاده می شود. گریدهای 292 و 292 a مخصوصاً برای تجزیه و تحلیل خاک مناسب هستند زیرا نیتروژن کمی دارند. برای تعیین فسفات یا سدیم، گریدهای 131 و 132 را توصیه می شود.