کاغذ صافی یکی از وسایل مهم در آزمایشگاه می‌باشد که برای فیلتر کردن مواد (عمل فیلتراسیون) استفاده می‌شود. در این مقاله به بررسی انواع کاغذ صافی و چگونگی استفاده از آن می‌پردازیم.
عمل فیلتراسیون چیست؟
عمل فیلتراسیون عبارت است از جدا کردن مایعات و جامدات از یکدیگر.
کاغذ صافی برای جداسازی چیست؟
همانگونه که در بالا ذکر شد، از کاغذ صافی برای جدا کردن ذرات جامد و مایع از یکدیگر استفاده می‌شود. این ابزار مهم آزمایشگاهی معمولاً به شکل گرد مورد استفاده قرار می‌گیرد و جنس آن الیاف پنبه می‌باشد. کاغذهای صافی، در سطح خود منافذی دارند. مایعات به‌راحتی از این منافذ عبور می‌کنند ولی ذرات جامد بزرگ نمی‌توانند از آن‌ها عبورکنند و بدین‌صورت عمل جداسازی اتفاق می‌افتد. کاغذ صافی، انواع مختلفی دارد که به وسیله‌ی عوامل زیر از یکدیگر متمایز می‌شوند:
– ظرفیت
– سختی
– کاربرد
– راندمان (بازده)
– قابلیت ترشوندگی
– تخلخل
– سرعت جریان حجمی(دبی حجمی)
– توانایی احتباس ذرات
– سازگاری
ویژگی های کاغذ صافی
– نفوذپذیری متوسط دارد. (نیمه‌تراوا)
– در برابر رطوبت مقاومت بالایی دارد.
– در مقابل اسیدیته مقاوم است.
– باعث افزایش دقت آزمایش می‌شود.
✔ دستگاه PH متر چیست؟ + انواع Ph متر
ساختار کاغذ فیلتر
کاغذ فیلتر در تمام سطح خود، دارای ضخامت و ساختار یکسانی نیست. ساختار آن بدین صورت است که الیاف در قسمت جلوی کاغذ صافی، منعطف و شل هستند و منافذ زنگوله‌ای شکل بزرگ دارند. اما بقیه‌ی قسمت‌های سطح آن از الیاف محکم ساخته شده است.
هرچه ضخامت کاغذ کمتر شود، اندازه‌ی منافذ موجود در آن نیز کوچک‌تر می‌شود. ضخامت کاغذ صافی معمولاً 0.35 تا 0.5 میلی‌متر می‌باشد. اندازه‌ی ذره‌های گردوغبار می‌تواند بین چند میکرون تا ده‌ها میکرون متغیر باشد. کاغذهای صافی به‌صورت چندلایه هستند و بنابراین فیلتراسیون را عمیق‌تر انجام می‌دهند.
کاغذ صافی را چگونه قرار دهیم؟
قسمت جلوی کاغذ که دارای الیاف انعطاف‌پذیر است، باید در جهت جریان هوا قرار گیرد. سطح داخلی کاغذ نیز باید در جهت جریان مایع باشد. معمولاً برای تفکیک و تشخیص این دو قسمت، یک خط رنگی بر روی سطح کاغذ کشیده می‌شود. درصورتی‌که در هنگام آزمایش جهت کاغذ برعکس مورد استفاده قرار گیرد، بازدهی این ابزار، حدود 30 درصد کم می‌شود. زیرا ذرات جامد و گردوغبار در کاغذ ذخیره خواهند شد.
✔ جنس ظروف شیشه ای آزمایشگاهی (نام شیشه ها + توضیحات)
تقسیم بندی انواع کاغذ فیلتر
کاغذ فیلتر را به‌صورت کلی می‌توان به دو دسته‌ی کیفی و کمی تقسیم‌بندی کرد. تفاوت این دو دسته در مقدار ناخالصی‌های تولید شده توسط آن‌ها حین عمل فیلتراسیون می‌باشد.
-
کاغذ صافی کیفی (کاغذ صافی بدون خاکستر)
ناخالصی‌هایی که توسط نمونه‌ی کمی تولید می‌شود، خیلی کم و ناچیز است. زیرا تصفیه‌ی آن به وسیله‌ی اسید هیدروکلریک و اسید هیدروفلوئوریک صورت می‌گیرد. در آزمایش‌ها و محاسبات نیز می‌توان وزن ناخالصی‌های تولید شده توسط نمونه‌ی کمی را صفر در نظر گرفت. به این نوع کاغذ صافی، بدون خاکستر نیز گفته می‌شود.
✔ نحوه شستشوی ظروف آزمایشگاهی {از ظروف نو تا ظروف شیمی آلی}
-
کاغذ صافی کمی
کاغذهای صافی کیفی، ناخالصی‌های زیادی تولید می‌کنند. بنابراین نمی‌توان در محاسبات، وزن این ناخالصی‌ها را صفر حساب کرد و آن‌ها را نادیده گرفت.
این تفاوت‌ها، باعث می‌شود که کاغذهای صافی، قیمت‌های مختلفی داشته باشند.
✔ بشر چیست؟ + آشنایی با انواع بشر آزمایشگاهی
-
انواع کاغذ صافی بر اساس سرعت
برای تقسیم‌بندی کاغذهای صافی، می‌توان از معیار سرعت نیز استفاده کرد. زیرا سرعت فیلتر کردن در کاغذهای مختلف، متفاوت است. با توجه به این موضوع، آن‌ها را به 3 دسته‌ی سریع، متوسط و کند تقسیم‌بندی می‌کنند. برای تفکیک این سه دسته از رنگ‌های متفاوتی به‌عنوان نشانگر استفاده می‌شود. بدین‌صورت که برای سرعت سریع از نوار سفید برای سرعت متوسط از نوار آبی و برای سرعت آهسته از نوار قرمز استفاده می‌شود.
-
تقسیم بندی بر اساس شکل و اندازه (رولی، دایره ای، مربعی)
کاغذهای صافی‌ها را می‌توان برحسب اندازه و شکل ظاهری به رولی، دایره‌ای و مربعی تقسیم‌بندی کرد. در صنایعی که به میزان بسیار زیاد از این محصول استفاده می‌کنند، به‌جای استفاده از کاغذهای برش خورده، بیشتر کاغذ صافی رولی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از کاربردهای این نوع کاغذ صافی، می‌توان به روان‌سازی و برش مایعات، فیلتر کردن خنک‌کننده‌های ابزارهای ماشین و استفاده در صنعت فلزکاری اشاره کرد.
کاغذهای صافی دایره‌ای شکل در اندازه‌های مختلف (قطرهای 5، 9، 11، 15 و 18 سانتی‌متر) تولید می‌شوند.
کاغذهای صافی مربعی شکل نیز در ابعاد متفاوتی مثل (60*60 و 30*30 سانتی‌متر) در بازار وجود دارند و در اصطلاح به آن‌ها کاغذ خشک‌کن نیز گفته می‌شود.
-
انواع کاغذ صافی از لحاظ جنس و بافت کاغذ
نوع دیگر تقسیم‌بندی کاغذهای صافی، بر اساس جنس و بافت آن می‌باشد. مواد و متریال‌های مختلفی برای ساخت کاغذهای صافی استفاده می‌شود که به تولید کاغذهای متفاوتی می‌انجامد. این کاغذها عبارتند از:
– کاغذ کارتوش
– کاغذ فیلتر غشایی
– کاغذ فیلتر شیشه‌ای ریزرشته‌ای یا فیلترهای الیاف شیشه
– کاغذ فیلتر سلولزی
– فیلتر الیاف کوارتز
کاربرد کاغذ صافی چیست؟
در حالت کلی، عملکرد کاغذهای صافی شبیه یکدیگر است که به جداسازی ذرات از یکدیگر می‌انجامد. ولی بعضی از تفاوت‌هایی که در مشخصات کاغذ فیلتر وجود دارد، باعث کاربرد متفاوت آن‌ها می‌شود. در ادامه‌ی این مبحث، به توضیح مختصری درباره‌ی بعضی از کاربردهای این کاغذها، می‌پردازیم.
-
کاغذ کروماتوگرافی
کروماتوگرافی کاغذی، روشی است که در آن مواد رنگی یا شیمیایی جدا می‌شوند. همچنین برای فیلتراسیون مخلوط‌های پیچیده در ترکیبات هم قطب، مانند اسیدآمینه نیز از این روش استفاده می‌شود.
-
کاغذ صافی چین دار (کرپ) برای تجزیه تحلیل کیفی و فنی
معمولاً برای انجام تحلیل‌های کیفی و فنی از این کاغذها استفاده می‌شود. این کاغذها به دلیل اینکه چین دار هستند، به‌آسانی می‌توانند در ظرف‌های مختلف قرار گیرند.
-
کاغذ صافی بدون خاکستریا کاغذ صافی اشلس (Ash Less)
کاغذهای فیلتر، حاوی درصد مشخصی خاکستر هستند که میزان آن به نوع کاغذ بستگی دارد. کاغذی که کمترین مقدار خاکستر را دارد، بدون خاکستر یا اشلس نام دارد و از آن برای بالا بردن دقت آزمایش استفاده می‌شود.
-
صافی قهوه
در قهوه‌سازهای قطرهای، از فیلتر صافی قهوه استفاده می‌شود. چربی و ذرات اضافه به وسیله‌ی بافت محکم و قدرت جذب بالای این فیلتر جدا می‌شود و در نتیجه قهوه‌ای باکیفیت و شفاف حاصل می‌شود.
-
فیلتر هوا
فیلتر هوا قابلیت این را دارد که آلاینده‌های موجود در هوا را شناسایی کند، آن‌ها را تفکیک کرده و باعث بهبود هوای محیط شود. استفاده از این فیلتر برای همه‌ی افراد مخصوصاً افرادی که بیماری‌های قلبی ریوی دارند، بسیار مفید می‌باشد.
-
فیلتر سوخت
ازجمله دلایلی که سبب اختلال در مسیر حرکت سوخت می‌شود، رسوب ناخالصی‌های آن می‌باشد. وجود این ناخالصی‌ها باعث سوخت ناقص و تولید آلاینده‌های محیطی می‌شود. استفاده از فیلتر سوخت، باعث جلوگیری از این مشکلات خواهد شد.
-
کاغذ صافی طلا
برای استخراج فلزات گران‌بهایی همچون طلا، نقره و… باید از کاغذ صافی استفاده کرد. برای این منظور، محلول‌های شیمیایی مانند کلرید طلا و یا نیترات نقره، به وسیله‌ی این کاغذها جداسازی می‌شوند.
-
فیلتر روغن
روغن‌هایی که در ماشین‌آلات استفاده می‌شوند، به‌مرور رسوب و ناخالصی تشکیل می‌دهند. برای برطرف کردن این مشکل از فیلتر روغن برای تصفیه‌ی آن استفاده می‌شود. بدین‌صورت این ناخالصی‌ها جدا شده و کیفیت آن بالا می‌رود.
تولید کاغذ صافی
تولید کاغذهای صافی شبیه فرایند کاغذسازی می‌باشد و برای ساخت آن خمیرهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. الیاف معدنی، چوب سخت و نرم (درختانی همچون کاج و صنوبر و…) از این موارد محسوب می‌گردند. استفاده از تفاله مرکسیزه یا الیاف تابیده شده، باعث بالا رفتن کیفیت محصول نهایی خواهد شد. به دلیل اینکه این کاغذها ابعاد کوچکی دارند، آن‌ها را در دستگاه‌های کوچک مخصوص کاغذ آزمایشگاهی (عرض حدود 50 سانتی‌متر) تولید می‌کنند.
راهنمای خرید کاغذ صافی
برای خرید کاغذ صافی، باید موارد زیر را مورد توجه قرار دهید.
– منطقه تحت پوشش
درصورتی‌که می‌خواهید از این کاغذها برای سطوح بزرگ و وسیع استفاده کنید، خوب است بدانید ظرفیت نگهداری ناخالصی‌ها به وسیله‌ی کاغذ صافی بالا است، مقاومت آن کم و دوام آن زیاد می‌باشد.
– اندازه‌ی الیاف
هرچقدر قطر الیاف کم باشد، فیلتراسیون با دقت بالایی انجام می‌شود و راندمان و بازده بالا می‌رود.
– مقاومت
اگر چسبندگی کاغذ زیاد باشد، انعطاف و مقاومت آن نیز زیاد می‌شود؛ مقدار ناخالصی‌های تولیدی کمتر و در نتیجه بازده و راندمان عمل فیلتراسیون بالا می‌رود.
– مواد شیمیایی به‌کار رفته
برای اینکه از سرعت‌های پایین در عملیات فیلتراسیون جلوگیری کرد، می‌توان از کاغذ صافی رسوب آمورف مانند Fe(OH) 3 و All(OH) 3) استفاده کرد. برای جداسازی بعضی ذرات (همچون CaC2O4 و BaSO4) باید از کاغذ فیلتری استفاده کرد که سرعت جداسازی آن آهسته باشد. به‌این‌ترتیب این مواد هنگام فیلتراسیون، نشت پیدا نمی‌کنند.
نحوه استفاده از کاغذ صافی
نحوه آماده‌سازی و استفاده از کاغذ صافی، به شرح زیر می‌باشد.
- در مرحله‌ی اول کاغذ صافی را دو بار پشت سرهم درست از وسط تا کنید. بعد از آن، با زاویه‌ی مرکزی 90 درجه، دوباره آن را تا کنید. بدین‌صورت در نهایت کاغذ به‌صورت 4 لایه درمی‌آید.
- سه لایه از کاغذ را در یک سو و یک لایه‌ی دیگر را در سوی دیگر قرار دهید. بدین ترتیب، کاغذ، ظاهری قیف مانند پیدا می‌کند.
- در مرحله‌ی بعدی با مقدار کمی آب، دهانه‌ی قیف را خیس کنید تا کاغذ فیلتر، راحت‌تر به آن بچسبد. بدین‌صورت آن را درون فیلتر قیف مانند قرار دهید.
- قیف را به وسیله‌ی نگه‌دارنده‌ی مخصوص خود ثابت نگه دارید و زیر آن نیز ظرفی را قرار دهید که مایع فیلتر شده درون آن بریزد.
- در هنگام انجام عمل فیلتراسیون، در دست راستتان، ظرفی که مایع در آن جمع می‌شود نگه دارید و قیف را با دست چپتان بگیرید. توجه به این نکته ضروری است که حین انجام عملیات فیلتر، ظرف و قیف به سمت کاغذ سه لایه متمایل باشد. دقت کنید که مایع اولیه را با سرعت زیاد نریزید تا از قیف سرریز نشود.
- ممکن است مایع را درون قیف بریزید ولی مایع فیلتر شده از قیف بیرون نیاید. در این صورت قیف را به حالت دایره‌ای بچرخانید تا نوک آن به جدار داخلی ظرف جمع‌آوری کننده بچسبد. بدین ترتیب مایع فیلتر شده به درون ظرف هدایت شده و داخل آن می‌ریزد.
از کجا کاغذ صافی بخرم؟
توجه به این نکته نیز ضروری است که استفاده از کاغذ صافی باکیفیت بالا، باعث می‌شود نتایج مطلوبی را در آزمایش‌های خود به دست آورید. از این رو برای خرید کاغذ صافی آزمایشگاهی توصیه‌ی ما این است که خرید خود را از شرکت‌های باتجربه و معتبر انجام دهید تا محصول خریداری شده کیفیت بالایی داشته باشد.
خرید اینترنتی کاغذ صافی
خرید آنلاین کاغذ صافی و سایر تجهیزات و ظروف آزمایشگاهی، سبب می‌شود تا بتوانید زمان بسیار زیادی را صرفه‌جویی کنید و از طرف دیگر، به راحتی قیمت کاغذ صافی را در فروشگاه‌های مختلف مقایسه کنید.
خوب است بدانید مانند هر وسیله و ابزار دیگری، کاغذ صافی آزمایشگاهی قیمت یکسانی ندارد یعنی بسته به کیفیت و برند، نرخ دلار و فروشگاهی که از آن خرید می‌کنید ممکن است قیمت متفاوت باشد.
جمع بندی برای مقاله کاغذ صافی آزمایشگاهی
برای جداسازی مواد در آزمایشگاه، از کاغذهای صافی (کاغذ فیلتر) استفاده می‌شود که از پرکاربردترین ابزارهای آزمایشگاه محسوب می‌شود. برای بالا بردن کیفیت عمل فیلتراسیون، باید این ابزار را متناسب با نوع نیاز خود انتخاب کنید. علاوه بر آن، عمل فیلتر باید به‌درستی انجام شود تا نتیجه‌ی مطلوبی از آزمایش کسب کنید.
با توجه به نکات گفته شده، می‌توانید عمل فیلتر کردن را به بهترین نحو انجام دهید.
https://www.sigmaaldrich.com/US/en/products/filtration/filter-paper