Süzme ve Ayırma İşlemi Nasıl Yapılır?
Süzme, endüstride yaygın biçimde kullanılır. Taşıtlarda kullanılan makina yağının temizlenmesinden, şehir suyunun arılaştırılmasına kadar uzanan çok geniş bir uygulama alanı vardır. Süzme, sıvının, içindeki katıların tümünü ya da bir bölümünü tutan mekanik bir engelden geçirilmesiyle yapılır.
Süzgeçten geçen sıvı akışının temel ilkeleri şunlardır: Süzme ortamında basınç fazla, süzgeç alanı da büyükse, akış hızı yüksektir; süzücü tabaka kalınsa, akış hızı düşüktür.
Sıvıyı süzgeçten geçirmek için gerekli olan kuvvet çok önemlidir. Bu kuvvet üç yolla oluşturulabilir: Yerçekimiyle; vakum oluşturulmasıyla; basınç uygulanmasıyla.
Süzgeçler, kullanılan engelin türüne göre başlıca üç gruba ayrılabilir: Derin yataklı süzgeçler; değişmez ortamlı süzgeçler; toz ortamlı süzgeçler. Ayrıca her grup, süzgeçteki basıncın oluşturulma biçimine bağlı olarak, alt gruplara ayrılır.
Derin yataklı süzgeçler: Bu süzgeçlerde süzgeç malzemesi, kum, çakıl, kömür gibi küçük parçacıklardan oluşmuş derin bir yatak biçimindedir. Katı maddeler yüzeyde değil, yatak içindeki kanallarda ve boşluklarda tutulur. Yatağın akış yolundaki kıvrımlara ve her parçanın yüzeyindeki çekme kuvvetine bağlı olarak süzgeç, yatağı oluşturan parçacıklar arasındaki boşluklardan daha küçük katı parçalarını geçirmez. Akışın tersine çevrilmesiyle, toplanan katı atılarak, bu süzgeçler temizlenebilir.
Yerçekimiyle çalışan derin yataklı süzgeçler: Bunların klasik örneği, su tesisatlarındaki kum süzgeçleridir. Kum süzgeci, derinliği 3 m’yi bulan, tepesi açık, tuğla ya da beton bir odadan oluşur. Genellikle, ızgara biçiminde hareket edebilen bir tabanı, onun altında da, süzülen suyu uzaklaştırmaya yarayan su kanalları vardır. Hareket edebilen tabanın üstüne, tabakalar halinde kum konmuştur. Tepelerden verilen su, kumdan ve su kanallarından geçer. Yatak dolduğu zaman, ya akış, bir pompa yardımıyla geri çevrilir ya da kum yatak, basınçlı havayla bozulur. Bu sistemlerde, yüzey alanları 200 metreyi bulan birimler vardır.
Basınçla çalışan derin yataklı süzgeçler: Bu süzgeçler, daha az miktarda suyu süzmede kullanılır. Sözgelimi, yüzme havuzu suyu, fabrikalar ve elektrik istasyonları için ırmaklardan alınan su, endüstride arıtmada kullanılan su gibi, uzaklaştırılması gereken katı madde miktarının az olduğu durumlarda, bunlardan yararlanılır.
Kum ya da benzeri madde içeren yatak, düşey ya da yatay silindir biçimli, basınçlı bir boruyla çevrilmiştir. Yatak, silindir tabanının hemen üstündeki gözenekli levhayla desteklenir. Bu levha aynı zamanda, · süzme sırasında sıvının alta süzülmesini, basınçlı havanın dağılmasını ve temizleme sırasında temizleme suyunun geri akmasını sağlar. Süzülecek sıvı, yatağın üstünden pompayla basınç altında verilir. Birimlerin yüzey alanları, 30 metreye kadar olabilir.
Değişmez ortamlı süzgeçler: Süzme ortamı, tel örgüler, kumaş, kağıt, keçe, seramik gibi çok değişik maddelerden oluşabilir. Tel örgüler, kumaş parçaları ·ve seramik gibi bazı maddeler, geri gelen yıkama suyuyla ya da geri üflenen havayla temizlenebilecek biçimde yerleştirilir. Öte yandan, kağıtlar ve keçe parçaları, genellikle alanı büyütmek için bükülür ve tıkandığı zaman yerlerine yenilerinin konulabilmesi için, paket haline getirilir. Bunun bir örneği, motorlu taşıtlardaki yağ ve hava süzgeçleridir.
Yerçekimiyle çalışan değişmez ortamlı süzgeçler: Bu tür süzgeçlere, laboratuvarlar ve şarap üretimi tesisleri dışında pek rastlanmaz. Süzgeç genellikle, bir cam huni içine yerleştirilmiş kıvrımlı kağıttan oluşur. Sıvı yavaş yavaş aşağı akarken katı maddeler kağıt tarafından tutulur.
Vakumla çalışan değişmez ortamlı süzgeçler: En yalın biçimi Nutsche süzgecidir. Bu süzgeç, dibine bir keçe ya da tel örgü yerleştirilmiş tepesi açık bir silindir ya da kutudan oluşur. Süzgeçin altı, vakum sistemine açılır. Süzülecek sıvı ya da katı bölümünün ayrılması istenen asıltı, tepeden boşaltılıp, vakumla alttan çekilir. Toplanan katı, süzmeyi engelleyecek miktara ulaşınca elle alınır. Bu süzgeçler, sıvı miktarının az olduğu durumlarda kullanılır. Sözgelimi, kullanılan maddelerin az ve değerli olduğu ilaç endüstrisinde bunlardan yararlanılır.
Nutsche’un geliştirilmesiyle, yandan boşaltmalı tekli süzgeç yapılmıştır. Bunda, içinde katı maddelerin biriktiği bölme, yandan çıkarılabilir.
En önemli vakumlu süzgeç, döner vakumlu süzgeçtir. Bu, sürekli çalışan bir süzgeçtir. Sıvının verilmesi ve katının uzaklaştırılması için işlemin durdurulması gerekmez. Aygıt temelde, yatay bir eksen çevresinde dönen bir tamburdan oluşur. Tamburun eğrisel yüzeyi gözeneklidir ve çevresine keçe ya da bez süzgeç sarılmıştır. Tamburun alt bölümü, içinde süzülecek sıvı bulunan bir tekneye daldırılıp, içinde bir vakum yaratılır. Vakum, sıvının keçeye çekilmesine ve tambur üstünde bir “tabaka” oluşmasına neden olur. Tambur· dönerken, bu tabaka çıkarılır ve içinde kalan son sıvı da uzaklaştırılır. Tamburun altı bir bıçakla sıyrılarak temizlenir.
Değişmez ortamlı basınçlı süzgeçler: Bu türün çeşitli tipleri, kullanılış biçimlerine göre iki grupta toplanabilir: Katı madde oranı az olan büyük miktarda sıvılar için kullanılanlar; süzme sırasında bir tabaka oluşturup bunu boşaltacak biçimde yapılmış olanlar.
Süzgeçlerin çoğu, içinde sıvı için geçiş kanalları bulunan ve kullanılan süzücü madde kutularının kolayca takılıp alındığı basınçlı kaplardan oluşur. Basınç altında katıları sıvıdan ayırıp toplamak için, süzgeç pres kullanılır. Pres, XIX. yüzyılın ilk yarısında endüstri işlemleri için geliştirilmiş, çeşitli araştırmalara karşın, temel ilkeleri değişmemiştir. Pres, birbirini izleyen levha ve çerçeve dizilerinden oluşur. Bunlar düşey olarak yerleştirilmiş ve yatay olarak birbirine tutturulmuştur. Levhaların iki yanında çentikler ve su çıkış yerleri vardır. Her levhanın üstüne bez, onun da üstüne çerçeve yerleştirilir. Süzme, çerçevelerden beze, oradan da levhaya doğru basınç altında gerçekleştirilir. Sıvı, çerçevelerin ve levhaların köşelerindeki delikler arasından verilip alınır. Katı, çerçevede tabaka oluşturunca, pres gevşetilip alınır. Modern presler basınçlı suyla çalışır. Çerçeve ile levhalar, ileri-geri hareket edebilmeleri ve katının alınabilmesi için otomatik bir mekanizmayla donatılmıştır. Bu tür presler, çimento ve şeker fabrikaları gibi alanlarda kullanılır.
Toz ortamlı süzgeçler: Bu süzgeçlerde kullanılan ortamlar üç gruba ayrılabilir. Birinci grubu, diyatomit (diatomeli toprak) oluşturur. Diyatomit, tarihöncesi tek hücreli deniz hayvanları iskeletlerinin fosilleşmiş artıklarıdır. A.B.D. ve Afrika’nın belirli yerlerinde bulunur. Sıvının hızlı akma3ına ve katıların iyi bir biçimde tutulmasına elverişli bir yapısı vardır.
İkinci grup, yanardağ kaynaklı bir madde olan perlittir. Perlit, küçük küreler ile taşa benzer camsı parçalardan oluşur. Biçimleri nedeniyle parçacıklar arasında boşluklar bulunduğundan, perlitler, sıvıyı süzerler.
Üçüncüsü, karbon tozları, selüloz lifleri, odun tozları ve plastik tozlarından oluşmuş karmaşık bir gruptur. Bu maddeler ayrı ayrı alanlarda kullanılır. Tozlar, su ya da başka bir sıvıyla bir çamur ortaya çıkarırlar. Bu çamur, bir tel örgüden ya da benzeri bir düzenekten geçirilince kalın bir tabaka oluşturur. Süzme işlemi tamamlanınca, katı maddelerle dolu yatak atılıp, yenisi oluşturulur.
Vakumla çalışan toz ortamlı süzgeçler: Vakumlu döner süzgeçlerde toz kullanılabilir. Süzülen sıvı içindeki katı maddeler yapışkansa (sözgelimi, antibiyotik yapımında durum böyledir), süzmede kullanılan bez, kısa zamanda tıkanır. Bu durumda, vakum tamburunda bir toz yatağı oluşturulur. Katı maddeyi kazıyan bıçak, her dönüşünde tambura biraz daha yaklaşır. Tamburun her dönüşünden sonra, tozun bir bölümü katı maddelerle birlikte kazınır. Böylece, yeni bir süzme için temiz bir yüzey bırakılmış olur.
Basınçla çalışan toz ortamlı süzgeçler: Bu süzgeçler, bira ve besin endüstrileri ya da elektrik ve kimya endüstrileri gibi «saydam» sıvıların söz konusu olduğu durumlarda yaygın olarak kullanılır. Bu süzgeçler, düşey ya da yatay olarak yerleştirilmiş silindir biçimli basınçlı kaplardan oluşur. Kapta, ya ince tel örgü yaprakları ya da sıkıştırılmış metal ve seramik diskler vardır. Yapraklar ya da diskler bir boruya bağlanmıştır. Su dışardan basınçlı kaba girerek, toz ortamını tutan yaprak ve dişlilerin arasından geçer ve süzülmüş sıvı borusundan dışarı çıkar. Süzgeçlerde toz yatağı bir asıltının dolaştırılmasıyla hazırlanır. Genellikle süzme alanının her metresi için 1 kg toz kullanılır. Süzülen madde, yapışkan bir tabaka oluşturan katılar içeriyorsa, sürekli olarak toz verilerek ömrü uzatılır. Süzme işlemi tamamlanınca, toz ortamı ve katı maddeler boşaltılmalıdır. Bu işlem suyla, mekanik yoldan titreşim oluşturularak ya da merkezkaç kuvvetle gerçekleştirilir. Günümüzde bu sistemler bütünüyle otomatik hale getirilmiştir.
Havanın temizlenmesi: Binalar ve taşıtlardaki İKLİMLEME aygıtları ve İÇTEN YANMALI MOTOR’lardaki hava girişi gibi, havanın temizlenmesini gerekli kılan birçok durum vardır. Havayı temizleyen süzgeçler, cam ya da selüloz gibi lifli maddelerden yapılmış bir ya da daha çok sayıda bölmeden oluşur. Söz konusu maddeler, havadaki toz ve kil parçalarını çeker. Bazı lifli maddelere, etkilerini artırma amacıyla yapışkan bir sıvı emdirilir. Çok küçük taneciklerin süzülmesini gerektiren durumlarda (sözgelimi, egzoz gazlarındaki havayı kirleten zehirli tanecikler), etkinleştirilmiş karbondan yapılmış bir süzgeç kullanılarak, taneciklerin süzülmesi sağlanır.
Ayırıcılar: İklimleme aygıtlarında ve fabrika bacalarında genellikle ELEKTROSTATİK çöktürme yönteminden yararlanılır. Tanecikler, hava ya da gazın çok güçlü bir elektrostatik alandan geçirilmesiyle yüklenirler. Yüklü tanecikler, yüklü elektrotlara çekilerek, hava ya da gazdan ayrılır. Daha büyük katılarsa, havanın yolu ya da hızı değiştirilerek ayrılabilir. Katı parçaları, havadan ağır oldukları için, havayla aynı hızda yön (ya da hız) değiştiremez ve ondan ayrılırlar. Siklon sisteminde, hava, ters koni biçimli bir kabın tepesinden belirli bir açıyla verilir. Bu, siklon içinde dönen bir hava akımı yaratır. Katı parçacıkları, merkezkaç kuvvetle koni kenarlarına doğru fırlatılıp, dibe düşerler. Hava da, siklonun tepesindeki çıkış borusundan alınır. Yoğunlukları farklı karışımları birbirinden ayırmak için (sözgelimi sütü kremasından ayırmada) genellikle SANTRİFÜJ kullanılır. Küçük laboratuvarlardan büyük makinalara kadar çeşitli yerlerde yararlanılan santrifüjler, değişik büyüklüklerde olabilir.
Magnetik ayırıcılar, dökme halindeki malzemeden magnetik maddeleri ayırmada kullanılır. Yalın türleri, bir taşıyıcı bant üstüne asılmış demir bir mıknatıstan ya da eğimli geçitler arasına yerleştirilmiş mıknatıslı çubuklardan oluşur. Daha karmaşık yapıda olanlarda, parçacıkları ayırmak ve kutularına boşaltmak için mıknatıslanmış disk ya da borular kullanılır. Magnetik ayırıcılar, endüstride, minerallerden ve içinde demir bulunmayan metallerden demir ayırmak için, şeker, tahıl, tohum. kakao, kahve, tütün gibi maddelerden de çelik ve demir gibi artıkları uzaklaştırmak için kullanılırlar.