過濾與分離

國中化學溶解的鹽、水和懸浮砂通過過濾器的理想化傳遞模型,並明確標示顆粒截留比例

先組裝過濾器,再倒入混合物。觀察沙子在濾紙上堆積,同時溶解的鹽進入接收燒杯。

3D

拖曳裝置進行調整。拖曳背景進行旋轉。捲動以縮放。

測量記錄本

變更設定、測試預測並儲存結果。最多保留 12 個快照。

關於此實驗

在接收燒杯上方組裝漏斗和濾紙,然後倒入鹽和砂的混合物。溶解的鹽隨水通過,而完整的濾紙會截留砂。檢查兩種組分,了解為什麼澄清的濾液不一定是純水。

學習目標

  • 區分溶解物質與懸浮粒子。
  • 核算進料、截留固體和濾液之間的物料平衡。
  • 比較完整的過濾器與破損或缺失的過濾器。

使用方法

  1. 1組裝過濾器,倒入部分混合物。查看水、鹽和截留砂的讀數。
  2. 2完成傾倒,並檢查所有溶解的鹽是否都已進入接收容器。
  3. 3使用破損濾紙模型以及不放濾紙的情況重複操作。比較濾液中的砂量。
  4. 4更改起始質量,記錄結果,並確認每種物質都已納入計算。

模型

溶解溶質的轉移
截留率 eta 下的粒子衡算

假設

  • 所選的鹽已全部溶解,並將水的密度視為 1 g/mL。在所選水量下,所選鹽量低於其飽和限度。
  • 完整的紙會截留所有懸浮砂粒;在使用破損紙張的教學模型中,截留率為 20%;不使用紙則不會截留任何砂粒。這些是規定的截留情況,並非經過校準的孔徑模型。
  • 轉移進度是起始混合物中已處理部分所占的比例。溶解的鹽與水一起移動。不考慮濾器滯留、吸附、蒸發以及流動阻力的變化。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1過濾後,如何從澄清的濾液中分離出溶解的鹽?
  2. Q2為什麼破損的濾紙會影響懸浮砂粒,卻不會影響溶解鹽的比例?

常見問題

濾液澄清是否代表除水以外的所有物質都已被去除?

不是。在此模型中,溶解的鹽會隨水一起通過濾紙。

尚未倒完之前,來源容器中還剩下什麼?

未處理的部分仍含有按比例分配的水、鹽和沙子。保留的沙子只計入已由濾紙處理過的顆粒。