Перемешивание жидкостей
Жидкости можно перемешивать как вручную, так и механическим путем. Перемешивание бывает необходимо при растворении твердых веществ в жидкости, при растворении жидкости в жидкости, при проведении многих работ.
Перемешивание вручную. При смешивании небольших объемов жидкостей перемешивание можно проводить при помощи стеклянной палочки, например в стакане. На рис. 333 показано, как нужно проводить эту операцию.
При перемешивании в колбе ее вращают, придерживая за горло. В закрытом сосуде перемешивают путем встряхивания или многократного перевертывания его. Перемешивать вручную легко только не вязкие жидкости. Чем выше вязкость жидкости, тем труднее ее перемешивать, и обычно в подобных случаях прибегают к механическим способам перемешивания. Однако вязкость жидкости можно уменьшить нагреванием. Горячую жидкость перемешивают, обернув сосуд полотенцем, чтобы не об? жечься.
Если приходится перемешивать вручную в закрытом сосуде жидкости с низкой температурой кипения, обязательно нужно придерживать пробку, так как в сосуде развивается повышенное давление вследствие испарения растворителя и пробка может выскочить.
Для перемешивания жидкостей, а иногда и для растворения твердых веществ применяют также цилиндр для смешивания, снабженный притертой пробкой (рис. 334). Он напоминает мерный цилиндр, но не имеет делений. Жидкости, подлежащие смешиванию, наливают в цилиндр так, чтобы суммарный объем их составлял не более 3/4 - 4/5 емкости цилиндра. Взбалтывание проводят, придерживая одной рукой пробку, а другой — основание цилиндра. Если смешивают органические растворители со сравнительно низкой температурой кипения, рекомендуется время от времени спускать давление, развивающееся внутри цилиндра в результате испарения жидкостей.
Рис. 335. Лабораторный электромотор и водяная турбина.
Для этого нужно слегка освободить стеклянную пробку, не вынимая ее совсем, а затем снова притереть ее.
Механическое перемешивание. Механическое перемешивание предпочтительнее ручного. Для вращения мешалок применяют электрические моторы, водяные турблны (рис. 335) и воздушные моторы, приводимые в движение нагретым воздухом (рис. 336).
На рис. 337 показано, как монтируют мешалку с водяной турбиной. Чтобы пустить в работу водяную турбину, ее прочно укрепляют в штативе. Затем один из отростков ее при помощи шланга соединяют с водопроводным краном, а на другой надевают водоотводную трубку, которую опускают в раковину или в водосток. Открывая водопроводный кран, приводят в движение турбинку. Чем сильнее струя воды, тем быстрее вращается ротор турбинки, поэтому число оборотов ее можно регулировать.
Применяются также водяные турбины из стекла (рис. 338).Воздушный мотор работает под действием нагретого на горелке воздуха. Через несколько секунд после того, как горелка зажжена, следует рукой повернуть один из маховиков.
На рис. 339 показана лабораторная мешалка с приводом от электромотора, укрепленного на штативе. При необходимости ось мотора может быть расположена не только по вертикали, но' и наклонно. Мотор можно передвигать по штативу вверх и вниз, В ось мотора вставляют и закрепляют стеклянные мешалки (лопасти)', имеющие самую разнообразную форму.
Рис. 336. Мотор, приводимый в движение нагретым воздухом.
Рис. 337. Установка для растворения с водяной турбиной.
Удобную мешалку можно сделать из куска резиновой трубки, надетой на стеклянную палочку, служащую осью мешалки (рис. 340). На резиновой трубке, предварительно надетой на стеклянную палочку, делают четыре надреза по образующей, а затем сближают верхний и нижний концы трубки.
Рис. 338. Стеклянная водяная турбина
Рис. 339. Лабораторная мешалка с электрическим мотором.
Форму стеклянной мешалки выбирают в зависимости от вязкости жидкости, которую применяют, например, при растворении, и от вязкости полученного раствора. Надо учитывать, что вязкие жидкости нельзя перемешивать с большой скоростью, и приходится ограничиваться малым числом оборотов мешалки, иначе стеклянные мешалки ломаются.
На рис. 341 показана механическая мешалка, у которой электромотор вынесен, и мешалка вращается от гибкого вала, как у бормашины. Такую мешалку очень легко приспособить для перемешивания любых жидкостей.
Электромотор применяют также в групповых мешал* ках, например при перемешивании в 3—4 стаканах. В этом случае каждая мешалка имеет свой привод от шкива, связанного с электромотором.
В настоящее время большое применение находят электромагнитные мешалки (рис. 342). Принцип их действия основан на том, что электромагнит, укрепленный на оси
вертикально расположенного мотора, при вращении приводит в движение якорь из мягкого железа. Якорь помещают в стеклянную или кварцевую ампулу, которую запаивают. Ампулу кладут на дно сосуда, в котором проводят перемешивание. Электромагнитные мешалки можно применять во всех случаях, когда требуется перемешивать маловязкие жидкости (при электролизе, титровании и пр.). Прибор работает без шума, спокойно. Имеются модели электромагнитных мешалок, снабженных штативами, что позволяет укреплять на них бюретки и другие приборы или приспособления, необходимые при проведении какой-либо работы. Площадку, на которую ставят сосуд с перемешиваемой жидкостью, можно нагревать до 5O0C и выше при помощи нагревательного устройства, которое можно устанавливать по желанию или снимать, если нагрев не требуется. - Для того чтобы якорь не терялся, рекомендуется после окончания перемешивания и перед тем, как вылить жидкость из стакана, ко дну его снаружи приложить постоянный магнит или электромагнит, который будет держать якорь, Только после этого можно выливать жидкости из посуды. Если применить этот способ нельзя, то сливать жидкости непосредственно в раковину не рекомендуется.
Рис.343. Встряхиватель Сокслета.
С якорем нужно обращаться осторожно и стараться не разбить стеклянную трубочку, в которой он запаян. Если же трубочка разобьется, якорь нужно сначала вытереть насухо и снова запаять в новую стеклянную или кварцевую трубочку подходящего диаметра.
Перемешивание, например при растворении, можно проводить, пользуясь так называемыми встряхивателями. Встряхиватель Сокслета (рис. 343) приводится в движение мотором. Так как пробка, которой закрыта бутыль с перемешиваемой жидкостью, может быть хорошо замазана и прикреплена-к горлу бутыли, то при таком способе перемешивания растворитель не испаряется и в него не попадает влага.
Большим распространением в лабораториях пользуется встряхиватель Вагнера (рис. 344). Он служит для перемешивания содержимого бутылей, колб и других аналогичных сосудов. При работе с ним очень важно надежно прижать выдвижной колпачок к пробке или к горлу сосуда и неподвижно закрепить последний. Если сосуд плохо закреплен, то при вращении встряхивателя он может выпасть. Прибор приводится в движение как вручную, так и от мотора. Если нужно медленное перемешивание или взбалтывание, между мотором и приводным колесом встряхивателя устанавливают передаточные-шкивы.
Рис. 344. Встряхиватель Вагнера.
Кроме горизонтальных встряхивателей, очень удобны, особенно для встряхивания делительных воронок, вертикальные встряхиватели (рис. 345). В этом встряхи-вателе можно закреплять бутыли и делительные воронки различной высоты, так как он имеет две подвижные планки с отверстиями для горлышек. Эти планки могут быть закреплены на желаемой высоте.
Современный универсальный электронный вибратор (рис. 346) имеет приставные детали, например для крепления одной бутыли или для крепления пробирок, делительных воронок разной емкости, пипеток для смешивания крови и др. Прибор снабжен регулятором частоты колебаний и контрольной лампой.
Перемешивание воздухом или газом. Удобным приемом механического перемешивания жидкостей является пропускание через них воздуха или какого-нибудь инертного газа под небольшим давлением. Этот процесс называют барботированием, и его можно проводить, исполь-
Рис. 345. Вертикальный встряхиватель.
Рис. 346. Универсальный электронный вибратор.
зуя любой газопромыватель или любую предохранительную склянку, или даже промывалку, присоединив их к вакуум-насосу, к нагнетательному насосу или используя сжатый газ. Естественно, что барботирование воздухом можно проводить, только когда он не будет оказывать какого-либо химического воздействия на жидкость или растворенные в ней вещества.
При барботировании не нужно пускать очень сильную струю воздуха или инертного газа, так как это всегда вызывает разбрызгивание перемешиваемой жидкости. Кроме того, очень важно, чтобы отверстия, через которые поступает воздух или инертный газ, были бы мелкими и их было бы. много. При выполнении этих условий создается более равномерное и спокойное перемешивание.
Для барботироваиия очень удобны трубки, снабженные пластинкой различной формы, из пористого прессованного стекла (см. гл. 11 «Фильтрование»). Удобны так же пальцевидные насадки (бужи) длиной от 80 до 250 мм и диаметром от 30 до 85 мм. Они обычно сплавлены со стеклянной трубкой, через которую пропускают газ. Пористость пластинок может быть разной, от № 1 до № 4.
см также