Центрифуга для очистки отработанного масла

Saad Bhamla et al., / Stanford University

Ученые их Стэнфордского университета предложили использовать вместо лабораторной электроцентрифуги самодельное устройство, доступное для изготовления из подручных материалов и работающее по принципу детской «вертушки», также известной как «крутилка» и «жужжалка». Статья опубликована в Nature Biomedical Engineering.

Лабораторные центрифуги используются для отделения материалов, имеющих разную плотность. Центрифуги могут использоваться, например, для отделения крови и плазмы, выявления паразитов в крови или для осаждения ДНК. Несмотря на широкое использование центрифуг в диагностике, такое оборудование может быть использовано далеко не всегда, особенно в экономически слабо развитых странах — во-первых, центрифуга может быть слишком дорогим оборудованием, во-вторых, для ее работы необходимо подключение к электросети, что тоже не всегда возможно. Для того, чтобы решить обе эти проблемы, авторы новой статьи предложили использовать самодельную центрифугу с ручным приводом.

Ученые назвали свое изобретение paperfuge («бумагофуга»). Устройство работает по принципу «крутилки», известной человечеству еще с бронзового века — в отверстия в центре диска продевается веревка, которая закручивается в одну из сторон, после чего достаточно растягивать в стороны и отпускать веревку, чтобы диск вращался на высоких оборотах в разные стороны.

Первый прототип авторы изготовили из двух бумажных дисков, на внутреннюю поверхность одного из которых для удерживания пробирок вклеили кармашки, сделанные из питьевых трубочек и запаянные эпоксидной смолой. На внутреннюю поверхность дисков также нанесли текстильную застежку-«липучку», а снаружи дисков на леску надели акриловые пуговицы, чтобы она при перекручивании не порвала бумагу. Второй прототип по такому же принципу ученые изготовили с помощью 3D-принтера, однако в нем отдельно предусмотрели смотровое окошко, чтобы была возможность поместить материал под микроскоп, не извлекая пробирку из ручной центрифуги.

Определение гематокрита с помощью Paperfuge занимает всего 90 секунд.

Saad Bhamla et al., / Stanford University

Поделиться Для проверки работоспособности «бумагофуги» авторы провели два эксперимента. В первом эксперименте paperfuge использовали для определения гематокрита — бумажная центрифуга отделила форменные элементы крови от плазмы за 90 секунд. Восьмикратная проверка образца показала ошибку в пределах нормы, а исследование отделенной плазмы под микроскопом показало стопроцентную чистоту жидкости.

Тег video не поддерживается вашим браузером.

Во втором эксперименте ученые использовали кровь с паразитом Plasmodium falciparum, который вызывает малярию. После 15 минут вращения пробирок присутствие паразита удалось определить в верхней (ближней к центру диска) части пробирки методом флуоресцентной микроскопии. Для сравнения ученые также использовали коммерческую центрифугу стоимостью около двух с половиной тысяч долларов, которая разделила кровь за пять минут, и после сравнения результатов авторы пришли к выводу о хорошем количественном согласии.

Согласно расчетам исследователей, при массовом производстве от 10 тысяч экземпляров стоимость одной бумажной центрифуги составит менее 20 центов. При этом в проведенных экспериментах «бумагофуга» развивала до 125000 оборотов в минуту с теоретическим пределом в миллион оборотов, в то время как электрические лабораторные центрифуги начального уровня обычно могут достичь частоты вращения до пяти тысяч оборотов в минуту. Также авторы отмечают, что им на примере двух диагностических процедур удалось доказать, что «бумагофуга» может использоваться как заменитель электрическим центрифугам.

В некоторых случаях ученым удается использовать и другие методы, позволяющие отказаться от лабораторного оборудования. Например, в 2015 году исследователи из Университета Квинсленда разработали экспресс-тест для обнаружения патогенов по ДНК с помощью флокуляции, что позволяет отказаться от амплификатора. Предполагается, что такой тест сможет заменить в полевых условиях сложные лабораторные исследования и обнаружит ДНК почти в любом образце крови, слюны или почвы.

Николай Воронцов

Очистка отработанного масла осуществляется методом, который выбирается исходя из количества и характера загрязнений и продуктов старения. При загрязнении только механическими примесями может быть достаточно простой очистки, в некоторых случаях требуется обработка с использованием химических реагентов.

На сегодняшний день наиболее распространенным и устоявшимся является разделение способов очистки масел на физические, физико-химические, химические и комбинированные.

Очистка отработанного масла физическими методами

К физическим относят методы, использование которых позволяет удалять только механические примеси: песок, пыль, частички металла, смолистые, асфальтообразные, коксообразные и углистые вещества, горючее. При этом химическая основа очищаемого сырья остается неизменной.

На практике очистка отработанного масла физическими методами осуществляется отстаиванием, фильтрацией, сепарацией (центрифугированием), отгоном горючего и промывкой водой.

Отстаивание

Отстаивание зачастую является первым и обязательным этапом очистки. Его суть базируется на естественном осаждении механических примесей и воды, находящихся во взвешенном состоянии, при спокойном стоянии масла. При этом ключевое воздействие определяется силами тяжести. Если вспомнить уравнение Стокса, то можно констатировать, что скорость осаждения механических частиц будет тем больше, чем больше их размер и удельный вес, и меньше вязкость масла.

В наибольшей степени подвержены выпадению в осадок металлические частицы, смолистые вещества и кокс.

Отметим, что отстаивание отработанных масел далеко не всегда приводит к желаемому результату. Иногда даже при существенном увеличении длительности процесса большинство примесей так и остаются во взвешенном состоянии, т.е. масло практически не отстаивается. Такая ситуация чаще всего наблюдается при очистке отработанных дизельных и автомобильных масел, в состав которых входят диспергирующие (моющие) присадки, а также масел, загрязненных мелкодисперсными примесями.

Сепарация

Сепарация представляет собой процесс центрифугирования. Центробежные силы оказывают влияние на наиболее тяжелые частицы, которые перемещаются к стенкам сосуда, образуя кольцевой слой отложений. Второй слой состоит из воды, а третий – из очищенного масла.

Фильтрация

Фильтрацией называют процесс разделения неоднородных систем с помощью пористых перегородок. Свойства последних позволяют одни фазы задерживать, а другие наоборот – пропускать.

Отгон горючего

Отгон горючего применяется при обработке масел из двигателей внутреннего сгорания. Без данной процедуры невозможно получить масла с необходимой вязкостью и температурой вспышки. Физическая основа метода отгона горючего – это разность температур кипения топлива и масла. В случае нагревания отработанного сырья сначала из него испаряется топливо и только потом масло. При знании соответствующих температур кипения нагревание прекращают в момент начала испарения масляных фракций.

Промывка водой

Промывку водой применяют в случае необходимости очистки масел от кислых продуктов – водорастворимых низкомолекулярных кислот и мыл. Если масло уже подверглось глубокому старению, то такая промывка не способна восстановить его полностью.

После того, как вода растворила кислоты, она отделяется от масла сепарацией при подогреве до 60 ºС.

Результаты очистки отработанного масла с помощью оборудования GlobeCore

Физико-химические методы

Коагуляция

Коагуляция – это способ, позволяющий улучшить фильтруемость отработанных масел, а также удалять примеси, находящиеся во взвешенном состоянии, и не удаляющихся при помощи физических методов.

Коагуляция – это слипание и укрупнение коллоидных частиц. Добиться протекания данного процесса можно при помощи добавления в масло специальных агентов (электролитов и неэлектролитов), механического воздействия (перемешивание и встряхивание), нагревания или сильного охлаждения, пропускания электрического тока или воздействия лучевой энергии. В каждом из случаев коагуляция возникает за счет ослабления связи загрязняющих частиц с окружающей их дисперсной средой.

Вещества, вызывающие коагуляцию, условно делят на четыре типа:

  1. электролиты – тринатрийфосфат, кальцинированная вода. Действие данных веществ базируется на создании двойного электрического поля на поверхности частиц.
  2. ионогенные поверхностно-активные вещества с активным органическим катионом или анионом.
  3. неионогенные поверхностно-активные вещества.
  4. поверхностно-активные коллоиды и гидрофильные высокомолекулярные соединения.

Коагуляцию проводят следующим образом. Сначала масло нагревается до температуры 75-90 ºС и обрабатывается при перемешивании 10%-м водным раствором коагулятора на протяжении 20-30 минут. Затем его отстаивают (длительность отстаивания около двух суток). После удаления отстоя масло обрабатывают при помощи специальной установки. В большинстве случаев она работает по схеме масло-глина-вода.

Установка очистки отработанного масла GlobeCore СММ-2,2

Адсорбцией называют процесс удержания примесей на поверхности адсорбера. Выбор в пользу адсорбентов определяется их высокими способностями к удерживанию на собственной поверхности асфальто-смолистых веществ, кислотных соединений, эфиров и других продуктов старения.

Данный метод отличается сравнительной простотой всех операций и при грамотном использовании может применяться для очистки большинства отработанных масел.

В качестве адсорбентов могут применяться силикагели, окись алюминия, отбеливающие глины, алюмосиликатные катализаторы. Большинство из них имеют искусственное происхождение и стоят недешево. Исключения составляют отбеливающие глины, которые и адсорбируют хорошо, и добываются из месторождений, и стоят относительно недорого.

Химические методы

Сернокислотная очистка

Сернокислотная очистка отработанного масла – это, пожалуй, один из самых старых, но, тем не менее, до сих пор применяемых способов. Ее используют в нефтяной промышленности для удаления из масляных дистиллятов асфальто-смолистых веществ, кислородсодержащих и серосодержащих соединений, а также других вредных примесей.

В результате сернокислотной очистки получают вещество, разделенное на две жидкие фазы. Сверху располагается кислое масло, а снизу – кислый гудрон.

Практически все вредные вещества (но не органические кислоты) выводятся из отработанных масел вместе с кислым гудроном, а большая часть углеводородов масла остается в неизменном состоянии.

Щелочная очистка

Щелочная очистка отработанного масла может быть как самостоятельным этапом очистки, так и начальным при щелочно-земельной очистке и завершающим – при сернокислотной.

Для практической реализации щелочной очистки обычно необходима каустическая сода, кальцинированная сода и тринатрийфосфат. На выходе получают натриевые соли (мыла), которые легко можно перевести в водный щелочной раствор. Также мыла хорошо растворяются в горячей воде.

После щелочной очистки в обязательном порядке необходимо провести отстаивание масла.

Комбинированные методы

Из сведений, приведенных выше, становится ясно, что очистка отработанного масла только одним способом в большинстве случаев не приводит к ожидаемому результату. На практике приходится применять комбинацию способов.

Компания GlobeCore занимается очисткой и регенерацией различных минеральных масел с применением как классических, так и инновационных подходов. Такая философия позволяет добиться восстановления эксплуатационных свойств масел до максимально возможного уровня, что позволяет экономить денежные ресурсы. Теперь вам не нужно тратиться на покупку нового продукта для осуществления замены: масло после регенерации способно и дальше выполнять свои функции.

Особое значение в наше время приобретает экологический аспект. Процессы GlobeСore не сопровождаются загрязнениями окружающей среды. Применяемые адсорбенты реактивируются и могут использоваться на протяжении 2-3 лет.

GlobeCore знает как превратить на первый взгляд бесперспективный отход в гарантированную прибыль!

Соковыжималка центробежная своими руками


Выходят постепенно из моды стиральные машинки типа СМР-1,5. На смену им приходят автоматические, с программным управлением.
Выносят стареньких «прачек» на свалки на радость бомжам, которые знают цену металла, легко превращая его в веселящий душу напиток.
Но если посмотреть на эту технику трезво и под практическим углом зрения, то творческий ум и умелые руки могут превратить ее в достаточно производительную соковыжималку.
Предлагаем вашему вниманию технологию преобразования стиральной машины в соковыжималку. Производительность ее такова: за 3-5 минут дает на выходе 3-3,5 литра сока. С помощью такой машины можно быстро и качественно переработать на сок любое количество сырья.
Конструкция, как вы видите на рисунке, большой сложностью не отличается и вполне доступна для выполнения в домашних условиях. От стиральной машины (а подойдет каждая типа СМР-1, 5, в том числе и с квадратным основанием) используются корпус, бачок, сливной шланг, автомат, кабель, крышка.
Двигатель желательно поменять на высокооборотных, за аналогии двигателя от центрифуги для отжима белья. Старое отверстие для прохода вала активатора в бачке запаивается, а в центре проделывается новое (под вал двигателя) с патрубком.
Детали барабана центрифуги выполняются из листовой нержавеющей стали толщиной 1 мм; его стенки-перфорированные с диаметром отверстий 3 мм; сетчатый вкладыш — латунный, размеры ячеек 1×1 мм.
Барабан встанавливается на упорную шайбу, вырезанную из трех миллиметровой листовой стали (но уже толщиной 0,8 мм), в котором по епициклоидальних линиях сделаны четырехгранные насечки (как в обычной металлической терку) с шагом 5-8 мм. Все это закрепляется на конце вала двигателя при помощи гайки М14 со стопорной шайбой.
Сверху внутрь барабана входит, едва не торкачись терку, загрузочная труба (из листовой нержавеющей стали).
Рисунок дает ясное представление о всех деталях и строение.

Стиральная машина СМР-1, 5 в качестве соковыжималки:
1 — скоба-опора с «башмаком» с губчатой ​​резины, 2 — кронштейн, 3 — узел опорного амортизатора, 4 — опорная скоба, 5 — электродвигатель, 6 — резиновые растяжки (из ручного эспандера), 7-гниздодля автомата включения электропитания, 8 — вал, 9 — упорная шайба, 10 — днище барабана центрифуги, 11 — терка на круговые-основе, 12 — шайба, 13 — гайка М14, 14 — перфорированная стенка барабана центрифуги с сетчатым вкладышем, 15 — загрузочная труба, 16 — крышка с четырьмя зажимными винтами М4 на верхней обечайке, 17 — патрубок, 18 — бак из сливной трубкой, 19 — гнездо для фазоздвигаючого конденсатора, 20 — корпус, 21 — колеса с шиной из губчатой ​​резины.

Электрическая схема конструкции с трехфазными электродвигателей в однофазное сети (соединения обмоток — «треугольник»).

Центрифуга для очистки отработанного масла

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *