抽氣過濾裝置

減壓過濾 T-17

七、減壓過濾

減壓過濾又稱真空過濾（vacuum filtration）或抽氣過濾（suction filtration）， 是利用抽氣減壓裝置將濾紙下方的空氣部分抽除，造成壓力差，使液體在重 力與壓力差的雙重作用下加速過濾，以達到快速分離液體與固體沉澱物的目 的。這項操作經常使用在收集所欲得到的固體物質。

二、器材：

減壓過濾裝置包括：水流抽氣幫浦（water pump）、緩衝瓶（safety trap）、抽 氣過濾瓶（suction flask，簡稱吸濾瓶）、橡膠套環以及漏斗四個部分。 （一）水流抽氣幫浦 減壓過濾一般使用水流抽氣幫浦來抽氣減壓。水流抽氣幫浦是應用白努利效 應（Bernoulli effect），當水快速流衝過抽氣主管時，空氣自垂直方向的側管 抽入，造成側管所連接的系統內壓力降低，達到減壓的效果。由於水與水蒸 氣之間會維持平衡的狀態，因此水幫浦的減壓效率最大僅能降低到當時水溫 的飽和蒸氣壓。例如當溫度為 10 ℃時，真空度約可達到 9~10 mmHg。溫度

T-18 化學基礎實驗技能 越高，水的飽和蒸氣壓越大，減壓的效率會比較差。水流抽氣幫浦在使用時， 須將水箱裝滿水；要注意水是由下方進入，上方流出，切勿反向裝置。水箱 裝滿水後，將進水關小，保持循環水的流動，如此可將抽入水箱的物質排放 出去，並且可以冷卻馬達、降低水溫，以免高溫影響抽氣的真空度。循環水 不要開得太大，以避免水來不及排放而溢出造成淹水；水箱的蓋子需要蓋 好，避免馬達運轉時水花濺出，也避免雜物掉入。一台水流抽氣幫浦有兩支 抽氣管，可提供兩組同學同時使用。而連接抽氣管所用的橡皮管必需是耐壓 的厚壁管，不可以使用一般的橡皮管，以免減壓抽氣時，被抽扁而失效。水 流抽氣幫浦在使用時，應該先接上電源，再打開開關。 （二）緩衝瓶 緩衝瓶是一個具有支管的厚壁錐形瓶，它的功用是為了避免減壓過濾時瞬間 斷電，或者操作不當、忘了洩壓就關閉電源，這可能導致水箱的水倒流入壓 力較小的系統內，此時倒流的水會先留置在緩衝瓶中，使水不致於立刻流到 抽氣過濾瓶的濾液中。如果緩衝瓶內有水，會使得緩衝空間變小，因此使用 前，應該先將瓶內的水倒空。使用廣用夾（universal clamp）固定瓶子，以 避免緩衝瓶傾倒。緩衝瓶瓶口上有一個二方活栓，當活栓的方向垂直桌面 時，為洩氣釋壓，系統內壓力與大氣壓相同；當活栓的方向平行桌面時，為 關閉氣閥，系統是在抽氣減壓的狀態。可以用手指壓按住緩衝瓶側管所連接 的橡皮管口以測試抽氣的效果。 （三）抽氣過濾瓶 抽氣過濾瓶是一個具有支管的厚壁錐形瓶，如果待過濾的溶液量小時，抽氣 過濾瓶也可以改為使用抽氣過濾試管（filtering tube）。無論是抽氣過濾瓶或 是抽氣過濾試管，使用時均應該以廣用夾固定，不可用手拿持抽氣試管，或 放在燒杯、錐形瓶中，以免傾倒。抽氣過濾瓶與緩衝瓶之間以耐壓橡皮管連 接，操作時沾些水在支管器壁上，以幫助橡皮管的套入。 （四）抽氣過濾漏斗

抽氣過濾漏斗一般有赫氏漏斗（Hirsh funnel）及布氏漏斗（Büchner funnel） 兩種。若過濾少量的溶液或沉澱物，例如 10 mL 左右，可以使用容量較小

減壓過濾 T-19 的赫氏漏斗。當大量的混合液要過濾時，則使用有各種不同直徑規格的布氏 漏斗。布氏漏斗與赫氏漏斗均有一個多孔性的圓形底板，當使用時，需要選 擇一張大小適合、恰可遮住所有孔洞的濾紙。例如，布氏漏斗的內徑若為 55 mm，則選用直徑為 55 mm 的濾紙恰好適合。濾紙不可過小，必須能將 底板上的所有孔洞遮住；濾紙也不可比圓形底板大，過大的濾紙在邊緣部分 會凹摺向上，造成氣密度喪失、混合液自縐褶處溢流使固體漏過，而導致過 濾不完全；如果濾紙過大，可以用剪刀裁剪到適當的大小。還有一種不需要 使用濾紙的燒結玻璃過濾器（sintered-glass filter）。這種過濾器是以多孔性 的玻璃纖維濾片來過濾、阻隔固體，並且可以耐燒結到 500 ℃的高溫；常用 在沉澱物的定量分析，或是再結晶時為達到充分淋洗效果可選用這種過濾 器。 三、實驗操作： 1. 架設實驗器材 選用適當大小之橡皮套環組合漏斗和抽氣過濾瓶，使二者連接緊密、保 持氣密狀態。漏斗下端長頸部之斜切面尖端要遠離抽氣側管，防止濾液 濺入側管。以少量的溶劑將濾紙濕潤，關閉二方活栓，開始抽氣減壓， 使濾紙緊吸在漏斗上。 2. 傾析與清洗沉澱 藉由玻璃棒的導引將溶液導入濾紙的中心位置。如果要收集的是固體結 晶，可以將容器內的溶液與固體以玻璃棒混攪均勻後，經旋轉、搖動容 器，使固體與液體形成均勻懸浮液，快速傾倒入漏斗中。最後沉積在容 器內的少量固體，利用少量冰冷的溶劑淋洗之後，將固體移轉到漏斗。 這個淋洗操作應重覆 2~3 次。 3. 收集產物 過濾完成後，利用持續抽氣的方式，讓吸附在固體表面的溶劑加速揮 發，使固體產物乾燥。然後開啟二方活栓、洩氣釋壓，將抽氣乾燥後的 固體結晶倒置在一張乾淨的濾紙上，完成分離收集。如果要收集的是濾

T-20 化學基礎實驗技能 液，則應該經由抽氣過濾瓶的瓶口倒出，不可經由抽氣支管倒出。 4. 實驗結束處理 實驗完成後，關閉水流抽氣幫浦電源、關閉循環冷卻水，將廢液回收， 器具清洗乾淨，完成實驗。 四、注意事項： 1. 使用水流抽氣幫浦時水箱應裝滿水，並且打開適量循環冷卻水。 2. 緩衝瓶及抽氣過濾瓶等裝置均應該使用廣用夾固定。 3. 選用適當大小的抽氣過濾漏斗及濾紙；濾紙需恰能將所有濾板孔洞遮 住，不可過小或過大。 4. 抽氣過濾漏斗與抽氣過濾瓶之間要加裝橡膠套環以保持氣密。 5. 濾紙需先潤濕、抽氣減壓吸緊後再將溶液倒入。 6. 過濾完成後要先洩氣釋壓，並且確認另一組同學也已完成實驗，再關閉 抽氣馬達之電源，以避免水箱的水倒流。 7. 使用完畢，應關閉循環冷卻水，若長時間不使用時，則將水幫浦水箱中 的水排空。 五、參考資料： 1. 國立台灣大學化學系普化教學小組 大學普通化學實驗；第十版；台大 出版中心：台北，民國九十一年。

2. Pavia, D. L; Lampman, G. M.; Kriz, G. S. Introduction to Organic

Laboratory Techniques: a Contemporary Approach; Saunders College

Publishing: New York, 1976.

3. Shugar, G. J.; Shugar, R. A.; Bauman, L.; Bauman, R. S. Chemical

Technicians’ Ready Reference Handbook; 2nd ed.; McGraw-Hill Book Co.: