Co je to filtrace? Definice a procesy

Filtrace je proces, který odděluje pevné částice od kapalin nebo plynů pomocí média zvaného filtr.

Jak funguje filtrace

Požadavky na filtraci jsou:

• Krmivo – „Krmivo“ je suspenze částic v kapalině, kterou může být buď kapalina, nebo plyn.
• Filtr – Filtr je mřížka, která neumožňuje průchod velkých částic. Velikost pórů a tloušťka filtru určují velikost povolených částic. Povrchový filtr zachycuje částice nahoře, zatímco hloubkový filtr zachycuje částice ve filtru. Filtrační papír je příkladem povrchového filtru, zatímco písek je příkladem hloubkového filtru. Pevná látka shromážděná na povrchovém filtru se nazývá „koláč“. Zachycené částice mohou ucpat filtr. Tomu se říká oslepení. Někdy jsou filtrační prostředky smíchány s kapalinou nebo umístěny na filtr, aby se minimalizovalo oslepení. Mezi příklady pomocných filtrů patří oxid křemičitý, celulóza, perlit a křemelina.
• Filtrát – Filtrát je kapalina, která prochází filtrem. Filtrace je často nedokonalá, takže je běžné, že několik částic unikne do filtrátu.
• Síla – filtrace spoléhá na určitý druh síly, která posouvá krmivo filtrem. Může to být gravitace, která čerpá kapalinu dolů, tlak tlačí směs přes filtr nebo vakuové nasávání kapaliny přes filtr.

Každodenní příklady filtrace

Filtrace je v laboratoři důležitá pro separovat a čistit materiály, ale je to také běžné v každodenním životě. Zde je několik příkladů filtrace:

• Vaření kávy – Během procesu vaření horká voda prochází přes mletou kávu. Kávový filtr odděluje sedlinu od kávy, kterou je filtrát. Močení čaje funguje podobně, kde filtrem je čajový sáček (typ papírového filtru) nebo čajová koule (kovový filtr).
• Masky na obličej – Masky filtrují částice a minimalizují únik patogeny infikované osoby a vdechování vnějších částic. Velikost a tloušťka pórů jsou významnými faktory účinnosti masky.
• Ledviny – Ledviny jsou biologickým filtrem. Glomerulus filtruje částice z krve. Voda a základní molekuly se reabsorbují, zatímco nežádoucí částice se rozkládají nebo zapouzdřují a odstraňují.
• Vzduchové filtry – Klimatizační zařízení často používají filtry HEPA k odstraňování částic ze vzduchu, zatímco pece používají filtry, které jim zabraňují v ohřevu prvky.
• Vodní filtry – Vodní filtry odfiltrují velké částice, které mohou zahrnovat patogeny. Tyto filtry obvykle také používají iontovou výměnu k odstranění nečistot. Vodonosná vrstva je přírodní vodní filtr, který čistí vodu při průchodu pískem a propustnou horninou.
• Olejové filtry – Olejové filtry zabraňují poškození nečistot motorům.
• Pásové filtry – filtry pásu vzácné kovy při těžbě.
• Akvarijní filtry – Akvária používají k zachycování částic vláknité filtry.

Druhy filtrace

Existuje několik typů filtrace . Nejlepší metoda pro daný úkol závisí na tom, zda je pevná látka suspendována v kapalině nebo rozpuštěna v ní.

• Obecná filtrace: Obecná filtrace je základní typ filtrace, která k průchodu krmiva využívá gravitaci. filtr. Kávovary se spoléhají na obecnou filtraci.
• Vakuová nebo tlaková filtrace: U jednoho typu vakuové filtrace vytváří Büchnerova baňka a hadice vakuum, které nasává přívod přes filtr. Toto nastavení vakuové filtrace obvykle získá pomoc gravitace. Jiný typ vakuové filtrace používá čerpadlo ke generování tlakového rozdílu mezi stranami filtru. Filtry čerpadel nemusí být svislé.
• Studená filtrace: Studená filtrace umožňuje sběr rozpuštěných částic. V této metodě rychlé chlazení krystalizuje pevnou látku, takže ji lze sbírat na filtru. V laboratoři je často dobré zchladit roztok v ledové lázni před filtrací.
• Filtrace za horka: Filtrování za horka se naopak snaží minimalizovat tvorbu krystalů. Zahřívání nástřiku, filtru a nálevky pomáhá zabránit růstu krystalů, které by mohly ucpat filtr, nebo nežádoucí tvorbě krystalů ve filtrátu. Trysky bez stonků nacházejí uplatnění při horké filtraci, protože dlouhý stonek nabízí větší plochu pro růst krystalů.

Rozdíl mezi filtrem a sítem

Síto je zařízení, které odděluje materiály na základě velikosti pomocí obrazovky nebo sítě. Síta se také nazývají síta nebo síta.Filtrace a prosévání fungují na stejném principu, ale síto má pouze jednu vrstvu „děr“. Dobrými příklady sít jsou kuchyňská síta a prosévačky mouky. Někteří lidé považují síto za typ povrchového filtru, zatímco jiní je považují za odlišné metody separace.

Alternativy k filtraci

Filtrace není jedinou metodou používanou k separaci směsí. Dvě alternativy jsou dekantace a centrifugace.

Při dekantaci se směs odděluje na základě rozdílů v hustotě a mísitelnosti. Kapalina se nalije nebo odsaje a zůstane pevná látka . Výhodou dekantace je, že se na filtračním médiu neztrácí žádný materiál. Dekantace však nefunguje u všech směsí.

Odstředění využívá k oddělení složek směsi na základě velikosti, hustoty a viskozity odstředivou sílu. .Po odstředění tvoří pevné látky pevný koláč. Dekantace kapaliny má za následek menší ztrátu kapaliny nebo pevné látky po odstředění.