Mikä on suodatus? Määritelmä ja prosessit

Suodatus on prosessi, joka erottaa kiinteät hiukkaset nesteistä tai kaasuista käyttämällä suodatinta kutsuttua väliainetta.

Kuinka suodatus toimii

Suodatusta koskevat vaatimukset ovat seuraavat:

• Syöttö – ”Syöttö” on hiukkasten suspensio nesteessä, joka voi olla joko neste tai kaasu.
• Suodatin – Suodatin on ristikko, joka ei salli suurten hiukkasten kulkemista. Suodattimen huokoskoko ja paksuus määräävät sallittujen hiukkasten koon. Pintasuodatin vangitsee hiukkaset päälle, kun taas syvyyssuodatin pidättää Suodatinpaperi on esimerkki pintasuodattimesta, kun taas hiekka on esimerkki syvyyssuodattimesta. Pintasuodattimelle kerättyä kiinteää ainetta kutsutaan ”kakuksi”. Loukkuun jääneet hiukkaset voivat tukkia suodattimen. Tätä kutsutaan sokeutumiseksi. Joskus suodatinapuaineet sekoitetaan nesteen kanssa tai sijoitetaan suodattimeen sokeutumisen minimoimiseksi. Esimerkkejä suodatinapuaineista ovat piidioksidi, selluloosa, perliitti ja piimaa.
• Suodos – Suodos on neste, joka kulkee suodattimen läpi. Suodatus on usein epätäydellistä, joten on tavallista, että muutamat hiukkaset pääsevät suodokseen.
• Voima – Suodatus perustuu jonkin tyyppiseen voimaan syötteen siirtämiseksi suodattimen läpi. Tämä voi olla painovoima nesteen vetäminen alas, paine, seoksen työntäminen suodattimen läpi tai nesteen imu tyhjiössä suodattimen läpi.

Päivittäiset esimerkit suodatuksesta

Suodatus on tärkeää laboratoriossa erota ja puhdista materiaalit, mutta se on myös yleistä jokapäiväisessä elämässä. Tässä on joitain esimerkkejä suodatuksesta:

• Kahvin valmistus – Panimointiprosessin aikana kuumaa vettä kulkee jauhetun kahvin yli. Kahvisuodatin erottaa sakan kahvista, joka on suodos. Jatkuva tee toimii samalla tavalla, kun suodatin on teepussi (eräänlainen paperisuodatin) tai teepallo (metallisuodatin).
• Kasvonaamarit – Naamarit suodattavat hiukkasia, minimoiden paisumisen. tartunnan saaneelta taudinaiheuttajalta ja ulkopuolisten hiukkasten hengittämisestä. Huokosten koko ja paksuus ovat merkittäviä tekijöitä maskin tehokkuudessa.
• Munuaiset – Munuaiset ovat biologinen suodatin. Glomerulus suodattaa hiukkaset verestä. Vesi ja välttämättömät molekyylit imeytyvät takaisin, kun taas ei-toivotut hiukkaset hajotetaan tai kapseloidaan ja poistetaan.
• Ilmansuodattimet – Ilmastointilaitteet käyttävät usein HEPA-suodattimia hiukkasten poistamiseksi ilmasta, kun taas uunissa suodattimet estävät niitä pääsemästä kuumennukseen. elementit.
• Vedensuodattimet – Vedensuodattimet suodattavat suuret hiukkaset, joihin voi sisältyä taudinaiheuttajia. Yleensä nämä suodattimet käyttävät myös ioninvaihtoa epäpuhtauksien poistamiseen. Pohjavesi on luonnollinen vedensuodatin, joka puhdistaa vettä kulkiessaan hiekan ja läpäisevän kiven läpi.
• Öljynsuodattimet – Öljynsuodattimet estävät roskat vahingoittamasta moottoreita.
• Hihnasuodattimet – Hihnasuodattimet palautuvat jalometallit kaivostoiminnassa.
• Akvaariosuodattimet – Akvaariot käyttävät kuitusuodattimia hiukkasten sieppaamiseen.

Suodatustyypit

Suodatustyyppejä on useita . Paras tapa tehtävään riippuu siitä, onko kiinteä aine suspendoitunut nesteeseen vai liuennutko se siihen.

• Yleinen suodatus: Yleinen suodatus on perustyyppinen suodatus, joka käyttää painovoimaa vetääksesi syötteen läpi suodatin. Kahvinkeittimet luottavat yleiseen suodatukseen.
• Tyhjiö- tai painesuodatus: Yhdessä tyhjiösuodatustyypissä Büchnerin pullo ja letku muodostavat tyhjiön imemään syötteen suodattimen läpi. Yleensä tämä tyhjiösuodatusjärjestely saa apua painovoimasta. Toisessa vakuumisuodatustyypissä käytetään pumppua paine-eron muodostamiseksi suodattimen sivujen välillä. Pumpun suodattimien ei tarvitse olla pystysuoria.
• Kylmäsuodatus: Kylmäsuodatus mahdollistaa liuenneiden hiukkasten keräämisen. Tässä menetelmässä nopea jäähdytys kiteyttää kiinteän aineen, jotta se voidaan kerätä suodattimeen. Laboratoriossa liuoksen jäähdyttäminen jäähauteessa ennen suodatusta on usein temppu.
• Kuuma suodatus: Sen sijaan kuumalla suodatuksella pyritään minimoimaan kiteiden muodostuminen. Syötön, suodattimen ja suppilon lämmittäminen auttaa estämään kiteiden kasvun, jotka voivat tukkia suodattimen tai ei-toivotun kiteiden muodostumisen suodokseen. Varreton suppilo on käyttökelpoinen kuumassa suodatuksessa, koska pitkä varsi tarjoaa enemmän pinta-alaa kiteiden kasvulle.

Ero suodattimen ja seulan välillä

Seula on laite, joka erottaa materiaalit koon perusteella seulalla tai silmällä. Seuloja kutsutaan myös siivilöiksi tai siivilöiksi.Suodatus ja seulonta toimivat samalla periaatteella, mutta seulassa on vain yksi kerros ”reikiä”. Hyviä esimerkkejä seuloista ovat keittiön siivilät ja jauhoseulat. Jotkut pitävät seulaa eräänlaisena pintasuodattimena, kun taas toiset pitävät niitä erillisinä erotusmenetelminä.

Vaihtoehdot suodatukselle

Suodatus ei ole ainoa menetelmä, jota käytetään seosten erottamiseen. Kaksi vaihtoehtoa on dekantointi ja sentrifugointi.

Dekantoinnissa seos erottuu tiheys- ja sekoittuvuuserojen perusteella. Neste kaadetaan tai poistetaan, jättäen kiinteä aine . Dekantoinnin etuna on, että mitään ainetta ei menetetä suodatinmateriaalista. Dekantointi ei kuitenkaan toimi kaikilla seoksilla.

Sentrifugointi käyttää keskipakovoimaa erottamaan seoksen komponentit koon, tiheyden ja viskositeetin perusteella. Sentrifugoinnin jälkeen kiinteät aineet muodostavat kiinteän kakun. Nesteen dekantoiminen johtaa vähemmän nesteen tai kiinteän aineen häviöön sentrifugoinnin jälkeen.