Cosè la filtrazione? Definizione e processi

La filtrazione è un processo che separa le particelle solide da liquidi o gas utilizzando un mezzo chiamato filtro.

Come funziona la filtrazione

I requisiti per la filtrazione sono:

• Alimentazione: la “carica” è una sospensione di particelle in un fluido, che può essere un liquido o un gas.
• Filtro: un filtro è un reticolo che non consente il passaggio di particelle di grandi dimensioni. La dimensione dei pori e lo spessore del filtro determinano la dimensione delle particelle consentite. Un filtro di superficie intrappola le particelle in cima, mentre un filtro di profondità intrappola particelle allinterno del filtro. La carta da filtro è un esempio di un filtro di superficie, mentre la sabbia è un esempio di un filtro di profondità. Il solido raccolto su un filtro di superficie è chiamato “torta”. Le particelle intrappolate possono ostruire un filtro. Questo si chiama accecamento. A volte i coadiuvanti del filtro vengono miscelati con il fluido o posizionati sul filtro per ridurre al minimo laccecamento. Esempi di coadiuvanti del filtraggio includono silice, cellulosa, perlite e farina fossile.
• Filtrato: il filtrato è il fluido che passa attraverso il filtro. La filtrazione è spesso imperfetta, quindi è normale che alcune particelle fuoriescano nel filtrato.
• Forza: la filtrazione si basa su un tipo di forza per spostare lalimentazione attraverso il filtro. Può essere la gravità che aspira un fluido verso il basso, la pressione che spinge la miscela attraverso il filtro o il vuoto che aspira il fluido attraverso il filtro.

Esempi quotidiani di filtraggio

La filtrazione è importante in laboratorio per separare e purificare i materiali, ma è anche comune nella vita quotidiana. Ecco alcuni esempi di filtrazione:

• Preparazione del caffè – Durante il processo di preparazione, lacqua calda passa sul caffè macinato. Un filtro da caffè separa i fondi dal caffè, che è il filtrato. Il tè in infusione funziona più o meno allo stesso modo, dove il filtro è una bustina di tè (un tipo di filtro di carta) o una pallina da tè (un filtro di metallo).
• Maschere per il viso – Maschere filtrano le particelle, riducendo al minimo la fuoriuscita di agenti patogeni da una persona infetta e linalazione di particelle esterne. La dimensione e lo spessore dei pori sono fattori significativi per lefficacia della maschera.
• Reni – I reni sono un filtro biologico. Il glomerulo filtra le particelle dal sangue. Lacqua e le molecole essenziali vengono riassorbite, mentre le particelle indesiderate vengono scomposte o incapsulate e rimosse.
• Filtri dellaria: i condizionatori daria spesso utilizzano filtri HEPA per rimuovere le particelle dallaria, mentre i forni utilizzano filtri per evitare che raggiungano il riscaldamento elementi.
• Filtri per lacqua: i filtri per lacqua filtrano le particelle di grandi dimensioni, che possono includere agenti patogeni. Di solito questi filtri utilizzano anche lo scambio ionico per rimuovere i contaminanti. Una falda acquifera è un filtro dellacqua naturale che pulisce lacqua mentre passa attraverso la sabbia e la roccia permeabile.
• Filtri dellolio: i filtri dellolio impediscono ai detriti di danneggiare i motori.
• Filtri a cinghia – I filtri a cinghia recuperano metalli preziosi nelle miniere.
• Filtri per acquari: gli acquari utilizzano filtri fibrosi per catturare il particolato.

Tipi di filtraggio

Esistono diversi tipi di filtraggio . Il metodo migliore per unattività dipende dal fatto che il solido sia sospeso nel fluido o disciolto in esso.

• Filtrazione generale: la filtrazione generale è un tipo di filtrazione di base che utilizza la gravità per attirare lalimentazione il filtro. I produttori di caffè si affidano alla filtrazione generale.
• Filtrazione sotto vuoto o sotto pressione: in un tipo di filtrazione sotto vuoto, una beuta e un tubo Büchner generano un vuoto per aspirare lalimentazione attraverso il filtro. Di solito, questa configurazione di filtrazione sotto vuoto viene aiutata dalla gravità. Un altro tipo di filtrazione sotto vuoto utilizza una pompa per generare una differenza di pressione tra i lati del filtro. I filtri della pompa non devono essere verticali.
• Filtrazione a freddo: la filtrazione a freddo consente la raccolta delle particelle disciolte. In questo metodo, il raffreddamento rapido cristallizza il solido in modo che possa essere raccolto sul filtro. In laboratorio, raffreddare la soluzione in un bagno di ghiaccio prima della filtrazione spesso fa il trucco.
• Filtrazione a caldo: al contrario, la filtrazione a caldo cerca di ridurre al minimo la formazione di cristalli. Il riscaldamento dellalimentazione, del filtro e dellimbuto aiuta a prevenire la crescita di cristalli che potrebbero ostruire il filtro o la formazione di cristalli indesiderabili nel filtrato. Gli imbuti senza stelo trovano impiego nella filtrazione a caldo perché uno stelo lungo offre più superficie per la crescita dei cristalli.

Differenza tra un filtro e un setaccio

Un setaccio è un dispositivo che separa i materiali in base alle dimensioni utilizzando uno schermo o una rete. I setacci sono anche chiamati setacci o setacci.Filtrazione e setacciatura funzionano secondo lo stesso principio, ma un setaccio ha solo un singolo strato di “fori”. Buoni esempi di setacci sono i colini da cucina e i setacci per farina. Alcune persone considerano un setaccio un tipo di filtro di superficie, mentre altri li considerano metodi di separazione distinti.

Alternative alla filtrazione

Filtrazione non è lunico metodo utilizzato per separare le miscele. Due alternative sono la decantazione e la centrifugazione.

Nella decantazione, una miscela si separa in base alle differenze di densità e miscibilità. Il fluido viene travasato o travasato, lasciando il solido . Un vantaggio della decantazione è che non si perde materiale sul mezzo filtrante. Tuttavia, la decantazione non funziona per tutte le miscele.

La centrifugazione utilizza la forza centrifuga per separare i componenti della miscela in base a dimensione, densità e viscosità . Dopo la centrifugazione, i solidi formano una torta compatta. Decantando il liquido si ottiene una minore perdita di liquido o solido dopo la centrifugazione.