ろ過とは何ですか？定義とプロセス

ろ過は、フィルターと呼ばれる媒体を使用して液体または気体から固体粒子を分離するプロセスです。

ろ過の仕組み

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ろ過の要件は次のとおりです。

• フィード–「フィード」は、液体または気体のいずれかである流体中の粒子の懸濁液です。
• フィルター–フィルターは、大きな粒子を通過させない格子です。フィルターの細孔サイズと厚さによって、許可される粒子のサイズが決まります。表面フィルターは上部の粒子をトラップし、深さフィルターはトラップします。フィルター内の粒子フィルターペーパーは表面フィルターの例であり、砂はデプスフィルターの例です。表面フィルターに集められた固体は「ケーキ」と呼ばれます。トラップされた粒子がフィルターを詰まらせる可能性があります。これはブラインドと呼ばれます。目隠しを最小限に抑えるために、ろ過助剤を液体と混合したり、フィルターに置いたりすることがあります。ろ過助剤の例には、シリカ、セルロース、パーライト、珪藻土などがあります。
• ろ液–ろ液はフィルターを通過する液体です。ろ過は不完全であることが多いため、いくつかの粒子がろ液に逃げるのが一般的です。
• 力–ろ過は、ある種の力に依存してフィードをフィルターに通します。これは、重力によって流体を引き下げる、混合物をフィルターに押し込む圧力、またはフィルターを通して流体を真空吸引することです。

毎日のろ過の例

ろ過は実験室で重要です材料を分離して精製しますが、日常生活でも一般的です。ろ過の例を次に示します。

• コーヒーの淹れ方–淹れる過程で、お湯が挽いたコーヒーの上を通過します。コーヒーフィルターは、ろ液であるコーヒーから地面を分離します。お茶を浸すのもほぼ同じように機能します。フィルターはティーバッグ（ペーパーフィルターの一種）またはティーボール（金属フィルター）です。
• フェイスマスク–フィルター粒子をマスクし、お茶の漏れを最小限に抑えます。感染者からの病原体と外部粒子の吸入。毛穴のサイズと厚さは、マスクの効果を左右する重要な要素です。
• 腎臓–腎臓は生物学的フィルターです。糸球体は血液から粒子をろ過します。水と必須分子は再吸収されますが、望ましくない粒子は分解またはカプセル化されて除去されます。
• エアフィルター–エアコンはHEPAフィルターを使用して空気から粒子を除去し、炉はフィルターを使用して粒子が加熱されないようにします。要素。
• 水フィルター–水フィルターは病原体を含む可能性のある大きな粒子をろ過します。通常、これらのフィルターはイオン交換を使用して汚染物質を除去します。帯水層は、砂や浸透性の岩を通過するときに水をきれいにする天然水フィルターです。
• オイルフィルター–オイルフィルターは、破片がエンジンに害を及ぼすのを防ぎます。
• ベルトフィルター–ベルトフィルターは回復します採掘中の貴金属。
• 水族館フィルター–水族館は繊維フィルターを使用して粒子を捕捉します。

ろ過の種類

ろ過にはいくつかの種類があります。タスクに最適な方法は、固体が液体に懸濁しているか、液体に溶解しているかによって異なります。

• 一般的なろ過：一般的なろ過は、重力を使用してフィードを引き込む基本的なタイプのろ過です。フィルター。コーヒーメーカーは一般的なろ過に依存しています。
• 真空または圧力ろ過：真空ろ過の1つのタイプでは、Büchnerフラスコとホースが真空を生成して、フィルターを通して飼料を吸引します。通常、この吸引ろ過装置は重力の助けを借ります。別のタイプの真空ろ過では、ポンプを使用してフィルターの側面間に圧力差を生成します。ポンプフィルターは垂直である必要はありません。
• 冷ろ過：冷ろ過により、溶解した粒子を収集できます。この方法では、急速冷却により固体が結晶化するため、フィルターに集めることができます。実験室では、ろ過前に氷浴で溶液を冷却することでうまくいくことがよくあります。
• 熱ろ過：対照的に、熱ろ過は結晶形成を最小限に抑えようとします。フィード、フィルター、および漏斗を加熱すると、フィルターを詰まらせる可能性のある結晶の成長や、ろ液内での望ましくない結晶形成を防ぐのに役立ちます。ステムのない漏斗は、長いステムが結晶成長のためのより大きな表面積を提供するため、高温ろ過で使用されます。

フィルターとふるいの違い

ふるいは、スクリーンまたはメッシュを使用してサイズに基づいて材料を分離するデバイスです。ふるいはふるいまたはストレーナーとも呼ばれます。ろ過とふるい分けは同じ原理で機能しますが、ふるいには「穴」の単層しかありません。 ふるいの良い例は、キッチンストレーナーや小麦粉ふるいです。ふるいを表面フィルターの一種と見なす人もいれば、別個の分離方法と見なす人もいます。

ろ過の代替手段

ろ過 混合物を分離するために使用される方法はこれだけではありません。2つの選択肢はデカンテーションと遠心分離です。

デカンテーションでは、密度と混和性の違いに基づいて混合物が分離されます。液体が注がれるか吸い上げられ、固体が残ります。 。デカンテーションの利点は、濾材上で材料が失われないことです。ただし、デカンテーションはすべての混合物で機能するわけではありません。

遠心分離では、遠心力を使用して、サイズ、密度、粘度に基づいて混合物の成分を分離します。 。遠心分離後、固体は固いケーキを形成します。液体をデカンテーションすると、遠心分離後の液体または固体の損失が少なくなります。