Hva er filtrering? Definisjoner og prosesser

Filtrering er en prosess som skiller faste partikler fra væsker eller gasser ved hjelp av et medium som kalles et filter.

Slik fungerer filtrering

Kravene til filtrering er:

• Fôr – «Fôret» er en suspensjon av partikler i en væske, som kan være enten en væske eller en gass.
• Filter – Et filter er et gitter som ikke lar store partikler passere. Porestørrelsen og tykkelsen på filteret bestemmer størrelsen på partikler som er tillatt. Et overflatefilter fanger opp partikler på toppen, mens et dybdefilter fanger opp partikler i filteret. Filterpapir er et eksempel på et overflatefilter, mens sand er et eksempel på et dybdefilter. Det faste stoffet som samles på et overflatefilter kalles «kaken.» Fangede partikler kan tette et filter. Dette kalles blinding. Noen ganger blandes filterhjelpemidler med væsken eller plasseres på filteret for å minimere blinding. Eksempler på filterhjelpemidler inkluderer silisiumdioksyd, cellulose, perlit og kiselgur.
• Filtrat – Filtratet er væsken som passerer gjennom filteret. Filtrering er ofte ufullkommen, så det er vanlig at noen få partikler slipper ut i filtratet.
• Kraft – Filtrering er avhengig av noen form for kraft for å flytte matingen gjennom filteret. Dette kan være tyngdekraften som trekker en væske ned, trykker skyv blandingen gjennom filteret, eller vakuum suger væsken gjennom filteret.

Hverdagseksempler på filtrering

Filtrering er viktig i laboratoriet for å skille og rense materialer, men det er også vanlig i det daglige. Her er noen eksempler på filtrering:

• Bryggekaffe – Under bryggeprosessen går varmt vann over malt kaffe. Et kaffefilter skiller bakken fra kaffen, som er filtratet. Steeping tea fungerer omtrent på samme måte, der filteret er en tepose (en type papirfilter) eller en teboll (et metallfilter).
• Ansiktsmasker – Masker filtrerer partikler, noe som minimerer flukten av patogener fra en smittet person og innånding av partikler utenfor. Porestørrelse og tykkelse er viktige faktorer for maskens effektivitet.
• Nyrer – Nyrene er et biologisk filter. Glomerulus filtrerer partikler ut av blod. Vann og essensielle molekyler absorberes på nytt, mens uønskede partikler brytes ned eller innkapsles og fjernes.
• Luftfiltre – Klimaanlegg bruker ofte HEPA-filtre for å fjerne partikler fra luft, mens ovn bruker filtre for å forhindre at de når oppvarming elementer.
• Vannfiltre – Vannfiltre filtrerer ut store partikler, som kan inkludere patogener. Vanligvis bruker disse filtrene også ionebytte for å fjerne forurensninger. En akvifer er et naturlig vannfilter som renser vann når det passerer gjennom sand og gjennomtrengelig bergart.
• Oljefilter – Oljefilter forhindrer rusk i å skade motorer.
• Beltefiltre – Beltefiltre gjenoppretter edle metaller i gruvedrift.
• Akvariefiltre – Akvarier bruker fiberfiltre for å fange opp partikler.

Filtreringstyper

Det finnes flere typer filtrering . Den beste metoden for en oppgave avhenger av om det faste stoffet er suspendert i væsken eller oppløst i det.

• Generell filtrering: Generell filtrering er en grunnleggende type filtrering som bruker tyngdekraften for å trekke fôret gjennom filteret. Kaffetraktere er avhengige av generell filtrering.
• Vakuum- eller trykkfiltrering: I en type vakuumfiltrering genererer en Büchner-kolbe og slange et vakuum for å suge fôret gjennom filteret. Vanligvis får dette vakuumfiltreringsoppsettet hjelp fra tyngdekraften. En annen type vakuumfiltrering bruker en pumpe for å generere en trykkforskjell mellom sidene av filteret. Pumpefiltre trenger ikke å være vertikale.
• Kaldfiltrering: Kaldfiltrering tillater oppsamling av oppløste partikler. I denne metoden krystalliserer hurtig avkjøling det faste stoffet slik at det kan samles på filteret. I laboratoriet gjør ofte nedkjøling av løsningen i et isbad før filtrering.
• Varm filtrering: I motsetning til dette søker varm filtrering å minimere krystalldannelse. Oppvarming av tilførsel, filter og trakt hjelper til med å forhindre vekst av krystaller som kan tette filteret eller uønsket krystalldannelse i filtratet. Stamløse trakter finner bruk i varm filtrering fordi en lang stamme gir mer overflateareal for krystallvekst.

Forskjellen mellom et filter og en sil

En sil er en enhet som skiller materialer basert på størrelse ved hjelp av en skjerm eller et nett. Sikt kalles også sil eller sil.Filtrering og sikting fungerer på samme prinsipp, men en sil har bare et enkelt lag med «hull». Gode eksempler på sikter er kjøkkenfilter og melsikt. Noen anser en sil for å være en type overflatefilter, mens andre anser dem for å være forskjellige separasjonsmetoder.

Alternativer til filtrering

Filtrering er ikke den eneste metoden som brukes til å skille blandinger. To alternativer er dekantering og sentrifugering.

Ved dekantering skilles en blanding ut fra forskjeller i tetthet og blandbarhet. Væsken helles eller sippes av og etterlater fast En fordel med dekantering er at ingen materiale går tapt på filtermediet. Dekantering fungerer ikke for alle blandinger.

Sentrifugering bruker sentrifugalkraft for å skille blandingskomponenter basert på størrelse, tetthet og viskositet. . Etter sentrifugering danner faste stoffer en fast kake. Dekantering av væsken resulterer i mindre tap av enten væske eller fast stoff etter sentrifugering.