Co to jest filtracja? Definicja i procesy

Filtracja to proces polegający na oddzieleniu cząstek stałych od cieczy lub gazów za pomocą medium zwanego filtrem.

Jak działa filtracja

Wymagania dotyczące filtracji to:

• Pasza – „Pasza” to zawiesina cząstek w cieczy, która może być cieczą lub gazem.
• Filtr – filtr to sieć, która nie przepuszcza dużych cząstek. Rozmiar porów i grubość filtra decydują o wielkości dozwolonych cząstek. Filtr powierzchniowy wyłapuje cząstki na górze, podczas gdy filtr wgłębny zatrzymuje cząsteczek w filtrze. Przykładem filtra powierzchniowego jest bibuła filtracyjna, a piaskiem przykładem filtra wgłębnego. Ciało stałe zebrane na filtrze powierzchniowym nazywa się „plackiem”. Uwięzione cząsteczki mogą zatkać filtr. Nazywa się to oślepianiem. Czasami pomocnicze filtry są mieszane z płynem lub umieszczane na filtrze, aby zminimalizować oślepienie. Przykłady pomocniczych materiałów filtracyjnych obejmują krzemionkę, celulozę, perlit i ziemię okrzemkową.
• Filtrat – Filtrat to płyn, który przechodzi przez filtr. Filtracja jest często niedoskonała, więc często kilka cząstek przedostaje się do filtratu.
• Siła – filtracja polega na pewnym rodzaju siły, która przesuwa surowiec przez filtr. Może to być grawitacja ściągająca płyn w dół, ciśnienie przepychające mieszaninę przez filtr lub próżniowe zasysanie płynu przez filtr.

Codzienne przykłady filtracji

W laboratorium filtracja jest ważna, oddzielać i oczyszczać materiały, ale jest to również powszechne w życiu codziennym. Oto kilka przykładów filtracji:

• Parzenie kawy – Podczas procesu parzenia gorąca woda przepływa przez mieloną kawę. Filtr do kawy oddziela fusy od kawy, którą jest filtrat. Parzenie herbaty działa podobnie, gdzie filtrem jest torebka z herbatą (rodzaj filtra papierowego) lub kulka (metalowy).
• Maseczki na twarz – Maski filtrują cząsteczki, minimalizując wydostawanie się patogeny od osoby zakażonej i wdychanie cząstek zewnętrznych. Wielkość i grubość porów to istotne czynniki wpływające na skuteczność maski.
• Nerki – Nerki są filtrem biologicznym. Kłębuszki odfiltrowują cząsteczki z krwi. Woda i niezbędne cząsteczki są ponownie wchłaniane, a niepożądane cząsteczki są rozkładane lub zamykane i usuwane.
• Filtry powietrza – Klimatyzatory często używają filtrów HEPA do usuwania cząstek z powietrza, podczas gdy w piecu stosowane są filtry, aby zapobiec ich nagrzewaniu pierwiastków.
• Filtry do wody – filtry do wody odfiltrowują duże cząsteczki, które mogą zawierać patogeny. Zwykle te filtry również wykorzystują wymianę jonową do usuwania zanieczyszczeń. Warstwa wodonośna to naturalny filtr wody, który oczyszcza wodę, gdy przechodzi przez piasek i przepuszczalną skałę.
• Filtry oleju – Filtry oleju zapobiegają uszkodzeniu silników przez zanieczyszczenia.
• Filtry pasowe – Filtry pasowe regenerują się metale szlachetne w górnictwie.
• Filtry akwariowe – akwaria używają filtrów włóknistych do wychwytywania cząstek stałych.

Rodzaje filtracji

Istnieje kilka rodzajów filtracji . Najlepsza metoda dla zadania zależy od tego, czy ciało stałe jest zawieszone w płynie, czy też jest w nim rozpuszczone.

• Filtracja ogólna: Filtracja ogólna to podstawowy rodzaj filtracji, który wykorzystuje siłę grawitacji do przeciągania nadawy. filtr. Ekspresy do kawy opierają się na ogólnej filtracji.
• Filtracja próżniowa lub ciśnieniowa: W jednym z typów filtracji próżniowej kolba Büchnera i wąż wytwarzają podciśnienie, które zasysa surowiec przez filtr. Zwykle ten zestaw filtracji próżniowej jest wspomagany grawitacją. Inny rodzaj filtracji próżniowej wykorzystuje pompę do generowania różnicy ciśnień między bokami filtra. Filtry pompy nie muszą być pionowe.
• Filtracja na zimno: Filtracja na zimno umożliwia zbieranie rozpuszczonych cząstek. W tej metodzie szybkie chłodzenie powoduje krystalizację ciała stałego, dzięki czemu można je zebrać na filtrze. W laboratorium chłodzenie roztworu w łaźni lodowej przed filtracją często załatwia sprawę.
• Filtracja na gorąco: Natomiast filtracja na gorąco ma na celu zminimalizowanie tworzenia się kryształów. Ogrzewanie surowca, filtra i lejka pomaga zapobiegać wzrostowi kryształów, które mogłyby zatykać filtr lub niepożądanym tworzeniem się kryształów w przesączu. Lejki bez łodygi znajdują zastosowanie w filtracji na gorąco, ponieważ długa łodyga zapewnia większą powierzchnię do wzrostu kryształów.

Różnica między filtrem a sitem

Sito to urządzenie, które oddziela materiały na podstawie rozmiaru za pomocą sita lub siatki. Sita są również nazywane sitami lub sitkami.Filtracja i przesiewanie działają na tej samej zasadzie, ale sito ma tylko jedną warstwę „dziur”. Dobrym przykładem sit jest kuchenne sitka i przesiewacze mąki. Niektórzy uważają sito za rodzaj filtra powierzchniowego, podczas gdy inni uważają je za odrębne metody separacji.

Alternatywy dla filtracji

Filtracja nie jest jedyną metodą rozdzielania mieszanin. Dwie alternatywy to dekantacja i odwirowanie.

W przypadku dekantacji mieszanina rozdziela się na podstawie różnicy gęstości i mieszalności. Płyn jest wylewany lub odsysany, pozostawiając ciało stałe . Zaletą dekantacji jest to, że żaden materiał nie jest tracony na medium filtracyjnym. Jednak dekantacja nie działa w przypadku wszystkich mieszanin.

Odwirowanie wykorzystuje siłę odśrodkową do oddzielenia składników mieszanki na podstawie wielkości, gęstości i lepkości . Po odwirowaniu ciała stałe tworzą zwarty placek. Dekantacja cieczy powoduje mniejszą utratę cieczy lub ciała stałego po odwirowaniu.