Vad är filtrering? Definition och processer

Filtrering är en process som separerar fasta partiklar från vätskor eller gaser med hjälp av ett medium som kallas ett filter.

Hur filtrering fungerar

Kraven för filtrering är:

• Matning – ”Matningen” är en suspension av partiklar i en vätska, som kan vara antingen en vätska eller en gas.
• Filter – Ett filter är ett galler som inte tillåter stora partiklar att passera. Porstorleken och tjockleken på filtret avgör storleken på partiklar som är tillåtna. Ett ytfilter fångar in partiklar på toppen, medan ett djupfilter fångar in partiklar i filtret. Filterpapper är ett exempel på ett ytfilter, medan sand är ett exempel på ett djupfilter. Det fasta ämnet som samlas på ett ytfilter kallas ”kakan.” Fångade partiklar kan täppa till ett filter. Detta kallas förblindande. Ibland blandas filterhjälpmedel med vätskan eller placeras på filtret för att minimera bländning. Exempel på filterhjälpmedel inkluderar kiseldioxid, cellulosa, perlit och kiselgur.
• Filtrat – Filtratet är vätskan som passerar genom filtret. Filtrering är ofta ofullständig, så det är vanligt att några partiklar flyter ut i filtratet.
• Kraft – Filtrering är beroende av någon typ av kraft för att flytta matningen genom filtret. Detta kan vara tyngdkraften som drar en vätska ner, trycker på blandningen genom filtret eller vakuum suger vätskan genom filtret.

Vardagliga exempel på filtrering

Filtrering är viktigt i laboratoriet för att separera och rena material, men det är också vanligt i det dagliga livet. Här är några exempel på filtrering:

• Bryggkaffe – Under bryggningsprocessen passerar varmt vatten över malt kaffe. Ett kaffefilter skiljer grunderna från kaffet, vilket är filtratet. Steking te fungerar ungefär på samma sätt, där filtret är en tepåse (en typ av pappersfilter) eller en tekula (ett metallfilter).
• Ansiktsmasker – Masker filtrerar partiklar, vilket minimerar flykt från patogener från en infekterad person och inandning av yttre partiklar. Porstorlek och tjocklek är viktiga faktorer för maskeffektivitet.
• Njurar – Njurarna är ett biologiskt filter. Glomerulus filtrerar partiklar ur blod. Vatten och väsentliga molekyler absorberas på nytt, medan oönskade partiklar bryts ner eller inkapslas och avlägsnas.
• Luftfilter – Luftkonditioneringsapparater använder ofta HEPA-filter för att ta bort partiklar från luft, medan ugnar använder filter för att förhindra att de når uppvärmning element.
• Vattenfilter – Vattenfilter filtrerar bort stora partiklar, som kan inkludera patogener. Vanligtvis använder dessa filter också jonbyte för att avlägsna föroreningar. En akvifer är ett naturligt vattenfilter som rengör vatten när det passerar genom sand och permeabelt berg.
• Oljefilter – Oljefilter förhindrar skräp från att skada motorer.
• Bältfilter – Bältesfilter återhämtar sig ädelmetaller vid gruvdrift.
• Akvariefilter – Akvarier använder fiberfilter för att fånga upp partiklar.

Filtreringstyper

Det finns flera typer av filtrering . Den bästa metoden för en uppgift beror på om det fasta materialet är suspenderat i vätskan eller löst i det.

• Allmän filtrering: Allmän filtrering är en grundläggande typ av filtrering som använder tyngdkraften för att dra matningen genom filtret. Kaffebryggare förlitar sig på allmän filtrering.
• Vakuum- eller tryckfiltrering: I en typ av vakuumfiltrering genererar en Büchner-kolv och slang ett vakuum för att suga matningen genom filtret. Vanligtvis får denna vakuumfiltreringsuppsättning hjälp av tyngdkraften. En annan typ av vakuumfiltrering använder en pump för att generera en tryckskillnad mellan sidorna på filtret. Pumpfilter behöver inte vara vertikala.
• Kallfiltrering: Kallfiltrering möjliggör uppsamling av upplösta partiklar. I denna metod kristalliserar snabb kylning fastämnet så att det kan samlas på filtret. I laboratoriet gör det ofta tricket att kyla lösningen i ett isbad före filtrering.
• Hetfiltrering: Däremot försöker varmfiltrering minimera kristallbildning. Uppvärmning av matning, filter och tratt hjälper till att förhindra tillväxt av kristaller som kan täppa till filtret eller oönskad kristallbildning i filtratet. Stammlösa trattar hittar användning vid varm filtrering eftersom en lång stam ger mer yta för kristalltillväxt.

Skillnad mellan ett filter och en sil

En sikt är en enhet som separerar material baserat på storlek med hjälp av en skärm eller ett nät. Sikt kallas också silar eller silar.Filtrering och siktning fungerar på samma princip, men en sikt har bara ett enda lager av ”hål”. Bra exempel på sikter är kökssilar och mjölsiktar. Vissa människor anser att en sikt är en typ av ytfilter, medan andra anser att de är separata separationsmetoder.

Alternativ till filtrering

Filtrering är inte den enda metoden som används för att separera blandningar. Två alternativ är dekantering och centrifugering.

Vid dekantering separerar en blandning baserat på skillnader i densitet och blandbarhet. Vätskan hälls eller sugs bort och lämnar det fasta ämnet En fördel med dekantering är att inget material går förlorat på filtermediet. Dekantering fungerar inte för alla blandningar.

Centrifugering använder centrifugalkraft för att separera blandningskomponenter baserat på storlek, densitet och viskositet Efter centrifugering bildar fasta ämnen en fast tårta. Dekantering av vätskan resulterar i mindre förlust av antingen vätska eller fast ämne efter centrifugering.