Was ist Filtration? Definition und Prozesse

Die Filtration ist ein Prozess, bei dem feste Partikel mithilfe eines als Filter bezeichneten Mediums von Flüssigkeiten oder Gasen getrennt werden.

Funktionsweise der Filtration

Die Anforderungen für die Filtration sind:

• Beschickung – Die „Beschickung“ ist eine Suspension von Partikeln in einer Flüssigkeit, die entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann.
• Filter – Ein Filter ist ein Gitter, durch das keine großen Partikel passieren können. Die Porengröße und -dicke des Filters bestimmen die Größe der zulässigen Partikel. Ein Oberflächenfilter fängt Partikel oben ein, während ein Tiefenfilter einfängt Partikel innerhalb des Filters. Filterpapier ist ein Beispiel für einen Oberflächenfilter, während Sand ein Beispiel für einen Tiefenfilter ist. Der auf einem Oberflächenfilter gesammelte Feststoff wird als „Kuchen“ bezeichnet. Eingeschlossene Partikel können einen Filter verstopfen. Dies nennt man Blendung. Manchmal werden Filterhilfsmittel mit der Flüssigkeit gemischt oder auf den Filter gelegt, um die Verblindung zu minimieren. Beispiele für Filterhilfsmittel sind Kieselsäure, Cellulose, Perlit und Kieselgur.
• Filtrat – Das Filtrat ist die Flüssigkeit, die durch den Filter fließt. Die Filtration ist oft nicht perfekt, so dass häufig einige Partikel in das Filtrat entweichen.
• Kraft – Die Filtration beruht auf einer Kraft, mit der das Futter durch den Filter bewegt wird. Dies kann Schwerkraft sein, die eine Flüssigkeit nach unten zieht, Druck, der das Gemisch durch den Filter drückt, oder Vakuum, das die Flüssigkeit durch den Filter saugt.

Beispiele für die tägliche Filtration

Die Filtration ist im Labor wichtig Materialien trennen und reinigen, aber es ist auch im täglichen Leben üblich. Hier einige Beispiele für die Filtration:

• Kaffeebrühen – Während des Brühvorgangs fließt heißes Wasser über gemahlenen Kaffee. Ein Kaffeefilter trennt den Boden vom Kaffee, der das Filtrat ist. Das Einweichen von Tee funktioniert ähnlich, wenn der Filter ein Teebeutel (eine Art Papierfilter) oder eine Teekugel (ein Metallfilter) ist.
• Gesichtsmasken – Masken filtern Partikel und minimieren das Entweichen von Krankheitserreger einer infizierten Person und das Einatmen von äußeren Partikeln. Porengröße und -dicke sind wichtige Faktoren für die Wirksamkeit der Maske.
• Nieren – Die Nieren sind ein biologischer Filter. Der Glomerulus filtert Partikel aus dem Blut. Wasser und essentielle Moleküle werden resorbiert, während unerwünschte Partikel abgebaut oder eingekapselt und entfernt werden.
• Luftfilter – Klimaanlagen verwenden häufig HEPA-Filter, um Partikel aus der Luft zu entfernen, während der Ofen Filter verwendet, um zu verhindern, dass sie die Erwärmung erreichen Elemente.
• Wasserfilter – Wasserfilter filtern große Partikel heraus, die Krankheitserreger enthalten können. Normalerweise verwenden diese Filter auch Ionenaustausch, um Verunreinigungen zu entfernen. Ein Grundwasserleiter ist ein natürlicher Wasserfilter, der Wasser beim Durchgang durch Sand und durchlässiges Gestein reinigt.
• Ölfilter – Ölfilter verhindern, dass Schmutz die Motoren schädigt.
• Riemenfilter – Riemenfilter erholen sich Edelmetalle im Bergbau.
• Aquarienfilter – Aquarien verwenden Faserfilter zum Auffangen von Partikeln.

Arten der Filtration

Es gibt verschiedene Arten der Filtration . Die beste Methode für eine Aufgabe hängt davon ab, ob der Feststoff in der Flüssigkeit suspendiert oder darin gelöst ist.

• Allgemeine Filtration: Die allgemeine Filtration ist eine grundlegende Art der Filtration, bei der die Schwerkraft zum Durchziehen der Beschickung verwendet wird Der Filter. Kaffeemaschinen sind auf allgemeine Filtration angewiesen.
• Vakuum- oder Druckfiltration: Bei einer Art der Vakuumfiltration erzeugen ein Büchner-Kolben und -Schlauch ein Vakuum, um die Beschickung durch den Filter zu saugen. Normalerweise wird dieser Vakuumfiltrationsaufbau durch die Schwerkraft unterstützt. Eine andere Art der Vakuumfiltration verwendet eine Pumpe, um eine Druckdifferenz zwischen den Seiten des Filters zu erzeugen. Pumpenfilter müssen nicht vertikal sein.
• Kaltfiltration: Die Kaltfiltration ermöglicht das Sammeln gelöster Partikel. Bei diesem Verfahren kristallisiert das schnelle Abkühlen den Feststoff, so dass er auf dem Filter gesammelt werden kann. Im Labor reicht es oft aus, die Lösung vor der Filtration in einem Eisbad zu kühlen.
• Heißfiltration: Im Gegensatz dazu versucht die Heißfiltration, die Kristallbildung zu minimieren. Durch Erhitzen von Beschickung, Filter und Trichter wird das Wachstum von Kristallen verhindert, die den Filter verstopfen oder eine unerwünschte Kristallbildung im Filtrat verursachen können. Stammlose Trichter finden Verwendung bei der Heißfiltration, da ein langer Stamm mehr Oberfläche für das Kristallwachstum bietet.

Unterschied zwischen einem Filter und einem Sieb

Ein Sieb ist ein Gerät, das Materialien anhand der Größe mithilfe eines Siebs oder Netzes trennt. Siebe werden auch als Siebe oder Siebe bezeichnet.Filtration und Sieb arbeiten nach dem gleichen Prinzip, aber ein Sieb hat nur eine einzige Schicht von „Löchern“. Gute Beispiele für Siebe sind Küchensiebe und Mehlsiebe. Einige Leute betrachten ein Sieb als eine Art Oberflächenfilter, während andere sie als unterschiedliche Trennmethoden betrachten.

Alternativen zur Filtration

Filtration ist nicht die einzige Methode, um Gemische zu trennen. Zwei Alternativen sind Dekantieren und Zentrifugieren.

Beim Dekantieren trennt sich ein Gemisch aufgrund von Unterschieden in Dichte und Mischbarkeit. Die Flüssigkeit wird gegossen oder abgesaugt, wobei der Feststoff zurückbleibt Ein Vorteil der Dekantierung besteht darin, dass kein Material auf dem Filtermedium verloren geht. Die Dekantierung funktioniert jedoch nicht bei allen Gemischen.

Bei der Zentrifugation wird die Zentrifugalkraft verwendet, um die Gemischkomponenten nach Größe, Dichte und Viskosität zu trennen Nach dem Zentrifugieren bilden Feststoffe einen festen Kuchen. Das Dekantieren der Flüssigkeit führt zu einem geringeren Verlust von Flüssigkeit oder Feststoff nach dem Zentrifugieren