Определение и процеси на филтрация (химия)

Филтрацията е процес, използван за отделяне твърда храна от течности или газове използвайки филтърна среда, която позволява на течността да премине през, но не и твърдото вещество. Терминът "филтрация" се прилага независимо дали филтърът е механичен, биологичен или физичен. Течността, която преминава през филтъра, се нарича филтрат. Филтриращата среда може да бъде повърхностен филтър, който е твърдо вещество, което улавя твърди частици, или филтър за дълбочина, който е слой от материал, който улавя твърдото вещество.

Филтрирането обикновено е несъвършен процес. Част от течността остава от страната на подаването на филтъра или вградена във филтърната среда, а някои малки твърди частици намират своя път през филтъра. Като химия и инженерна техника винаги има някакъв загубен продукт, независимо дали се събира течността или твърдото вещество.

Докато филтрацията е важна техника за отделяне в лаборатория, тя се среща често и в ежедневието.

• Варенето на кафе включва преминаване на гореща вода през смляното кафе и филтър. Течното кафе е филтратът. Чаят за отваряне е почти същото, независимо дали използвате чаена торбичка (хартиен филтър) или чаена топка (обикновено метален филтър).
  instagram viewer
• Най- бъбреци са пример за биологичен филтър. Кръвта се филтрира от гломерула. Есенциалните молекули се реабсорбират обратно в кръвта.
• Климатиците и много прахосмукачки използват HEPA филтри за отстраняване на прах и прашец от въздуха.
• Много аквариуми използват филтри, съдържащи влакна, които улавят частици.
• Коланите филтри възстановяват скъпоценните метали по време на добив.
• Водата във водоносен хоризонт е сравнително чиста, защото е филтрирана през пясък и пропусклива скала в земята.

Има различни видове филтрация. Кой метод се използва, до голяма степен зависи от това дали твърдото вещество е прахови частици (окачен) или разтворен в течността.

• Обща филтрация: Най-основната форма на филтрация е използването на гравитацията за филтриране на смес. Сместа се излива отгоре върху филтърна среда (например филтърна хартия) и гравитацията изтегля течността надолу. Твърдото вещество се оставя на филтъра, докато течността тече под него.
• Вакуумна филтрация: А Колба Бюхнер и маркучът се използват за създаване на вакуум за изсмукване на течността през филтъра (обикновено с помощта на гравитацията). Това значително ускорява разделянето и може да се използва за изсушаване на твърдото вещество. Свързана техника използва помпа за образуване на разлика в налягането от двете страни на филтъра. Не е необходимо помпените филтри да са вертикални, тъй като гравитацията не е източникът на разликата в налягането отстрани на филтъра.
• Студена филтрация: Студената филтрация се използва за бързо охлаждане на разтвор, което подтиква образуване на малки кристали. Това е метод, използван, когато твърдото вещество е първоначално разтворен. Често срещан метод е да поставите контейнера с разтвора в ледена баня преди филтриране.
• Гореща филтрация: При гореща филтрация разтворът, филтърът и фунията се нагряват, за да се сведе до минимум образуването на кристали по време на филтриране. Безцветните фунии са полезни, тъй като има по-малка повърхност за растеж на кристали. Този метод се използва, когато кристалите биха запушили фунията или предотвратяват кристализацията на втория компонент в смес.

Понякога помощните филтри се използват за подобряване на потока през филтър. Примери за филтърни помощни средства са силициев двуокис, диатомитна земя, перлит и целулоза. Филтърните средства могат да бъдат поставени върху филтъра преди филтриране или смесени с течността. Помощните средства могат да помогнат за предотвратяване на запушването на филтъра и могат да увеличат порьозността на "тортата" или да подадат във филтъра.

Свързана техника за отделяне е пресяването. Пресяването се отнася до използване на единична мрежа или перфориран слой за задържане на големи частици, като същевременно позволява преминаване на по-малки. За разлика от това, по време на филтрация филтърът представлява решетка или има множество слоеве. Течностите следват каналите в средата, за да преминат през филтър.

Има по-ефективни методи за разделяне от филтриране за някои приложения. Например, за много малки проби, в които е важно да се събира филтратът, филтърната среда може да попие твърде много от течността. В други случаи твърде много от твърдото вещество може да се хване във филтърната среда.

Два други процеса, които могат да бъдат използвани за отделяне на твърди вещества от течности, са декантация и центрофугиране. Центрофугирането включва въртене на проба, което принуждава по-тежкото твърдо вещество към дъното на контейнера. в декантиране, течността се сифонира или се излива от твърдото вещество, след като е изпаднала от разтвора. Декантирането може да се използва след центрофугиране или самостоятелно.