Filtravimas yra procesas, naudojamas atskirti kietosios medžiagos iš skysčiai arba dujos naudojant filtruojančią terpę, leidžiančią skysčiui praeiti, bet ne kietą. Terminas „filtravimas“ taikomas nepriklausomai nuo to, ar filtras mechaninis, biologinis, ar fizinis. Skystis, kuris praeina per filtrą, vadinamas filtratu. Filtravimo terpė gali būti paviršiaus filtras, kuris yra kieta medžiaga, į kurią patenka kietosios dalelės, arba gylio filtras, kuris yra medžiagos sluoksnis, sulaikantis kietą medžiagą.
Filtravimas paprastai yra netobulas procesas. Dalis skysčio lieka filtro padavimo pusėje arba įterpta į filtro terpę, o kai kurios smulkios kietosios dalelės patenka pro filtrą. Kaip chemijos ir inžinerijos technika, visada yra koks nors pamestas produktas, nesvarbu, ar tai skystas, ar kietas kaupiamas produktas.
Filtravimo pavyzdžiai
Filtravimas yra svarbi atskyrimo technika laboratorijoje, tačiau taip pat įprasta kasdieniame gyvenime.
- Kavos virimas apima karšto vandens praleidimą per maltą kavą ir filtrą. Skysta kava yra filtratas. Stepe arbatos yra beveik tas pats, nesvarbu, ar jūs naudojate arbatos maišelį (popierinis filtras) ar arbatos rutulį (paprastai metalinis filtras).
- inkstai yra biologinio filtro pavyzdys. Kraujas filtruojamas glomerulu. Esminės molekulės atgal į kraują absorbuojamos.
- Oro kondicionieriai ir daugelis dulkių siurblių naudoja HEPA filtrus, kad pašalintų dulkes ir žiedadulkes iš oro.
- Daugelyje akvariumų naudojami filtrai, kuriuose yra skaidulų, kurios sulaiko daleles.
- Kasybos metu juostiniai filtrai atstato tauriuosius metalus.
- Vandens telkinio sluoksnyje vanduo yra gana grynas, nes jis buvo filtruojamas per smėlį ir į žemę pralaidžią uolieną.
Filtravimo metodai
Yra skirtingi filtravimo tipai. Koks metodas yra naudojamas, labai priklauso nuo to, ar kietosios dalelės yra kietosios dalelės (sustabdytas) arba ištirpinta skystyje.
- Bendras filtravimas: Pagrindinė filtravimo forma yra gravitacijos panaudojimas mišiniui filtruoti. Mišinys pilamas iš viršaus į filtravimo terpę (pvz., Filtravimo popierių) ir skystis traukia skystį žemyn. Kieta medžiaga paliekama ant filtro, o skystis teka po juo.
- Vakuuminis filtravimas: A Büchnerio kolba ir žarnos naudojamos vakuumui sukurti, norint skysčiui išsiurbti per filtrą (paprastai naudojant sunkio jėgas). Tai labai pagreitina atskyrimą ir gali būti naudojama kietai medžiagai išdžiovinti. Susijusi technika naudoja siurblį, kad susidarytų slėgio skirtumas abiejose filtro pusėse. Siurblio filtrai neturi būti vertikalūs, nes slėgio skirtumas filtro šonuose nėra gravitacija.
- Šaltasis filtravimas: Šaltasis filtravimas naudojamas greitai atvėsinti tirpalą, paskatinus mažų kristalų susidarymas. Tai metodas, naudojamas, kai iš pradžių yra kieta medžiaga ištirpęs. Įprastas būdas yra talpyklą su tirpalu įdėti į ledo vonią prieš filtruojant.
- Karšta filtracija: Karšto filtravimo metu tirpalas, filtras ir piltuvas kaitinami, kad būtų sumažintas kristalų susidarymas filtravimo metu. Piltuvėliai be stiebų yra naudingi, nes kristalų augimui yra mažesnis paviršiaus plotas. Šis metodas naudojamas, kai kristalai užkemša piltuvą arba neleidžia kristalizuotis antrajam komponentui mišinyje.
Kartais filtravimo priemonės yra naudojamos siekiant pagerinti srautą per filtrą. Pagalbinių filtrų pavyzdžiai: silicio dioksidas, diatomito žemė, perlitas ir celiuliozė. Pagalbinės filtravimo priemonės gali būti dedamos ant filtro prieš filtruojant arba sumaišomos su skysčiu. Pagalbos priemonės gali padėti išvengti filtro užsikimšimo ir padidinti „torto“ akytumą arba patekti į filtrą.
Filtravimas vs. Sijojimas
Susijusi atskyrimo technika yra sijojimas. Sijojimas reiškia vieno tinklo ar perforuoto sluoksnio naudojimą didelėms dalelėms sulaikyti, tuo pačiu leidžiant praeiti mažesnėms. Priešingai, filtravimo metu filtras yra grotelė arba turi kelis sluoksnius. Skysčiai eina per terpės kanalus, kad praeitų pro filtrą.
Filtravimo alternatyvos
Kai kuriose programose yra veiksmingesni atskyrimo metodai nei filtravimas. Pavyzdžiui, labai mažiems mėginiams, kuriuose svarbu surinkti filtrą, filtro terpė gali sugerti per daug skysčio. Kitais atvejais per daug kietos medžiagos gali įstrigti filtro terpėje.
Kiti du procesai, kuriuos galima naudoti kietosioms medžiagoms atskirti nuo skysčių, yra dekantavimas ir centrifugavimas. Centrifugavimas apima mėginio sukinėjimą, kuris verčia sunkesnę kietąją medžiagą į talpyklos dugną. Į dekanavimas, kai skystis ištirpsta, skystis yra sifonuotas arba išpilamas iš kietos medžiagos. Dekantavimas gali būti naudojamas po centrifugavimo arba atskirai.