Filtrasyon tanımı ve prosesleri

Filtrasyon, sıvının katıdan geçmesine izin veren, sıvının geçmesine izin veren bir filtre ortamı kullanarak sıvıları veya gazları ayırmak için kullanılan bir işlemdir. "Filtreleme" terimi, filtrenin mekanik, biyolojik veya fiziksel olup olmadığını uygular. Filtreden geçen akışkan filtrat olarak adlandırılır. Filtre ortamı, katı parçacıkları yakalayan bir katı olan bir yüzey filtresi veya katıyı yakalayan bir malzeme yatağı olan bir derinlik filtresi olabilir.

Filtreleme tipik olarak kusurlu bir işlemdir. Bazı sıvı, filtrenin besleme tarafında kalır veya filtre ortamına gömülür ve bazı küçük katı partiküller, filtre boyunca yollarını bulur. Bir kimya ve mühendislik tekniği olarak, toplanılan sıvı veya katı olsun, her zaman bir miktar kayıp ürün vardır.

Filtrasyon örnekleri

Filtreleme laboratuarda önemli bir ayırma tekniği olsa da, aynı zamanda günlük yaşamda da yaygındır.

• Kahvenin demlenmesi, sıcak suyun öğütülmüş kahveden ve bir filtreden geçirilmesini içerir. Sıvı kahve süzüntüdür. Çay demlemek, çay poşeti (kağıt filtre) veya çay topu (genellikle metal filtre) kullanıp kullanmadığınızla aynıdır.

• Böbrekler biyolojik filtre örneğidir. Kan, glomerulus tarafından süzülür. Esansiyel moleküller kana geri emilir.
• Klimalar ve birçok elektrikli süpürge, toz ve polenleri havadan temizlemek için HEPA filtreleri kullanır.
• Birçok akvaryumlar yakalayan partiküllerin liflerini içeren filtreler kullanılır.
• Bant filtreler madencilik sırasında değerli metalleri geri kazanır.
• Bir akiferdeki su nispeten safdır çünkü toprağın içindeki kum ve geçirgen kayadan süzülmüştür.

Filtrasyon yöntemleri

Farklı filtreleme türleri vardır. Hangi yöntemin kullanılacağı, büyük ölçüde katının bir partikül (süspanse edilmiş) veya sıvıda çözünmüş olup olmamasına bağlıdır.

• Genel filtreleme: En temel filtreleme şekli, bir karışımı filtrelemek için yerçekimi kullanmaktır. Karışım yukarıdan bir filtre ortamına (örneğin filtre kağıdı) dökülür ve yer çekimi sıvıyı aşağı çeker. Sıvı filtre altında kalırken katı madde filtre üzerinde bırakılmıştır.
• Vakum filtrasyonu: Sıvıyı filtreden emmek için bir vakum oluşturmak için bir Büchner şişesi ve hortumu kullanılır (genellikle yerçekimi yardımı ile). Bu, ayrımı büyük ölçüde hızlandırır ve katıyı kurutmak için kullanılabilir. İlgili bir teknik, filtrenin her iki tarafında bir basınç farkı oluşturmak için bir pompa kullanır. Pompa filtrelerinin dikey olması gerekmez, çünkü yerçekimi filtrenin yanlarındaki basınç farkının kaynağı değildir.
• Soğuk filtrasyon: Soğuk filtrasyon, bir çözeltiyi hızlı bir şekilde soğutmak ve küçük kristallerin oluşumunu sağlamak için kullanılır. Bu, katı başlangıçta çözündüğünde kullanılan bir yöntemdir. Yaygın bir yöntem, kabın çözelti ile filtrasyondan önce bir buz banyosuna yerleştirilmesidir.
• Sıcak filtrasyon: Sıcak filtrasyonda, çözelti, filtre ve huni, filtrasyon sırasında kristal oluşumunu en aza indirmek için ısıtılır. Kademesiz huniler kullanışlıdır, çünkü kristal büyümesi için daha az yüzey alanı vardır. Bu yöntem, kristaller huniyi tıkadığı veya ikinci bileşenin bir karışımda kristalleşmesini önlediği zaman kullanılır.

Bazen filtre yardımcıları bir filtre boyunca akışı iyileştirmek için kullanılır. Filtre yardımcılarının örnekleri silika, iki atomlu toprak, perlit ve selülozdur. Filtre yardımcıları filtrasyondan önce filtreye yerleştirilebilir veya sıvı ile karıştırılabilir. Yardımlar, filtrenin tıkanmasını önlemeye yardımcı olabilir ve "pastanın" gözenekliliğini artırabilir veya filtreye besleyebilir.

Filtreleme ve Eleme

İlgili bir ayırma tekniği elemedir. Eleme, daha küçük olanların geçişine izin verirken büyük partikülleri tutmak için tek bir ağ veya delikli tabakanın kullanılmasını ifade eder. Buna karşılık, süzme sırasında, filtre bir kafesdir veya çok sayıda katmana sahiptir. Sıvılar, filtreden geçmek için ortamdaki kanalları takip eder.

Filtrelemeye Alternatifler

Bazı uygulamalar için filtrasyondan daha etkili ayırma yöntemleri vardır. Örneğin, süzüntünün toplanmasının önemli olduğu çok küçük numuneler için, filtre ortamı akışkanın çok fazla ıslayabilir. Diğer durumlarda, çok fazla katı filtre ortamında sıkışabilir.

katıları sıvılardan ayırmak için kullanılabilecek diğer iki işlem dekantasyon ve santrifüjlemedir. Santrifüjleme, ağır katı kabın dibine zorlayan bir numunenin döndürülmesini içerir. Dekantasyonda, sıvı çözeltiden düştükten sonra sifonlanır veya katıdan dökülür. Santrifüj işleminden sonra veya kendi başına drenaj kullanılabilir.