Definicja filtracji
Filtracja to oddzielanie substancji na podstawie ich różnych właściwości fizycznych i chemicznych. Zazwyczaj myślimy o tym jako o usuwaniu cząstek stałych z mieszaniny zawierającej zarówno ciała stałe, jak i ciecze. W tym procesie zebrany materiał stały określamy jako pozostałość, a materiał płynny jako przesącz. Zwykle używane jest narzędzie, które zawiera pewną postać porów, które umożliwia przejście części płynnej, ale nie części stałej. Do filtracji używa się różnych materiałów, w tym papieru, piasku i tkaniny. Filtracja występuje również naturalnie w naszym organizmie, na przykład w nerkach, gdzie krew jest filtrowana w procesie zwanym filtracją kłębuszkową.
Rodzaje filtracji
Istnieje wiele różnych sposobów filtrowania materii, a poniżej podajemy tylko kilka, których możemy użyć do oddzielania substancji.
Filtracja próżniowa
W filtracji próżniowej pompa próżniowa służy do szybkiego przeciągania płynu przez filtr. Lejki Hirscha i lejki Buchnera, które są tego samego rodzaju lejkami w dwóch różnych rozmiarach, są używane wraz z bibułą filtracyjną. Lejki mają płytkę z otworami, jak widać poniżej, i są one zwykle używane, gdy substancja do filtrowania ma małą objętość.
Filtracja odśrodkowa
Ten rodzaj filtracji jest wykonywany przez obracanie filtrowanej substancji z bardzo dużą prędkością. Ze względu na rotację poziomą, bardziej gęsta materia jest oddzielana od mniej gęstej.
Filtracja grawitacyjna
W tym miejscu mieszaninę przelewa się z wyższego punktu do niższego. Zwykle odbywa się to poprzez prostą filtrację, przy użyciu bibuły filtracyjnej w szklanym lejku, gdzie nierozpuszczalne cząstki stałe są wychwytywane przez bibułę filtracyjną, a ciecz przechodzi przez nią grawitacyjnie. W zależności od objętości substancji można zastosować stożki filtrujące, filtry karbowane lub pipety filtrujące.
Filtracja na zimno
Filtracja na zimno wykorzystuje bardzo niskie temperatury, często przy użyciu łaźni lodowej. Niektóre substancje, takie jak cząsteczki kwasów tłuszczowych, zawieszają się w mieszaninie w miarę ich schładzania, co pozwala nam łatwiej je odfiltrować.
Filtracja na gorąco
Jest to często używane dla związków krystalicznych, które zawierają zanieczyszczenia. Sposób, w jaki przeprowadza się filtrację, polega na stopieniu krystalicznego związku, usunięciu zanieczyszczeń, ponieważ substancja nadal jest w postaci ciekłej, i na końcu rekrystalizacji czystej już substancji. Często zaleca się podgrzanie aparatu używanego w tej filtracji, aby filtrowana substancja nie krystalizowała w lejku i nie blokowała przepływu.
Filtracja wielowarstwowa
Może to odnoszą się do wielu warstw różnych materiałów, w tym piasku, żwiru lub węgla drzewnego, gdzie różne warstwy zawierają różne rozmiary cząstek tego materiału. W tego typu filtracji na warstwy wylewa się mieszaninę cząstek cieczy i nierozpuszczalnych cząstek stałych, a cząstki stałe są wyłapywane w całości, w wyniku czego powstaje filtrowana ciecz.
Funkcje filtracji
Filtracja ma wiele różnych zastosowań, takich jak oczyszczanie wody, takiej jak woda rzeczna, z zanieczyszczeń. Można go również używać do sterylizacji bez użycia ciepła, o ile pory filtra są wystarczająco małe, aby wyłapać mikroorganizmy. Należy pamiętać, że ten proces nie zabije mikroorganizmów, ponieważ nie wykorzystuje ciepła.
- Dyfuzja – arbitralne rozprzestrzenianie się cząstek z regionu, w którym występują w większym stężeniu, do innego, gdzie mają niższe stężenie.
- Osmoza – ruch rozpuszczalnika przez częściowo przepuszczalną membranę z obszaru, w którym jest on w wyższym stężeniu, do miejsca, w którym ma niższe stężenie.
- Lepkość – stopień, w jakim płyn jest odporny na płynięcie.
Quiz
1. Ciecz, z której odfiltrowano ciała stałe, nazywamy:
A. Filtruj
B. Filtrat
C. Pozostałość
D. Lejek
2. Które z poniższych musi obejmować filtrację odśrodkową?
A. Wysokie temperatury
B. Niskie temperatury
C. Obrót
D. Węgiel
3. Gdzie w organizmie człowieka zachodzi filtracja kłębuszkowa?
A. Nerki
B. Oczy
C. Serce
D. Żołądek