Фильтрация

Мы объясним, что такое фильтрация и какие типы существуют. Также некоторые примеры и методы разделения смесей
Цель фильтрации – отделить твердые частицы от жидкости

Что такое фильтрация?

Фильтрация – это метод разделения твердых частиц суспензии внутри жидкости ( жидкости или газа ) с помощью фильтрующего материала, состоящего из пористого материала, называемого ситом, фильтром или сеткой. Этот фильтр задерживает крупные твердые частицы и пропускает жидкость вместе с частицами меньшего размера

Таким образом, процесс фильтрации очень похож на просеивание , за исключением того, что последнее используется для разделения твердых материалов разной толщины или размера. Фильтрация является одним из наиболее часто используемых методов разделения смесей в повседневной жизни человека. Кроме того, этот метод широко используется в различных отраслях промышленности , поэтому существуют различные механические устройства, способные выполнять его с разной степенью точности

В повседневной жизни мы обычно говорим о протечках, когда имеем в виду избыток влаги , которая размягчает цемент и другие строительные материалы, позволяя воде заполнять поры стен, потолков и полов , проникая в них и разрушая их. В данном случае это вода , которая просачивается сквозь цемент, и в разговорной речи часто говорят, что в стенах или потолке есть протечки

Типы фильтрации

В процессе фильтрации то, что остается в фильтре, и то, что проходит через фильтр, называется остатком. Фильтрующий материал, из которого состоит фильтр, имеет решающее значение для обеспечения надлежащей работы фильтрации для конкретных целей. Существуют различные типы пористых материалов, используемых в качестве фильтрующих материалов, например, ткани, пористые или перфорированные твердые частицы, полимерные волокна. Кроме того, в зависимости от размера пор используемого фильтрующего материала, процесс фильтрации можно разделить на различные типы:

• Обычная фильтрация. Этот процесс осуществляется с помощью мембран или сит, поры которых равны или больше одного миллиметра (мм).
• Микрофильтрация. Это тип фильтрации, осуществляемый с помощью сит, поры которых составляют от 0,1 до 10 микрон (1 мм = 1000 микрон).
• Ультрафильтрация. Процесс фильтрации, который задерживает молекулы массой более 103 дальтон/гмоль, позволяя отделить белки или обеззаразить воду, содержащую бактерии. Этот тип фильтрации позволяет отфильтровывать частицы диаметром до 0,01 микрона.
• Нанофильтрация. Этот процесс позволяет удерживать на мембране фильтра электрически незаряженные молекулы массой более 200 дальтон/гмоль и используется в химической промышленности в основном для концентрирования органических соединений.

Примеры фильтрации

Когда мы закончим варить макароны, мы отделим их с помощью сита.

Некоторые повседневные примеры фильтрации могут быть такими:

• Для приготовления кофе или других настоев вещество (чай, кофе и т.д.) вводят в контакт с кипящей или очень горячей водой, чтобы заставить его выпустить содержимое в воду. Затем смесь необходимо разделить, пролив ее через фильтр, изготовленный из ткани или бумаги, который задерживает более грубые частицы заварки (так называемую кофейную гущу) и пропускает жидкость.
• Утечки из прорванных труб. Вода из прорванной трубы может скапливаться и просачиваться сквозь цемент, из которого сделана конструкция, размягчая его консистенцию и прокладывая себе путь вниз под действием силы тяжести или вверх под действием давления. В обоих случаях вода просачивается сквозь цемент, оставляя все его частицы на другой стороне стены.
• Очистители воды . На протяжении веков фильтры для воды работали путем просеивания питьевой воды либо с помощью специально пористых камней (как в кувшинах), либо с помощью бумаги, пробок и других твердых частиц, которые служат для удержания частиц, которые несет с собой вода. Таким образом, вода становится максимально чистой.
• Когда мы готовим макароны или спагетти, мы отвариваем продукты в воде, а затем отделяем их с помощью сита, которое является ничем иным, как фильтром грубой очистки. Таким образом, готовые макароны сохраняются, а горячая вода выбрасывается.

Фильтрация воды

Фильтрация воды гарантирует ее минимальную пригодность для питья.

Фильтрация воды – это процесс , необходимый для того, чтобы вода была как минимум безопасна для питья, т.е. не содержала камней, почвы, металлов или других отходов, которые могли попасть в наши дома

Для этого используются фильтрующие устройства или механизмы, установленные в самой трубе , которые задерживают грязь и твердые материалы, позволяя воде проходить через их пористые тела. Этот механизм не защищает от микроорганизмов , поэтому он гарантирует только первую санитарную меру при потреблении воды

Методы разделения смесей

Для извлечения металлов из жидкости или другого твердого тела можно использовать магнит.

Фильтрация – это только один из методов разделения смесей, то есть процедур, доступных для разделения двух или более смешанных веществ. Другими методами разделения смесей являются:

• Декантирование. Физический метод разделения, который заключается в ожидании действия силы тяжести на твердые частицы, присутствующие в жидкости, что позволяет им осесть и быть удаленными механическим путем. Его также можно использовать для разделения смеси двух жидкостей, имеющих различную плотность , т.е. несмешивающихся друг с другом. В этом случае смеси, находящейся в системе сепаратора (например, в сепарационной воронке), дают отстояться, при этом более плотная жидкость опускается на дно, а менее плотная остается наверху, что делает возможным их разделение.
• Магнитная сепарация. Для отделения металлов или магнитных частиц от жидкости или другого твердого тела можно использовать магнит , поскольку он будет притягивать только металлические частицы, оставляя диамагнитные частицы (частицы, которые отталкивают магнитные поля , т.е. они не притягиваются магнитным полем, создаваемым магнитом) нетронутыми.
• дистилляция. Процесс, заключающийся в разделении компонентов жидкой смеси с помощью разницы между их точками кипения и конденсации. Таким образом, тепло подводится к смеси до тех пор, пока компонент с самой низкой температурой кипения не перейдет в паровую фазу. Этот пар затем конденсируется в другом сосуде, а более высококипящая жидкость остается в первоначальном сосуде. Таким образом, происходит разделение двух жидкостей.
• Испарение. Процесс, аналогичный дистилляции. Он разделяет смеси твердых веществ на жидкости. В этом случае жидкость, в которой растворено твердое вещество, выпаривается, и твердое вещество на дне контейнера может быть извлечено. Этот процесс используется на соляных заводах для отделения соли, которую мы впоследствии используем в пищу (NaCl), от морской воды.

Подробнее в: Методы разделения смесей