7.2: Filtracja

Istnieje kilka bardzo podstawowych metod oczyszczania, które są rutynowo stosowane w laboratorium i które są właściwie kluczowymi krokami w innych metodach. Jedną z nich jest filtracja.

Załóżmy, że masz mieszaninę zawierającą zarówno ciało stałe, jak i ciecz. Istnieje kilka sposobów oddzielenia jednego od drugiego. Dekantacja to jeden sposób. Podczas dekantacji płyn ładnie przylega do ciała stałego, więc można go po prostu wylać i pozostawić ciało stałe. Zwykle jednak pozostawia to część cieczy w ciele stałym, więc nie można ich całkowicie oddzielić.

Filtracja jest dokładniejszym sposobem oddzielania ciała stałego od cieczy. Najbardziej znanym przykładem może być ekspres do kawy. Ekspres do kawy filtruje kawę ze zmielonych ziaren kawy. Kawa przepływa przez bibułę filtracyjną, napędzaną grawitacją, a fusy z kawy pozostają na wierzchu bibuły filtracyjnej.

Filtracja opiera się na materiał porowaty. W materiale porowatym znajdują się pory lub otwory w materiale, które umożliwiają przejście małych cząsteczek. Możesz myśleć o porach jak o tunelach. Małe cząsteczki, takie jak woda i cząsteczki organiczne odpowiedzialne za właściwości kawy, może łatwo przenikać przez pory w bibule filtracyjnej. Inne materiały, takie jak fusy z kawy, nie mogą.

W laboratorium, filtrację można wykonać tak jak w filtrze do kawy. Bibułę filtracyjną umieszcza się w lejku i mieszaninę wlewa, a ciecz kapie pod wpływem grawitacji. Ciecz, która kapie przez bibułę filtracyjną, nazywana jest „przesączem”.

Zwykle lejek to prosty szklany stożek z otworem w dnie, najczęściej ze szklaną rurką lub nóżką prowadzącą od nadziei do pomóc skierować ciecz do naczynia poniżej. Czasami lejek może mieć płaskie dno z otworami w dnie lub nawet pozornie solidny, ale porowaty materiał. Ten ostatni typ nazywa się lejkiem ze spieku. Fryta w lejku ze spieku jest materiałem porowatym, podobnie jak bibuła filtracyjna, ale może być wykonana ze szkła lub plastiku.

Jedną z zalet lejka ze spiekanego materiału jest to, że łatwo jest użyć próżni do przyspieszyć filtrację. Zmniejszając ciśnienie w dolnej części fryty, ciśnienie atmosferyczne nad frytą pomaga szybciej przepchnąć roztwór przez frytę.

Problem w tym, że fryty mogą łatwo się zatykać. Załóżmy, że w roztworze zawieszone są cząsteczki, które są na tyle małe, aby dostać się do porów, ale nie na tyle małe, aby przejść przez całą drogę. Utknęli. Teraz mamy problem.

Rysunek \ (\ PageIndex {2} \): Kreskówka pokazująca, jak fryta może się zatkać podczas filtracji.

Najczęstszym sposobem zapobiegania temu problemowi jest po prostu nałożenie na nią kawałka bibuły filtracyjnej. Papier może przede wszystkim zapobiegać przedostawaniu się tych cząstek do fryty. Bibuła filtracyjna może się zatkać w ten sam sposób, ale można ją po prostu wyrzucić. Jednorazowy papier filtracyjny może wydawać się odpadem, ale jest to dużo mniejszy odpad niż jednorazowy lejek ze spieku.

W przypadku naprawdę lepkich materiałów, inne pomocnicze środki filtrujące obejmują celit, proszek wykonany z ziemi okrzemkowej. Warstwa celitu jest po prostu umieszczana na wierzchu bibuły filtracyjnej. Podobnie jak bibuła filtracyjna, celit jest jednorazowy, ale chroni frytę i umożliwia bardziej płynny przebieg filtracji.

Należy pamiętać, że filtracja może pozwolić na izolację fazy stałej lub ciekłej. W pierwszym przypadku po prostu zbieralibyśmy ciało stałe, które znajdowało się na papierze filtracyjnym (nie używalibyśmy środka filtrującego, takiego jak celit, który mógłby zanieczyścić ciało stałe. Ciało stałe zwykle pozostawia się do wyschnięcia przed zważeniem i scharakteryzowaniem).

Jeśli interesuje nas ciecz, możemy mieć więcej do zrobienia. Może ciecz jest czysta, w takim przypadku jesteśmy skończeni. Jeśli jest to roztwór, możemy chcieć odparować rozpuszczalnik, więc że możemy wyodrębnić substancję rozpuszczoną, którą chcemy.

Rysunek \ (\ PageIndex {3} \): Kreskówka przedstawiająca filtracja roztworu.