Separación por Filtración

Hacer té es el ejemplo más típico. Se usa un filtro o tamiz para separar las hojas de té del agua cuando se prepara el té. Solo fluirá agua a través de los orificios del tamiz. El filtrado es el líquido recogido tras el filtrado; en este ejemplo, el agua es el filtrado. Como filtro se puede utilizar papel, tela, algodón, amianto, escoria o lana de vidrio, loza sin esmaltar, arena o cualquier otro material poroso. La filtración se emplea en el tratamiento de agua y aguas residuales.

¿Qué es la filtración?

La filtración es una técnica de separación que utiliza un medio poroso que retiene la sustancia sólida pero permite que el fluido penetre a través de ella. Es el proceso de eliminar sustancias insolubles de la solución. 

Este proceso se lleva a cabo utilizando un medio filtrante, por ejemplo, papel de filtro. Los poros del medio filtrante utilizado son menores en comparación con el tamaño de las partículas a extraer. Este proceso generalmente se puede utilizar para la separación de cualquier mezcla heterogénea. 

Principio de filtración: El proceso de filtración se basa en el principio de diferencia de tamaño entre las partículas. Elige un solvente de tal manera que una sustancia se disuelva en el solvente y la otra no. Por lo tanto, este último se recoge como residuo sobre el medio filtrante elegido. 

Proceso de Filtración 

• Un sólido insoluble se dispersa en el líquido para formar una solución.
• Un cono de papel de filtro se fija en un embudo utilizando la varilla de vidrio.
• Los poros del papel filtro son más pequeños en comparación con las partículas del sólido insoluble. Por lo tanto, el sólido se extrae como residuo en el papel de filtro.
• Luego, el papel de filtro se coloca sobre una malla para brindar soporte.
• La gravedad actúa sobre el medio líquido.
• La suspensión se obtiene sobre el medio filtrante. El fluido pasa a través del medio filtrante y se acumula como solvente en el fondo del vaso de precipitados debido a la diferencia de presión creada.

Factores que afectan la filtración

• Propiedades del sólido utilizado:
  • Forma y tamaño de partículas
  • carga de partículas
  • Distribución de tamaño de partícula
  • Propiedad de la partícula de adherirse
  • Densidad
  • Rigidez en la aplicación de presión.
• Propiedades del líquido utilizado:
  • La densidad del líquido usado.
  • Viscosidad: un aumento en la viscosidad del filtrado aumentará la resistencia del flujo en el fluido, lo que provocará una disminución en la tasa de filtración.
• Temperatura de suspensión
• Propiedades de los sólidos en la suspensión: La tasa de formación de revoque durante las etapas iniciales de filtración.
• El área superficial del medio filtrante: La tasa de filtración es inversamente proporcional a la superficie específica del lecho filtrante. Sin embargo, ofrece una proporcionalidad directa con el medio filtrante. Por lo tanto, usar un filtro grande aumentaría la tasa de filtración. También se puede aumentar conectando varias unidades pequeñas en paralelo.
• La presión del medio filtrante: La tasa de evaporación es directamente proporcional a la presión tanto de la torta del filtro como del medio. Se puede obtener una diferencia de presión manteniéndola por delante de la suspensión sobre el medio filtrante.

Tipos de filtración 

La filtración se puede clasificar en términos generales en dos categorías distintas: 

• Filtración de superficie o pantalla
  • Es una acción de cribado por la cual los agujeros del medio interrumpen el movimiento de los sólidos.
  • Este tipo de filtración implica la técnica del colado. Esta es una técnica donde las partículas más grandes que el tamaño de poro del medio filtrante serán retenidas en el medio filtrante. Esto se hace mediante el uso de placas con poros o tamices tejidos.
  • La eficacia de este enfoque se define con respecto al tamaño de poro medio o máximo.
  • Por lo general, la resistencia mecánica del medio filtrante es menor.
  • Generalmente se observa baja capacidad.
  • El tamaño de las partículas retenidas se considera mayor que el tamaño de poro medio.
  • El equipo es generalmente caro.
  • por ejemplo, filtro de membrana de celulosa.
• Filtración profunda 
  • Este es un proceso de penetración en el que la lechada se adentra en un punto donde el diámetro de las partículas sólidas es mayor que el del canal o vacío tortuoso.
  • Este tipo de filtración involucra la técnica de entrelazamiento. Esta es una técnica en la que las partículas se enredan como una masa de fibras en caso de que el medio filtrante sea una tela o un fieltro poroso.
  • Se considera que el tamaño de las partículas es más pequeño que el tamaño de los poros.
  • Por lo general, la resistencia mecánica del medio filtrante es alta.
  • Generalmente se observa una alta capacidad.
  • El equipo es generalmente barato.
  • por ejemplo, filtros cerámicos.

Aplicaciones de la Separación por Filtración

Algunas aplicaciones del método de separación por filtración son:

1. Preparación de café y té: El café caliente se obtiene como filtrado mientras que los granos de café quedan como residuo en la parte superior del filtro.
2. Mediante esta técnica se puede separar una mezcla de polvo de tiza y agua.
3. Las aspiradoras están equipadas con filtros para absorber las partículas de polvo.
4. Filtración de partículas de arena de agua o polvo de tiza.
5. Tratamiento de efluentes y aguas residuales: La filtración es una técnica útil para simular el proceso de tratamiento de agua, sin embargo, el proceso es costoso y engorroso.
6. Utilizado por hornos para simular la prevención de que los elementos del horno se ensucien con partículas.
7. Los filtros de aire se utilizan para eliminar las partículas suspendidas en el aire en los sistemas de ventilación de los edificios y los motores de combustión.
8. El tratamiento de aguas residuales potables se realiza mediante filtración por biofilm en filtros lentos de arena.
9. Producción de dosificación líquida
10. Filtrado de sangre en los riñones

Problemas de muestra

Problema 1: ¿Cómo se puede superar el problema de una disminución en la tasa de evaporación debido al aumento de la viscosidad? 

Solución : 

El problema de una disminución en la tasa de evaporación debido al aumento de la viscosidad puede superarse mediante los siguientes métodos:

1. Calentar el líquido para aumentar su temperatura.

2. Se puede simular la dilución para aumentar la tasa de evaporación. 

Problema 2: ¿Qué quiere decir con torta de filtración?

Solución:

Una torta de filtración está formada por las partículas o sustancias que quedan retenidas en un filtro durante el proceso de filtración. La torta de filtración generalmente comprende ayudas de filtración, como el carbón activado, para incrementar la tasa de flujo o lograr una filtración de micrones más pequeños. La torta del filtro se vuelve más espesa que las partículas a medida que avanza el proceso de filtración. 

Problema 3: ¿Definir lodo?

Solución:

El lodo es básicamente una mezcla de fluido líquido-sólido con un valor de gravedad específica superior a 1. El lodo se hace pasar a través de cada una de las cámaras de filtración, bajo la presión suministrada por una bomba de lodo.

Problema 4: Explique brevemente los tipos de medios filtrantes.

Solución:

Los dos tipos principales de medios filtrantes son: 

• Barreras delgadas, ejemplificadas por una tela de filtro o papel de filtro;
• Barreras gruesas, por ejemplo, lechos de arena o metal poroso.

Problema 5: ¿Cómo se usa la filtración en la preparación del té? 

Solución :

Se utiliza un tamiz o un filtro de malla como papel de filtro para separar las hojas de té del agua. Como resultado, las hojas de té quedan como residuos en el tamiz mientras que el agua con sabor a hojas de té sale como filtrado. 

Problema 6: Tenemos una mezcla de arena, sal y agua. ¿Cómo lo separarás?

Solución :

La sal se disuelve en agua y forma una solución. Se puede separar de la solución por evaporación. Ahora, la mezcla de arena y agua permanece. La arena se deposita en el fondo y permanece sin disolver como residuo. Se puede separar pasando la mezcla a través de un papel de filtro, lo que da como resultado la recolección de arena como residuo y el agua como filtrado. 

Problema 7: ¿Cuáles son los requisitos básicos para el proceso de filtración? 

Solución :

Los requisitos básicos para la filtración son los siguientes:

• medio filtrante;
• Fluido con sólidos en suspensión
• Diferencia de presión para hacer fluir el fluido;
• Filtro que retiene el medio filtrante, contiene el fluido.