Filtratie
Filtratie is een scheidingsmethode die zowel in het huishouden als op grote schaal in de industrie wordt toegepast.
De scheidingsmethode filtratie kan gebruikt worden om:
- Vaste en vloeibare stoffen van elkaar te scheiden;
- Vaste of vloeibare stoffen uit een gasstroom af te scheiden;
- Vaste fracties met grotere en kleinere deeltjes van elkaar te scheiden;
- Een zuivere vloeistof af te scheiden van een oplossing (ultrafiltratie).
Inhoud |
[bewerk] Vast en vloeibaar
Bij de meest simpele vorm van filtratie wordt een vloeistofstroom door een poreus medium, bijvoorbeeld papier of een fijn metalen rooster geleid. De deeltjes in de vloeistof die groter zijn dan de gaatjes in het medium blijven achter op het filter en vormen een filterkoek. Deze filterkoek noemt men het residu. Zeven zijn in principe ook filters, vaste deeltjes met verschillende grootte worden gescheiden doordat het kleine deeltje wel door de gaatjes passen maar de grotere niet.
[bewerk] Gassen
Voor het affiltreren van een gasstroom worden vaak doeken filters gebruikt, maar ook elektrofilters zijn toepasbaar. Een doeken filter werkt op dezelfde wijze als een filter voor vloeistoffen, het gas kan door het filter maar de deeltjes blijven achter in het doek. Elektrofilters geven de deeltjes in de gasstroom een elektrostatische lading en kunnen dan door een meestal positieve elektrode worden aangetrokken en op die manier gescheiden van de gasstroom. Met elektrofilters kunnen ook vloeistof aerosols worden gescheiden van de gasstroom.
[bewerk] Indeling membraanfiltratieprocessen
Wanneer membraanfiltratie gebruikt wordt voor de verwijdering van grotere deeltjes, worden micro- en ultrafiltratie gebruikt. Vanwege het open karakter van deze membranen is de productiviteit hoog bij een laag drukverschil. Wanneer zouten uit water verwijderd moeten worden, maakt men gebruik van nanofiltratie en omgekeerde osmose. Bij deze membranen vindt de scheiding plaats door diffusie door het membraan.
[bewerk] Microfiltratie
Het principe werkt op fysische scheiding van de stoffen. De poriëngrootte van de membranen bepaalt de mate van verwijdering van zwevende stoffen, troebelheid en micro-organismen. Het is een drukgedreven proces dat op basis van zeefwerking bacteriën volledig en virussen gedeeltelijk tegenhoud.
[bewerk] Ultrafiltratie
Deze methode werkt volgens hetzelfde principe als microfiltratie. De moleculen die weerhouden worden zijn wel kleiner dan deze bij microfiltratie. Kleinere moleculen (moleculair gewicht lager dan 1000g/mol) en ionen worden nauwelijks tegenhouden. Ultrafiltratie en microfiltratie worden dus gebruikt om macromoleculen uit een oplossing te verwijderen. Naast het verwijderen van stoffen, wordt het ook toegepast voor concentratie van met name eiwitten. In de biotechnologie is dit een veel toegepaste methode.
[bewerk] Nanofiltratie
Nanofiltratie is een drukgedreven membraanproces dat vooral gebruikt wordt om organische stoffen zoals microverontreinigingen (vanaf 200g/mol à 1000g/mol, afhankelijk van het soort membraan) en meerwaardige ionen te verwijderen. De membranen hebben een matige retentie voor éénwaardige zouten.
[bewerk] Omgekeerde osmose
Omgekeerde osmose (RO) is een membraanproces waarbij zowel ionen als kleine organische moleculen uit oplossing verwijderd kunnen worden. Het RO-systeem is verdeeld in een hoge druk compartiment, op de geconcentreerde oplossing, en een lage druk compartiment. Deze compartimenten zijn gescheiden door een permeabel membraan. De uitwendig aangelegde druk, die groter is dan de osmotische druk, zorgt ervoor dat het oplosmiddel zich verplaatst van de meest geconcentreerde naar de minst geconcentreerde oplossing. De drijvende krachten van deze scheiding zijn dus de druk over het membraan en het concentratiegradiënt. De osmotische stroming is bijgevolg omgekeerd t.o.v. osmose. Deze scheiding resulteert in een geconcentreerde oplossing (concentraat) en een zuivere oplossing (permeaat).
