Filtreren en zeven

Beide technieken berusten op het verschil in deeltjesgrootte van de componenten van het mengsel.

Filtreren

Een mengsel van een vaste stof en een vloeistof kunnen we scheiden door het te laten bezinken of door te centrifugeren. Maar veel meer wordt filtratie gebruikt. De poriën van een papierfilter of fijn metalen rooster laten de vloeistof en de daarin 'waar' opgeloste stoffen door. We noemen dat het filtraat.

De vaste stof bestaat uit korreltjes, die niet door de poriën van het filter heen kunnen en daarom op het filter achterblijven; de achterblijvende vaste stof heet het residu. In het laboratorium worden filtreerpapier of speciale membraanfilters met uiteenlopende poriëngroottes gebruikt.

Wanneer er in het groot gefiltreerd moet worden, gebruiken we textiel (filterdoek). Soms kan ook een dikke laag fijn zand een goed filterbed zijn.

Membraanfiltratie

Membraanfiltratie is een modernere vorm van filtreren. Het scheidingsmateriaal is een membraan, een uiterst dunne laag van een kunststof met poriën, die bepaalde moleculen wel doorlaat en andere niet. Om de stroming door membranen met kleine openingen te versnellen gebruikt men druk of zuigt men vacuüm. Hoe kleiner de poriën, hoe groter de benodigde druk.

Indeling membraanfiltratieprocessen

We kunnen meerdere verschillende membraanfiltratieprocessen onderscheiden:
 
 
Microfiltratie
Dit is een drukgedreven proces dat - op basis van zeefwerking - contaminerende deeltjes van 0.01 tot een paar µm (micron) uit een oplossing of gas verwijderd middels passage door een microporeus membraan met porieafmetingen van 0.1 to 10 µm. Zo worden bijvoorbeeld bacterien tegengehouden. Membraanfilters worden veel gebruikt in de biotechnologie en toegepast bij de bereiding van steriele producten. Ze worden ook in toenemende mate gebruikt voor de behandeling van drinkwater om belangrijke pathogenen en grote bacterien te verwijderen. Voor deze toepassing moeten de porieafmetingen minimaal 0.2 µm zijn.

Ultrafiltratie
Deze methode werkt volgens hetzelfde principe als microfiltratie. De poriën van een ultrafiltratiemembraan zijn kleiner dan van een microfiltratie membraan en de afmeting van onzuiverheden groter dan een molgewicht van een paar honderd tot een miljoen g/mol worden tegengehouden.

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.

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.

 

Omgekeerde osmose
Omgekeerde osmose (RO) is een membraanproces waarbij zowel ionen als kleine organische moleculen uit de 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).

(bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Filtreren#Vast_en_vloeibaar)
Meer vakinhoudelijke informatie over membraantechnologie

 

Zeven

Zeven zijn in principe ook filters; vaste deeltjes met verschillende grootte worden gescheiden doordat kleine deeltjes wel door de gaatjes passen maar de grotere niet.