Filtracja to prosta technika stosowana do oddzielania cząstek stałych od zawiesiny w roztworze płynnym. Dostępnych jest wiele metod filtracji, ale wszystkie opierają się na tej samej ogólnej zasadzie: niejednorodna mieszanina jest wylewana na membranę filtracyjną. Membrana filtracyjna ma pory o określonej wielkości. Cząsteczki większe niż pory nie będą mogły przejść przez membranę, natomiast cząstki mniejsze od porów przejdą przez nią bez przeszkód. Dodatkowo wszystkie płyny przejdą. Efektem procesu filtracji jest nagromadzenie pozostałości na membranie filtracyjnej i oddzielenie jej od części, która przeszła przez sito filtracyjne. Pozostałość ta jest zatem skutecznie oddzielana od reszty mieszaniny, która przeszła przez membranę.

W procesie filtracji może pośredniczyć siła grawitacji. To najprostszy sposób na osiągnięcie separacji. Typowym przykładem jest bibuła filtracyjna stosowana w ekspresach przelewowych. Fusy z kawy są większe niż pory filtra kawy, więc pozostają na swoim miejscu, podczas gdy gorąca woda może zbierać olejki kawowe, aromaty i cząsteczki kofeiny i przedostawać się do dzbanka poniżej.

Jak sito filtracyjne wpływa na skuteczność oczyszczania?

W laboratorium często niepraktyczne jest czekanie na rozdzielenie mieszaniny przez grawitację. W takich przypadkach możemy zastosować proces filtracji, który wykorzystuje próżnię do przeciągania cieczy i małych cząstek przez sito filtracyjne. Zasysanie próżni znacznie poprawia szybkość procesu filtracji. Podobnie, do szybkiego rozdzielenia mieszaniny można użyć wirówki filtracyjnej. Siła dośrodkowa / odśrodkowa wirówki przepycha ciecz i małe cząstki przez membranę filtracyjną, podczas gdy duże cząstki pozostają. Niektóre membrany filtrujące są zaprojektowane tak, aby zatrzymywać pożądane cząstki nad membraną (rozmiar porów mniejszy niż pożądany kaliber, ale większy niż zanieczyszczenia), podczas gdy inne membrany są zaprojektowane tak, aby przepuszczać pożądaną populację (rozmiar porów większy niż pożądana populacja, ale mniejsze niż zanieczyszczenia).

Najważniejszym etapem procesu filtracji jest określenie rozmiaru cząstki, którą należy oddzielić. Następnie można wybrać sito filtracyjne o odpowiedniej wielkości porów. Membrany filtracyjne mogą być bardzo małe, rzędu mikrometrów, czyli mniej więcej wielkości pojedynczej komórki. Proces filtracji należy dobierać tak, aby zachować żywotność oddzielonych produktów. Na przykład zastosowanie filtracji próżniowej doskonale nadaje się do produktów chemicznych, ale może nie być optymalne do izolacji komórek. Niektóre zastosowania mogą wymagać ściślej kontrolowanego zakresu średnic nanocząstek, a prosty proces filtracji może uprościć całą procedurę syntezy.

Wpływ nacisku, jaki sito filtracyjne wywiera na przesiewany materiał

Jeśli chodzi o filtrację komórek, sito filtracyjne może wywierać zbyt dużą siłę na komórki i spowodować uszkodzenie błony komórkowej. Separację biomagnetyczną można zastosować zamiast długiego procesu filtracji w celu oddzielania komórek.

Inną odmianą filtracji jest filtracja na zimno. Można to również nazwać procesem separacji. Filtrację na zimno przeprowadza się w niskich temperaturach, roztwór można schłodzić w łaźni lodowej, jak również chłodzi się samo sito filtracyjne. Pozwala to na tworzenie się małych kryształów w celu łatwego usunięcia. Ta technika służy na przykład do filtracji piwa. Filtrowanie w niskich temperaturach pozwala na usunięcie z piwa kryształków białek i cząsteczek drożdży.

Filtracja na gorąco jest również odmianą filtracji. W przypadku filtracji na gorąco lejek lub aparat do filtracji są ogrzewane przez cały proces, podobnie jak próbka. Celem jest, aby wszystko było wystarczająco ciepłe, aby roztwór był płynny, aby odfiltrować wszelkie zanieczyszczenia podczas przechodzenia przez filtr. Idealny lejek do tego celu nie będzie zawierał łodygi, aby wyeliminować możliwość tworzenia się kryształów w dowolnym momencie i spowolnić proces. Gdy próbka ostygnie, może ponownie skrystalizować w czystym stanie.