ろ過は、液体は通過させるが固体は通過させないフィルター媒体を使用して、液体または気体から固体を分離するために使用されるプロセスです。 「ろ過」という用語は、フィルターが機械的、生物学的、物理的のいずれであっても適用されます。フィルターを通過した液体を濾液と呼びます。フィルター媒体は、固体粒子をトラップする固体である表面フィルター、または固体をトラップする材料床である深層フィルターである場合があります。
通常、ろ過は不完全なプロセスです。一部の液体はフィルターの供給側に残っているか、フィルター媒体に埋め込まれており、一部の小さな固体粒子がフィルターを通過します。化学および工学技術として、収集されるのが液体であろうと固体であろうと、常にいくらかの製品の損失があります。
ろ過の例
ろ過は実験室での重要な分離技術ですが、日常生活でも一般的です。
- コーヒーを淹れるには、挽いたコーヒーとフィルターに熱湯を通す必要があります。液体コーヒーはろ液です。ティーバッグ (紙フィルター) を使用する場合でもティーボール (通常は金属フィルター) を使用する場合でも、お茶を浸す方法はほとんど同じです。
- 腎臓は生物学的フィルターの一例です。血液は糸球体でろ過されます。必須分子は血液に再吸収されます。
- エアコンや多くの掃除機は、HEPA フィルターを使用して空気中のほこりや花粉を取り除きます。
- 多くの水族館では、粒子を捕らえる繊維を含むフィルターを使用しています。
- ベルト フィルターは、採掘中に貴金属を回収します。
- 帯水層の水は、地中の砂や透水性の岩によってろ過されているため、比較的純粋です。
ろ過方法
ろ過にはさまざまな種類があります。どちらの方法が使用されるかは、固体が微粒子 (懸濁) であるか、液体に溶解しているかによって大きく異なります。
- 一般的なろ過: ろ過の最も基本的な形式は、重力を使用して混合物をろ過することです。混合物を上からろ材（ろ紙など）に注ぎ、重力で液体を下に引きます。固体はフィルター上に残り、液体はその下を流れます。
- 真空ろ過: ブフナーフラスコとホースを使用して真空を作成し、フィルターを介して液体を吸引します (通常は重力の助けを借りて)。これにより、分離が大幅に高速化され、固体の乾燥に使用できます。関連する技術では、ポンプを使用してフィルターの両側に圧力差を形成します。ポンプ フィルターは垂直である必要はありません。重力はフィルターの側面の圧力差の原因ではないためです。
- 低温ろ過: 冷却ろ過は溶液を急速に冷却するために使用され、小さな結晶の形成を促します。これは、固体が最初に溶解するときに使用される方法です。一般的な方法は、ろ過の前に溶液の入った容器を氷浴に入れることです。
- 高温ろ過: 高温ろ過では、溶液、フィルター、漏斗を加熱して、ろ過中の結晶の形成を最小限に抑えます。ステムレス漏斗は、結晶成長のための表面積が少ないため便利です。この方法は、結晶が漏斗を詰まらせたり、混合物中の 2 番目の成分の結晶化を妨げたりする場合に使用されます。
フィルターを通過する流れを改善するために、フィルター助剤が使用されることがあります。濾過助剤の例は、シリカ、ケイソウ土、パーライト、およびセルロースである。濾過助剤は、濾過の前にフィルター上に置くか、または液体と混合することができる。補助剤は、フィルターの目詰まりを防ぎ、「ケーキ」またはフィルターへのフィードの多孔性を高めることができます。
ろ過とふるい分け
関連する分離技術はふるい分けです。ふるい分けとは、単一のメッシュまたは有孔層を使用して大きな粒子を保持し、小さな粒子を通過させることを指します。対照的に、ろ過中、フィルターは格子状または複数の層を持っています。流体は媒体内のチャネルをたどってフィルターを通過します。
ろ過の代替手段
用途によっては、ろ過よりも効果的な分離方法があります。たとえば、ろ液を集めることが重要な非常に小さなサンプルの場合、ろ材が液体を吸収しすぎることがあります。他の場合では、固体が多すぎると、フィルター媒体に閉じ込められる可能性があります.
液体から固体を分離するために使用できる他の 2 つのプロセスは、デカンテーションと遠心分離です。遠心分離では、サンプルを回転させ、より重い固体を容器の底に押し込みます。デカンテーションでは、液体が溶液から落ちた後、液体が吸い上げられるか、固体から注ぎ出されます。デカンテーションは、遠心分離に続いて、または単独で使用できます。
