La séparation des mélanges est une étape fondamentale du traitement chimique, mais le choix entre distillation et filtration dépend entièrement de ce que l'on cherche à isoler. Alors que la filtration empêche physiquement les solides de traverser une barrière, la distillation exploite la chaleur et les changements de phase pour séparer les liquides en fonction de leurs points d'ébullition respectifs.
Un procédé de séparation thermique qui consiste à vaporiser un liquide puis à condenser la vapeur à l'état liquide.
Une méthode mécanique utilisée pour séparer les particules solides d'un fluide (liquide ou gaz) en le faisant passer à travers un milieu poreux.
| Fonctionnalité | Distillation | Filtration |
|---|---|---|
| Type de processus | Thermique/Physico-chimique | Mécanique/Physique |
| Sépare... | Liquides provenant de liquides ou de solides dissous | Solides insolubles provenant de liquides ou de gaz |
| Propriété clé utilisée | point d'ébullition | Taille des particules |
| Besoins énergétiques | Élevé (Nécessite de la chaleur) | Faible (généralement la gravité ou la pression) |
| Changement de phase ? | Oui (Conversion de liquide en gaz et inversement) | Non |
| Matériel nécessaire | Bouteille, condenseur, source de chaleur | Filtre, entonnoir |
La filtration est simple : si une particule est trop grosse pour passer à travers les trous du filtre, elle reste. C'est comme utiliser une passoire pour les pâtes. La distillation est plus complexe, car elle opère au niveau moléculaire. En chauffant un mélange, la substance ayant le point d'ébullition le plus bas se transforme en vapeur en premier, laissant les autres composants dans le récipient d'origine.
C’est là que les deux méthodes divergent le plus. Si l’on dissout complètement le sucre dans l’eau, la filtration ne permettra pas de les séparer, car les molécules de sucre sont suffisamment petites pour passer à travers n’importe quel filtre standard. La distillation, en revanche, résout facilement ce problème : l’eau s’évapore, laissant les cristaux de sucre solides au fond du récipient.
La filtration est souvent la première étape des processus industriels, servant à éliminer les impuretés comme le sable ou le gravier. La distillation est généralement l'étape finale, plus coûteuse, utilisée pour le raffinage des produits. Dans l'industrie pétrolière, les colonnes de distillation fractionnée sont des structures imposantes qui séparent le pétrole brut en divers produits, allant du bitume lourd au kérosène léger, en fonction des gradients de température.
La filtration est généralement beaucoup plus rapide et permet de traiter rapidement d'énormes volumes de matière, comme le traitement de l'eau potable d'une ville entière. La distillation est un procédé plus lent et plus méticuleux. Bien qu'il faille plus de temps et d'énergie pour faire bouillir et condenser un liquide, le niveau de pureté obtenu est nettement supérieur, ce qui explique pourquoi l'eau utilisée en laboratoire est toujours distillée.
Faire bouillir de l'eau revient à la distiller.
Faire bouillir de l'eau tue les germes, mais cela concentre en réalité les minéraux et les métaux lourds car l'eau se transforme en vapeur tandis que les impuretés restent au fond. La distillation consiste à récupérer cette vapeur et à la refroidir dans un nouveau récipient afin d'éliminer les impuretés.
Un filtre plus fin peut éliminer le sel de l'eau.
La filtration classique ne permet pas d'éliminer le sel dissous car les ions font partie intégrante de la structure du liquide. Seules l'osmose inverse (une filtration spéciale à haute pression) ou la distillation peuvent y parvenir.
La distillation permet toujours d'obtenir une pureté à 100 %.
Certains liquides, comme l'éthanol et l'eau, forment un azéotrope : ils boutent à la même température lorsqu'ils atteignent une certaine concentration. C'est pourquoi la distillation classique ne permet généralement d'atteindre qu'une pureté d'environ 95 % pour l'alcool.
La filtration ne concerne que les liquides.
La filtration est tout aussi importante pour les gaz. Le filtre à air de votre voiture et le filtre HEPA d'un aspirateur sont de parfaits exemples de filtration en phase gazeuse utilisée pour piéger les particules de poussière solides.
Utilisez la filtration pour éliminer rapidement les particules solides ou les débris visibles d'un fluide. Optez pour la distillation pour séparer des liquides mélangés ou pour éliminer les minéraux dissous et les impuretés afin d'atteindre un haut degré de pureté.
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