मिक्सचर को अलग करना केमिकल प्रोसेसिंग का एक अहम हिस्सा है, लेकिन डिस्टिलेशन और फिल्ट्रेशन में से चुनना पूरी तरह इस बात पर निर्भर करता है कि आप क्या अलग करना चाहते हैं। जहां फिल्ट्रेशन फिजिकली सॉलिड चीज़ों को एक बैरियर से गुज़रने से रोकता है, वहीं डिस्टिलेशन हीट और फेज़ चेंज की पावर का इस्तेमाल करके लिक्विड को उनके खास बॉइलिंग पॉइंट के आधार पर अलग करता है।
मुख्य बातें
फिल्ट्रेशन पार्टिकल साइज़ के आधार पर काम करता है; डिस्टिलेशन बॉइलिंग पॉइंट के आधार पर काम करता है।
आप समुद्री पानी से नमक को फ़िल्टर नहीं कर सकते, लेकिन आप इसे डिस्टिल करके ताज़ा पानी पा सकते हैं।
डिस्टिलेशन में लिक्विड से गैस और फिर वापस लिक्विड में फेज़ चेंज होता है।
वैक्यूम फिल्ट्रेशन, स्टैंडर्ड फिल्ट्रेशन का एक तेज़ वर्शन है जिसमें सक्शन का इस्तेमाल होता है।
आसवन क्या है?
एक थर्मल सेपरेशन प्रोसेस जिसमें एक लिक्विड को वेपराइज़ किया जाता है और फिर वेपर को वापस लिक्विड स्टेट में कंडेंस किया जाता है।
यह लिक्विड मिक्सचर में मौजूद चीज़ों के बीच बॉइलिंग पॉइंट के अंतर पर निर्भर करता है।
दो या दो से ज़्यादा लिक्विड या लिक्विड को घुले हुए सॉलिड से अलग करने के लिए असरदार।
डिस्टिलेट को इकट्ठा करने के लिए एक हीट सोर्स, एक कंडेंसर और एक रिसीविंग फ्लास्क की ज़रूरत होती है।
आमतौर पर गैसोलीन, अल्कोहलिक स्पिरिट और डिस्टिल्ड वॉटर बनाने में इस्तेमाल होता है।
कई स्टेज से बहुत ज़्यादा प्योरिटी लेवल पाया जा सकता है, जिसे फ्रैक्शनल डिस्टिलेशन कहते हैं।
निस्पंदन क्या है?
एक मैकेनिकल तरीका जिसका इस्तेमाल किसी लिक्विड (लिक्विड या गैस) से ठोस कणों को अलग करने के लिए किया जाता है, इसे एक पोरस मीडियम से गुज़ारकर।
एक भौतिक अवरोध का उपयोग करता है - जैसे कागज़, रेत, या कपड़ा - जो तरल पदार्थ को गुज़रने देता है लेकिन ठोस पदार्थों को फँसा लेता है।
फंसे हुए ठोस पदार्थ को 'रेसिड्यू' कहा जाता है, जबकि साफ लिक्विड को 'फिल्ट्रेट' कहा जाता है।
इसमें गर्मी जैसी एनर्जी की ज़रूरत नहीं होती, जिससे यह बेसिक मिक्सचर के लिए एक आसान और तेज़ प्रोसेस बन जाता है।
वॉटर ट्रीटमेंट प्लांट और एयर कंडीशनिंग सिस्टम से मलबा हटाने के लिए ज़रूरी।
पानी में पूरी तरह घुले हुए पदार्थों को अलग नहीं कर सकते, जैसे पानी में नमक।
तुलना तालिका
विशेषता
आसवन
निस्पंदन
प्रक्रिया का प्रकार
तापीय/भौतिक-रासायनिक
यांत्रिक/भौतिक
अलग करता है...
द्रवों या घुले हुए ठोस पदार्थों से द्रव
तरल पदार्थ या गैसों से अघुलनशील ठोस
उपयोग की गई मुख्य संपत्ति
क्वथनांक
कण आकार
ऊर्जा की आवश्यकता
उच्च (गर्मी की आवश्यकता है)
कम (आमतौर पर गुरुत्वाकर्षण या दबाव)
चरण परिवर्तन?
हाँ (लिक्विड से गैस और वापस)
नहीं
आवश्यक उपकरण
फ्लास्क, कंडेनसर, ऊष्मा स्रोत
फ़िल्टर माध्यम, फ़नल
विस्तृत तुलना
मुख्य तंत्र
फिल्ट्रेशन आसान है: अगर कोई पार्टिकल फिल्टर के छेदों से फिट होने के लिए बहुत बड़ा है, तो वह पीछे रह जाता है। यह पास्ता के लिए कोलंडर इस्तेमाल करने जैसा है। डिस्टिलेशन ज़्यादा मुश्किल है, जो मॉलिक्यूलर लेवल पर काम करता है। मिक्सचर को गर्म करने पर, कम बॉइलिंग पॉइंट वाला सब्सटेंस पहले स्टीम में बदल जाता है, और बाकी चीज़ें ओरिजिनल कंटेनर में ही रह जाती हैं।
घुले हुए पदार्थों को संभालना
यहीं पर दोनों तरीके सबसे ज़्यादा अलग होते हैं। अगर आप पानी में चीनी को तब तक मिलाते हैं जब तक वह गायब न हो जाए, तो फिल्ट्रेशन उन्हें अलग नहीं कर पाएगा क्योंकि चीनी के मॉलिक्यूल इतने छोटे होते हैं कि वे किसी भी स्टैंडर्ड फिल्टर से गुज़र सकते हैं। हालांकि, डिस्टिलेशन से यह आसानी से हल हो जाता है; पानी भाप में बदल जाता है, जिससे ठोस चीनी के क्रिस्टल फ्लास्क के नीचे रह जाते हैं।
औद्योगिक पैमाना और जटिलता
इंडस्ट्रियल वर्कफ़्लो में फ़िल्ट्रेशन अक्सर पहला स्टेप होता है, जिसका इस्तेमाल रेत या कंकड़ जैसी 'कचरा' को साफ़ करने के लिए किया जाता है। डिस्टिलेशन आमतौर पर प्रोडक्ट्स को रिफ़ाइन करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला आख़िरी, ज़्यादा महंगा स्टेप होता है। तेल इंडस्ट्री में, फ़्रैक्शनल डिस्टिलेशन टावर बड़े स्ट्रक्चर होते हैं जो टेम्परेचर ग्रेडिएंट के आधार पर कच्चे तेल को भारी डामर से लेकर हल्के एविएशन फ़्यूल तक हर चीज़ में अलग करते हैं।
गति बनाम शुद्धता
फिल्ट्रेशन आम तौर पर बहुत तेज़ होता है और बहुत ज़्यादा मटीरियल को जल्दी से हैंडल कर सकता है, जैसे पूरे शहर की पानी की सप्लाई को फिल्टर करना। डिस्टिलेशन एक धीमा, ज़्यादा बारीकी वाला प्रोसेस है। हालांकि किसी लिक्विड को उबालने और कंडेंस करने में ज़्यादा समय और एनर्जी लगती है, लेकिन इससे मिलने वाली प्योरिटी का लेवल काफी ज़्यादा होता है, इसीलिए लैबोरेटरी-ग्रेड पानी हमेशा डिस्टिल्ड होता है।
लाभ और हानि
आसवन
लाभ
+घुले हुए ठोस पदार्थों को अलग करता है
+मिश्रित तरल पदार्थों को अलग करता है
+उच्च शुद्धता पैदा करता है
+बैक्टीरिया/रोगजनकों को मारता है
सहमत
−उच्च ऊर्जा लागत
−धीमी प्रक्रिया
−महंगे उपकरण
−ठंडा करने के लिए पानी की ज़रूरत होती है
निस्पंदन
लाभ
+सस्ता और सरल
+बहुत तेज
+गर्मी की आवश्यकता नहीं
+बड़े वॉल्यूम के लिए स्केलेबल
सहमत
−विलेय विलेय को मिस करता है
−फ़िल्टर बंद हो सकते हैं
−फ़िल्टर बदलने की ज़रूरत है
−केवल ठोस पदार्थों को अलग करता है
सामान्य भ्रांतियाँ
मिथ
पानी को उबालना और उसे डिस्टिल करना एक ही बात है।
वास्तविकता
पानी उबालने से जर्म्स मर जाते हैं, लेकिन असल में यह मिनरल्स और हेवी मेटल्स को कंसंट्रेट करता है क्योंकि पानी भाप में बदल जाता है जबकि इम्प्योरिटीज़ वहीं रह जाती हैं। डिस्टिलेशन में उस भाप को पकड़कर उसे एक नए कंटेनर में ठंडा करके इम्प्योरिटीज़ को पीछे छोड़ने की ज़रूरत होती है।
मिथ
एक महीन फिल्टर पानी से नमक निकाल सकता है।
वास्तविकता
स्टैंडर्ड फिल्ट्रेशन घुले हुए नमक को नहीं हटा सकता क्योंकि आयन लिक्विड स्ट्रक्चर का हिस्सा होते हैं। सिर्फ़ 'रिवर्स ऑस्मोसिस' (एक खास हाई-प्रेशर फिल्ट्रेशन) या डिस्टिलेशन ही यह कर सकता है।
मिथ
डिस्टिलेशन से हमेशा 100% शुद्धता मिलती है।
वास्तविकता
कुछ लिक्विड, जैसे इथेनॉल और पानी, एक 'एज़ियोट्रोप' बनाते हैं, जहाँ वे एक खास कंसंट्रेशन तक पहुँचने के बाद उसी टेम्परेचर पर उबलते हैं। इसका मतलब है कि स्टैंडर्ड डिस्टिलेशन से अल्कोहल की प्योरिटी आमतौर पर सिर्फ़ 95% तक ही पहुँच पाती है।
मिथ
फिल्ट्रेशन केवल लिक्विड के लिए है।
वास्तविकता
गैसों के लिए फिल्ट्रेशन भी उतना ही ज़रूरी है। आपकी कार का एयर फिल्टर और वैक्यूम क्लीनर में HEPA फिल्टर, ठोस धूल के कणों को फंसाने के लिए इस्तेमाल होने वाले गैस-फेज फिल्ट्रेशन के बेहतरीन उदाहरण हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
क्या मैं गंदे पानी को साफ करने के लिए फिल्ट्रेशन का इस्तेमाल कर सकता हूँ?
हाँ, पानी में जमी गंदगी और मिट्टी के कणों को हटाने के लिए फिल्ट्रेशन बहुत अच्छा है, जिससे पानी धुंधला दिखता है। हालाँकि, ध्यान रखें कि फिल्ट्रेशन घुले हुए केमिकल या छोटे बैक्टीरिया को तब तक नहीं हटाएगा जब तक आप बहुत खास सिरेमिक फिल्टर का इस्तेमाल नहीं कर रहे हों।
स्टीम आयरन और कार बैटरी में डिस्टिल्ड वॉटर का इस्तेमाल क्यों किया जाता है?
नल के पानी में कैल्शियम और मैग्नीशियम जैसे घुले हुए मिनरल होते हैं। अगर आप नल का पानी इस्तेमाल करते हैं, तो पानी के भाप बनने पर ये मिनरल वहीं रह जाएंगे, जिससे आयरन के स्टीम वेंट बंद हो जाएंगे या बैटरी की केमिस्ट्री खराब हो जाएगी। डिस्टिल्ड वॉटर मिनरल-फ्री होता है और ये 'स्केल्स' पीछे नहीं छोड़ेगा।
'फ्रैक्शनल' डिस्टिलेशन क्या है?
फ्रैक्शनल डिस्टिलेशन एक ज़्यादा एडवांस्ड वर्शन है जिसका इस्तेमाल तब किया जाता है जब लिक्विड के बॉइलिंग पॉइंट बहुत पास-पास होते हैं। इसमें कांच के मोतियों या प्लेटों से भरा एक 'फ्रैक्शनेटिंग कॉलम' इस्तेमाल होता है जो वेपर को कई बार कंडेंस और री-एवैपोरेट होने देता है, जिससे सेपरेशन ज़्यादा सटीक हो जाता है।
क्या फिल्ट्रेशन से किसी पदार्थ के केमिकल गुण बदल जाते हैं?
नहीं, फिल्ट्रेशन पूरी तरह से एक मैकेनिकल प्रोसेस है। यह फिल्ट्रेट या बचे हुए हिस्से की केमिस्ट्री को नहीं बदलता; यह बस उन्हें फिजिकल साइज़ के आधार पर अलग करता है। इसीलिए यह सबसे अच्छा तरीका है जब साइंटिस्ट गर्मी से नुकसान के रिस्क के बिना किसी नाजुक ठोस चीज़ को इकट्ठा करना चाहते हैं।
डिस्टिलेशन कंडेंसर में ठंडे पानी का इस्तेमाल क्यों किया जाता है?
कंडेंसर का काम गर्म भाप से एनर्जी निकालकर उसे वापस लिक्विड में बदलना है। ठंडा पानी अंदर की ट्यूब के चारों ओर एक जैकेट में घूमता है ताकि सतह का तापमान कम रहे, जिससे भाप अंदर आते ही बूंदों में बदल जाए।
डिस्टिलेशन में बचे हुए सामान का क्या होता है?
लैब में, इसे अक्सर 'पॉट रेसिड्यू' या 'बॉटम्स' कहा जाता है। ऑयल रिफाइनिंग जैसी इंडस्ट्रीज़ में, इन भारी बचे हुए हिस्सों को बर्बाद नहीं किया जाता; इनका इस्तेमाल सड़कों के लिए डामर या बड़े जहाजों के लिए भारी फ्यूल ऑयल बनाने में किया जाता है।
क्या कॉफी बनाना फिल्ट्रेशन है या डिस्टिलेशन?
कॉफी बनाना एक्सट्रैक्शन और फिल्ट्रेशन का कॉम्बिनेशन है। गर्म पानी बीन्स से फ्लेवर और तेल निकालता है, और पेपर फिल्टर यह पक्का करता है कि सॉलिड ग्राउंड्स (बचा हुआ हिस्सा) आपके कप (फिल्ट्रेट) में न जाए।
क्या आप हवा को अलग करने के लिए डिस्टिलेशन का इस्तेमाल कर सकते हैं?
मानो या न मानो, हाँ। हवा को लिक्विड बनने तक ठंडा करके और फिर उसे ध्यान से गर्म करके, इंडस्ट्रीज़ मेडिकल और इंडस्ट्रियल इस्तेमाल के लिए शुद्ध ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और आर्गन को अलग करने के लिए 'क्रायोजेनिक डिस्टिलेशन' का इस्तेमाल करती हैं।
निर्णय
जब आपको किसी लिक्विड से दिखने वाले ठोस पदार्थ या कचरा जल्दी से निकालना हो, तो फिल्ट्रेशन का इस्तेमाल करें। जब आपको आपस में मिले लिक्विड को अलग करना हो या जब आप घुले हुए मिनरल और गंदगी को हटाकर ज़्यादा शुद्धता पाना चाहते हों, तो डिस्टिलेशन चुनें।