Destilācija pret filtrēšanu
Maisījumu atdalīšana ir ķīmiskās pārstrādes stūrakmens, taču izvēle starp destilāciju un filtrēšanu ir pilnībā atkarīga no tā, ko mēģināt izolēt. Lai gan filtrēšana fiziski bloķē cietvielu izkļūšanu cauri barjerai, destilācija izmanto siltuma un fāžu izmaiņu spēku, lai atdalītu šķidrumus, pamatojoties uz to unikālajām viršanas temperatūrām.
Iezīmes
- Filtrēšana darbojas, pamatojoties uz daļiņu lielumu; destilācija darbojas, pamatojoties uz viršanas temperatūrām.
- Sāli no jūras ūdens nevar izfiltrēt, bet to var destilēt, lai iegūtu svaigu ūdeni.
- Destilācija ietver fāzes maiņu no šķidruma uz gāzi un atpakaļ uz šķidrumu.
- Vakuuma filtrēšana ir ātrāka standarta filtrēšanas versija, kas izmanto sūkšanu.
Kas ir Destilācija?
Termiskās atdalīšanas process, kas ietver šķidruma iztvaicēšanu un pēc tam tvaika kondensāciju atpakaļ šķidrā stāvoklī.
- Balstās uz viršanas punktu atšķirībām starp šķidrā maisījuma komponentiem.
- Efektīvs divu vai vairāku šķidrumu vai šķidruma atdalīšanai no izšķīdušām cietvielām.
- Destilāta savākšanai nepieciešams siltuma avots, kondensators un uztvērējkolba.
- Parasti izmanto benzīna, spirta un destilēta ūdens ražošanā.
- Var sasniegt ļoti augstu tīrības līmeni vairākos posmos, kas pazīstami kā frakcionēta destilācija.
Kas ir Filtrēšana?
Mehāniska metode, ko izmanto cietu daļiņu atdalīšanai no šķidruma (šķidruma vai gāzes), izlaižot to caur porainu vidi.
- Izmanto fizisku barjeru, piemēram, papīru, smiltis vai audumu, kas ļauj šķidrumam iziet, bet aiztur cietās vielas.
- Iesprostoto cieto vielu sauc par "atlikumu", bet tīro šķidrumu - par "filtrātu".
- Nav nepieciešama enerģija, piemēram, siltums, padarot to par vienkāršāku un ātrāku procesu pamata maisījumu pagatavošanai.
- Būtiski nepieciešams ūdens attīrīšanas iekārtām un gaisa kondicionēšanas sistēmām, lai noņemtu gružus.
- Nevar atdalīt ūdenī pilnībā izšķīdušas vielas, piemēram, sāli.
Salīdzinājuma tabula
| Funkcija | Destilācija | Filtrēšana |
|---|---|---|
| Procesa veids | Termiskā/fizikāli ķīmiskā | Mehānisks/fizisks |
| Atdala... | Šķidrumi no šķidrumiem vai izšķīdušām cietvielām | Nešķīstošas cietvielas no šķidrumiem vai gāzēm |
| Izmantotā galvenā īpašība | Vārīšanās temperatūra | Daļiņu izmērs |
| Enerģijas prasības | Augsts (nepieciešama siltums) | Zems (parasti gravitācijas vai spiediena) |
| Fāzes maiņa? | Jā (no šķidruma uz gāzi un otrādi) | Nē |
| Nepieciešamais aprīkojums | Kolba, kondensators, siltuma avots | Filtra vide, Piltuve |
Detalizēts salīdzinājums
Galvenais mehānisms
Filtrēšana ir vienkārša: ja daļiņa ir pārāk liela, lai ietilptu filtra caurumos, tā paliek. Tas ir līdzīgi kā caurdura izmantošana makaroniem. Destilācija ir sarežģītāka, jo tā darbojas molekulārā līmenī. Sildot maisījumu, viela ar zemāku viršanas temperatūru vispirms pārvēršas tvaikā, atstājot pārējās sastāvdaļas sākotnējā traukā.
Izšķīdušo vielu apstrāde
Šeit abas metodes visvairāk atšķiras. Ja cukuru maisīsiet ūdenī, līdz tas izzudīs, filtrēšana to neatdalīs, jo cukura molekulas ir pietiekami mazas, lai izietu cauri jebkuram standarta filtram. Tomēr destilācija to viegli atrisina; ūdens iztvaiko tvaikā, atstājot cietos cukura kristālus kolbas apakšā.
Rūpnieciskais mērogs un sarežģītība
Filtrēšana bieži vien ir pirmais solis rūpnieciskajās darbplūsmās, ko izmanto, lai atbrīvotos no tādiem "piesārņotājiem kā smiltis vai grants". Destilācija parasti ir pēdējais, dārgākais solis, ko izmanto produktu rafinēšanā. Naftas rūpniecībā frakcionētās destilācijas torņi ir masīvas konstrukcijas, kas, pamatojoties uz temperatūras gradientiem, atdala jēlnaftu visā, sākot no smagā asfalta līdz vieglajai aviācijas degvielai.
Ātrums pret tīrību
Filtrēšana parasti ir daudz ātrāka un var ātri apstrādāt milzīgus materiāla apjomus, piemēram, filtrēt visas pilsētas ūdensapgādi. Destilācija ir lēnāks un rūpīgāks process. Lai gan šķidruma vārīšanai un kondensēšanai nepieciešams vairāk laika un enerģijas, sasniegtais tīrības līmenis ir ievērojami augstāks, tāpēc laboratorijas kvalitātes ūdens vienmēr tiek destilēts.
Priekšrocības un trūkumi
Destilācija
Iepriekšējumi
- +Atdala izšķīdušās cietās vielas
- +Atdala jauktus šķidrumus
- +Ražo augstu tīrības pakāpi
- +Iznīcina baktērijas/patogēnus
Ievietots
- −Augstas enerģijas izmaksas
- −Lēns process
- −Dārgs aprīkojums
- −Dzesēšanai nepieciešams ūdens
Filtrēšana
Iepriekšējumi
- +Lēti un vienkārši
- +Ļoti ātri
- +Nav nepieciešams siltums
- +Pielāgojams lieliem apjomiem
Ievietots
- −Nepamana izšķīdušās vielas
- −Filtri var aizsērēt
- −Nepieciešama filtra nomaiņa
- −Atdala tikai cietās vielas
Biežas maldības
Ūdens vārīšana ir tas pats, kas tā destilēšana.
Verdošs ūdens iznīcina baktērijas, bet patiesībā tas koncentrē minerālvielas un smagos metālus, jo ūdens pārvēršas tvaikā, kamēr piemaisījumi paliek. Destilācijai nepieciešams uztvert šo tvaiku un atdzesēt to jaunā traukā, lai atstātu piemaisījumus.
Smalkāks filtrs var noņemt sāli no ūdens.
Standarta filtrācija nevar noņemt izšķīdušo sāli, jo joni ir daļa no šķidruma struktūras. To var panākt tikai ar "reversās osmozes" metodi (īpašu augstspiediena filtrāciju) vai destilāciju.
Destilācija vienmēr nodrošina 100% tīrību.
Daži šķidrumi, piemēram, etanols un ūdens, veido "azeotropu", kur tie vārās vienā un tajā pašā temperatūrā, kad sasniedz noteiktu koncentrāciju. Tas nozīmē, ka standarta destilācija parasti var sasniegt tikai aptuveni 95% spirta tīrības pakāpi.
Filtrēšana paredzēta tikai šķidrumiem.
Filtrēšana ir tikpat svarīga arī gāzēm. Jūsu automašīnas gaisa filtrs un HEPA filtrs putekļsūcējā ir lieliski gāzes fāzes filtrācijas piemēri, ko izmanto cieto putekļu daļiņu uztveršanai.
Bieži uzdotie jautājumi
Vai es varu izmantot filtrāciju, lai attīrītu dubļainu ūdeni?
Kāpēc tvaika gludekļos un automašīnu akumulatoros izmanto destilētu ūdeni?
Kas ir "frakcionētā" destilācija?
Vai filtrēšana maina vielas ķīmiskās īpašības?
Kāpēc destilācijas kondensatorā tiek izmantots auksts ūdens?
Kas notiek ar destilācijas procesā atlikušajām vielām?
Vai kafijas pagatavošana ir filtrēšana vai destilācija?
Vai gaisa atdalīšanai var izmantot destilāciju?
Spriedums
Izmantojiet filtrāciju, ja no šķidruma ir nepieciešams ātri noņemt redzamas cietās daļiņas vai piemaisījumus. Izvēlieties destilāciju, ja ir jāatdala sajaukti šķidrumi vai ja vēlaties noņemt izšķīdušos minerālus un piemaisījumus, lai sasniegtu augstu tīrības pakāpi.
Saistītie salīdzinājumi
Alifātiskie un aromātiskie savienojumi
Šajā visaptverošajā ceļvedī ir pētītas fundamentālās atšķirības starp alifātiskajiem un aromātiskajiem ogļūdeņražiem, divām galvenajām organiskās ķīmijas nozarēm. Mēs aplūkojam to strukturālos pamatus, ķīmisko reaktivitāti un dažādos rūpnieciskos pielietojumus, sniedzot skaidru sistēmu šo atšķirīgo molekulāro klašu identificēšanai un izmantošanai zinātniskā un komerciālā kontekstā.
Alkāni pret alkēniem
Šis salīdzinājums skaidro atšķirības starp alkāniem un alkēniem organiskajā ķīmijā, aplūkojot to struktūru, formulas, reaģētspēju, tipiskās reakcijas, fizikālās īpašības un biežākos pielietojumus, lai parādītu, kā oglekļa-oglekļa dubultsaite ietekmē to ķīmisko uzvedību.
Aminoskābe pret olbaltumvielām
Lai gan aminoskābes un olbaltumvielas ir principiāli saistītas, tās pārstāv dažādus bioloģiskās uzbūves posmus. Aminoskābes kalpo kā atsevišķi molekulārie pamatelementi, savukārt olbaltumvielas ir sarežģītas, funkcionālas struktūras, kas veidojas, kad šīs vienības savienojas noteiktās secībās, lai darbinātu gandrīz visus procesus dzīvā organismā.
Atomu skaitlis pret masas skaitli
Izpratne par atšķirību starp atomskaitli un masas skaitli ir pirmais solis periodiskās tabulas apgūšanā. Lai gan atomskaitlis darbojas kā unikāls pirkstu nospiedums, kas nosaka elementa identitāti, masas skaitlis atspoguļo kodola kopējo svaru, ļaujot atšķirt viena elementa dažādus izotopus.
Eksotermiskās pret endotermiskajām reakcijām
Šis salīdzinājums izklāsta galvenās atšķirības un līdzības starp eksotermiskām un endotermiskām ķīmiskām reakcijām, koncentrējoties uz to, kā tās pārnes enerģiju, ietekmē temperatūru, parāda entalpijas izmaiņas un parādās reālajos procesos, piemēram, degšanā un kušanā.