La filtration

filtration
  1. Dans quel cas l’utiliser ?
  2. Son principe
  3. Réalisation d’une filtration
  4. Filtration par gravité
  5. Filtration sous pression réduite

Dans quel cas l’utiliser ?

La filtration est une méthode de séparation qui peut être utilisée dans le cas d’un mélange hétérogène de liquide et de solide.

Il est par exemple possible de filtrer:

  • un mélange d’eau et de terre
  • un mélange de café (boisson) et de poudre de café
  • un mélange d’eau et de feuille de thé
  • un mélange de cristaux de sel et d’une solution salée saturée

Son objectif peut être:

  • de récupérer un solide (formé par exemple lors d’une synthèse où les réactifs sont dissous en solution)
  • de récupérer la phase liquide (par exemple dans le but d’obtenir une boisson telle que le thé ou le café)

Remarque

La filtration est souvent utilisé en complément d’autres techniques de séparation afin de purifier une solution.

Son principe

Elle repose sur l’utilisation d’un filtre qui est une structure constituée de mailles plus ou moins resserrées laissant s’écouler le liquide mais retenant les particules solides dont les dimensions sont supérieures à celle des mailles.

L’efficacité d’une filtration repose donc en partie sur la taille des mailles du filtre, plus les interstices sont étroits et plus les particules retenues peuvent être petites avec cependant comme inconvénient de ralentir l’écoulement du liquide.

Si le filtre choisi est efficace alors, à l’issue de la filtration:

  • le filtre contient l’ensembles des particules initialement présentes dans le mélange hétérogène, elles constituent le résidu de la filtration.
  • le liquide passé au travers du filtre constitue le filtrat, il s’agit d’une phase homogène qui peut être soit un liquide pur (en l’absence de soluté) soit une solution.

Réalisation d’une filtration

  • La première étape est le choix d’un filtre adapté dont les mailles soient assez resserrées pour retenir les particules solides sans que le débit de l’écoulement ne soit trop réduit. Suivant la situation le filtre peut être par exemple une passoire, du papier filtre, du verre fritté mais du sable ou une roche poreuse peuvent aussi faire office de filtres naturels.
  • Le filtre peut être disposé dans un entonnoir afin de faciliter la récupération du filtrat.
  • Le mélange hétérogène à filtrer est versé lentement et par étape afin de ne pas endommager le filtre ou de le submerger. Le mélange peut par exemple être versé en le laissant s’écouler le long d’une baguette en verre.
  • Le résidu solide est récupéré dans le filtre, si son obtention est l’objectif de la filtration alors il peut être mis à sécher dans une étuve.
  • Le filtrat peut être récupérer dans un erlenmeyer

Filtration par gravité

Lors d’une telle filtration l’écoulement du liquide à travers le filtre n’est causé que par son propre poids. Si les mailles du filtre sont resserrées cet écoulement peut être long mais il est possible de l’accélérer en modifiant la pression

Filtration sous pression réduite

Lorsque l’écoulement du liquide à travers le filtre est trop long alors le processus peut être accéléré en réalisant une filtration sous pression réduite.

La pression dans le récipient recueillant le filtrat y est diminuée (à une pression inférieure à la pression atmosphérique). La différence de pression entre l’extérieur et l’intérieur permet d’obtenir un effet d’aspiration qui accélère l’écoulement.

Cette diminution de pression est en général obtenue avec une pompe à eau reliée à un robinet et au récipient. Elle exploite l’effet Venturi qui correspond à une diminution de pression lorsqu’un fluide (ici l’eau du robinet) est en mouvement.

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