Filtrace

Při filtraci necháváme suspenzi tuhé látky v kapalině protékat filtrem, tj. prostředím, jehož póry jsou menší než rozměr nejjemnějších částeček látky, kterou filtrací oddělujeme. Rychlost filtrace závisí na ploše a vlastnostech filtračního prostředí, na počtu a velikosti pórů, na tlaku a teplotě při filtraci, na povaze sraženiny i na viskozitě a aciditě filtrované kapaliny. Filtrační materiál je určován chemickým charakterem filtrovaného roztoku. Může to být neklížený, tzv. filtrační papír, vrstva skelné vaty, pórovitá skleněná nebo porcelánová frita, či membrány lišící se velikostí pórů pracující na vakuovém nebo tlakovém principu.

Základní pomůckou při filtraci v laboratorním měřítku je filtrační nálevka, do níž vkládáme vhodně složený papírový filtr. Obvykle používané papírové filtry mají póry velikosti 2 až 5 mm. Filtr zhotovíme ze čtverce filtračního papíru, který složíme pravoúhle na čtyři čtvrtky a okraje složeného papíru pak sestřihneme do kruhového výseku. Rozevřením takto upraveného papíru se utvoří kužel a vzniklý filtr je z jedné poloviny trojnásobný, z druhé jednoduchý.

Tento tzv. hladký filtr filtruje pouze špičkou a poměrně pomalu.

Rychleji pracuje filtr skládaný čili francouzský. Připravíme jej tak, že kruhový výsek filtračního papíru rozložíme v polokruh a překládáme vějířovitě od středu k obvodu střídavě po stranách v menší výseky, při čemž špička filtru musí být ostrá. Zároveň se však snažíme, aby se několikerým složením filtr nepoškodil ve špičce. Proto dbáme při jeho překládání, aby jednotlivé záhyby neprocházely jedním bodem, nýbrž byly od sebe poněkud vzdáleny. Postup skládání filtru je patrný z obrázku vpravo. Doporučuje se složený filtr před vložením do nálevky rozevřít a obrátit tak, aby původní vnější stěna filtru tvořila stěnu vnitřní, poněvadž se plocha papíru obvykle v místě ohybu přímým stykem s prsty ruky může poškodit nebo i ušpinit; tak zabráníme znečištění filtrátu papírovými vlákny a jinými nečistotami. Skládaný filtr se opírá o nálevku jen hranami, čímž se. zvětší filtrační plocha, takže filtrace francouzským filtrem je daleko rychlejší než filtrace hladkým filtrem téhož průměru.

Nálevku s filtrem vkládáme do kruhu železného stojanu a pod ni umisťujeme nádobu k zachycování filtrátu. Stonek nálevky se má při filtraci špičkou svého šikmo seříznutého konce dotýkat stěny nádoby asi ve dvou třetinách její výšky. Filtrát pak klidně stéká po stěně nádoby a nevystřikuje, jak se to stává v případě, kdy špička stonku nepřiléhá na stěnu nádoby nebo když je stonek jen vodorovně seříznut.

Roztok naléváme na filtr po skleněné tyčince, kterou ve vhodném úhlu přiblížíme ke stěně filtru. Proud kapaliny řídíme vždy proti místu, kde je papírová. vrstva trojitá, poněvadž jednoduchá stěna filtru by se mohla snadno protrhnout. Filtr plníme podle jeho velikosti nejvýše 10 až 15 mm pod jeho okraj.

Chceme-li filtraci urychlit, snižujeme odsáváním vzduchu uměle tlak v prostoru pod filtrem. Filtrační zařízení pro vakuovou filtraci mají řadu modifikací, obvykle jsou komerčně dostupné skleněné (polysulfonátové) aparatury obsahující nálevku, skleněnou fritu (sítko pro umístění vyměnitelného membránového filtru), kovovou klemu spojující nálevku s filtračním prostorem, spodní nádobu pro jímání filtrátu. Mezi odsávací baňku a vývěvu bývá zařazena obvykle pojistná láhev, která zabrání zpětnému vniknutí vody z vývěvy do odsávací baňky nebo naopak přeběhnutí kapaliny z plné odsávačky do vývěvy.

Filtrační papíry používané pro klasický postup filtrování jsou vyráběny z celulózy, liší se především úpravou povrchu a plošnou hmotností, jednotlivé druhy se dělí podle filtrační rychlosti (ČSN 500338), papíry s označením M jsou zpevněné za mokra, časté je označení černá, bílá, modrá, žlutá nebo červená páska.

Označení	Plošná hmotnost (g/m²)	Příklady použití
Černá páska	80	hydroxidy železa, hliníku, sulfidy vizmutu, mědi, oxid křemičitý …
Bílá páska	85	potravinářské analýzy, šťavelan vápenatý …
Modrá páska	85	filtrace velmi jemných částic, sírany barya, olova …
Žlutá páska	82	stanovení tuků …
Červená páska	85	šťavelan vápenatý, chroman barnatý …

Filtry ze skleněných vláken jsou vyrobeny bez použití organických pojiv z vláken borosilikátového skla, jsou tepelně odolné, vhodné i k filtraci agresivních kapalin, dělí se podle plošné hmotnosti a retenční schopnosti částic. V porovnání s ostatními způsoby filtrace mají tyto filtry velký vnitřní povrch i při vysokých průtokových rychlostech.

Membránové filtry využívají řadu modifikací převážně polymerních sloučenin. V oblasti filtrace vodných roztoků jsou nejčastěji používány membrány ze smíšených esterů celulózy, pro filtrace agresívních roztoků a roztoků s převažující organickou složkou jsou používány membrány teflonové, či polykarbonátové. Membránové filtry jsou dostupné také v balení pro jednorázové použití a ve sterilním provedení.

Jaroslava Vávrová