Separació de sistemes heterogènis: tècniques i mètodes efectius

Els sistemes heterogènis

Els sistemes heterogènis, també anomenats sistemes dispersos o dispersions, són barreges de dues o més substàncies en què els components no estan totalment barrejats i es poden distingir entre si. A més, es poden separar utilitzant mètodes físics, com ara el tamisatge, la filtració, la decantació o la centrifugació.

Tècniques de separació

Les tècniques de separació es poden agrupar segons el seu principi físic o químic. A continuació es presenten les principals categories i els mètodes més habituals.

1. Tècniques mecàniques

Es basen en diferències físiques entre els components de la mescla, com la grandària de partícula, la forma o la densitat.

Principals mètodes mecànics:

• tamisatge
• filtració
• decantació
• centrifugació

1.1 El tamisatge

El tamisatge és un mètode mecànic de separació de mescles heterogènies de tipus sòlid-sòlid en funció de la grandària de les seves partícules.

Consisteix a fer passar la mescla de sòlids a través d'una malla els orificis de la qual tenen una grandària coneguda.

Després del tamisatge s'obté:

• Fracció de fins: està formada per partícules el diàmetre de les quals és menor que el dels orificis de la malla i que, per tant, passen a través d'ella.
• Fracció de gruixuts o de rebot: està formada per partícules el diàmetre de les quals és major que el dels orificis de la malla i que, per tant, queden retingudes en ella.

1.2 La filtració

La filtració és un mètode mecànic de separació de mescles heterogènies sòlid-líquid (suspensions) en funció de la grandària de les partícules. Consisteix a fer passar la suspensió a través d'un mitjà porós (filtre).

Després de la filtració obtenim:

• El filtrat, que és el fluid que travessa el filtre.
• El residu, que és la fase sòlida que queda retinguda en el filtre.

1.3 La decantació

La decantació és un mètode mecànic de separació de mescles heterogènies de tipus sòlid-líquid (suspensions) o líquid-líquid (emulsions) en funció de la densitat dels components que les formen, gràcies a l'acció de la gravetat.

Si deixem la mescla en repòs durant un temps suficient, les fases se separaran en funció de la seva densitat: el component de major densitat es dipositarà al fons del recipient i el de menor densitat quedarà a la superfície. Entre ambdues fases queda una línia de separació que s'anomena interfície.

1.4 La centrifugació

La centrifugació és un mètode mecànic de separació de mescles heterogènies de tipus sòlid-líquid (suspensions) o líquid-líquid (emulsions) en funció de la densitat dels components, gràcies a l'acció de la força centrífuga.

2. Tècniques difusionals

Separen els components mitjançant la difusió d'un dels seus components. La difusió és el moviment d'un component a través d'una mescla per la diferència de concentracions, de solubilitat o d'afinitat.

Exemples de tècniques difusionals i relacionades:

• dessecació i evaporació
• cristal·lització
• extracció amb dissolvents
• adsorció i absorció
• destil·lació

2.1 La dessecació i l'evaporació

La dessecació o assecat és l'operació que consisteix a separar, mitjançant procediments no mecànics, un líquid d'un sòlid que el reté físicament.

La dessecació és un procés que ocorre de forma natural en deixar productes humits exposats a l'aire. En el laboratori podem forçar el procés.

2.2 La cristal·lització

La cristal·lització és una tècnica de purificació de sòlids basada en el fet que la solubilitat dels compostos varia amb el dissolvent i la temperatura.

2.3 L'extracció amb dissolvents

L'extracció amb dissolvents és la tècnica de separació a partir d'una mescla sòlida o líquida, aprofitant les diferències de solubilitat dels components de la mescla en un dissolvent adequat.

• Recuperar selectivament un component d'una mescla.
• Purificar un producte, separant-lo de les impureses presents.

2.4 Adsorció i absorció

Adsorció i absorció són processos diferents però relacionats: l'adsorció és la retenció d'espècies a la superfície d'un sòlid, mentre que l'absorció implica la incorporació dins del volum d'un material.

2.5 La destil·lació

La destil·lació és el procés mitjançant el qual es realitza la separació de dos o més líquids d'una dissolució, aprofitant els diferents punts d'ebullició de cadascun d'ells.