Processus de séparation

Un procédé de séparation est une méthode qui convertit un mélange ou une solution de substances chimiques en deux ou plusieurs mélanges de produits distincts, un procédé scientifique de séparation de deux ou plusieurs substances afin d'obtenir une pureté. Au moins un mélange de produits issu de la séparation est enrichi en un ou plusieurs constituants du mélange source. Dans certains cas, une séparation peut diviser entièrement le mélange en constituants purs. Les séparations exploitent les différences de propriétés chimiques ou physiques (telles que la taille, la forme, la charge, la masse, la densité ou l'affinité chimique) entre les constituants d'un mélange.

Les procédés sont souvent classés en fonction des propriétés particulières qu'ils exploitent pour réaliser la séparation. Si aucune différence unique ne peut être utilisée pour réaliser la séparation souhaitée, plusieurs opérations peuvent souvent être combinées pour atteindre le résultat souhaité.

À quelques exceptions près, les éléments ou composés existent dans la nature à l'état impur. Ces matières premières doivent souvent subir une séparation avant de pouvoir être utilisées de manière productive, ce qui rend les techniques de séparation essentielles pour l'économie industrielle moderne.

Le but de la séparation peut être :

• analytique : identifier la taille de chaque fraction d'un mélange attribuable à chaque composant sans tenter de récolter les fractions.
• préparatif : « préparer » des fractions pour les introduire dans des processus qui bénéficient de la séparation des composants.

Les séparations peuvent être effectuées à petite échelle, comme dans un laboratoire à des fins analytiques, ou à grande échelle, comme dans une usine chimique .

Certains types de séparation nécessitent une purification complète d'un certain composant. Un exemple est la production d' aluminium métallique à partir de minerai de bauxite par raffinage par électrolyse . En revanche, un processus de séparation incomplet peut spécifier un résultat consistant en un mélange au lieu d'un seul composant pur. Un bon exemple de technique de séparation incomplète est le raffinage du pétrole . Le pétrole brut se présente naturellement sous la forme d'un mélange de divers hydrocarbures et impuretés. Le processus de raffinage divise ce mélange en d'autres mélanges plus précieux tels que le gaz naturel , l'essence et les matières premières chimiques , qui ne sont pas des substances pures, mais qui doivent toutes être séparées du brut brut.

Dans les deux cas, une séparation complète ou incomplète peut nécessiter une série ou une cascade de séparations pour obtenir les produits finaux souhaités. Dans le cas du raffinage du pétrole, le brut est soumis à une longue série d' étapes de distillation individuelles , chacune produisant un produit ou un intermédiaire différent .

• Centrifugation et séparation cyclonique , séparation basée sur les différences de densité
• Chélation
• La chromatographie sépare les substances dissoutes par différentes interactions avec (c'est-à-dire par déplacement à travers) un matériau.
  • Chromatographie liquide à haute performance (HPLC)
  • Chromatographie sur couche mince (CCM)
  • Chromatographie à contre-courant (CCC)
  • Chromatographie à contre-courant de gouttelettes (DCC)
  • Chromatographie sur papier
  • Chromatographie ionique
  • Chromatographie d'exclusion stérique (SEC)
  • Chromatographie d'affinité
  • Chromatographie de partage centrifuge
  • Chromatographie en phase gazeuse et chromatographie en phase gazeuse inverse
• Cristallisation
• Décantation
• Débuée (vapeur) , élimine les gouttelettes de liquide des flux de gaz
• Distillation , utilisée pour les mélanges de liquides avec différents points d'ébullition
• Séchage , élimine le liquide d'un solide par vaporisation ou évaporation
• L'électrophorèse sépare les molécules organiques en fonction de leurs différentes interactions avec un gel sous un potentiel électrique (c'est-à-dire des déplacements différents)
  • Électrophorèse capillaire
• La séparation électrostatique fonctionne sur le principe de la décharge corona, où deux plaques sont placées à proximité l'une de l'autre et une haute tension est appliquée. Cette haute tension est utilisée pour séparer les particules ionisées.
• Élutriation
• Évaporation
• Extraction
  • Lixiviation
  • Extraction liquide-liquide
  • Extraction en phase solide
  • Extraction par fluide supercritique
  • Extraction de fluides sous-critiques
• Fractionnement par flux de champ
• Filtration – Les filtres à mailles , à sacs et en papier sont utilisés pour éliminer les grosses particules en suspension dans les fluides (par exemple, les cendres volantes ) tandis que les procédés membranaires, notamment la microfiltration , l'ultrafiltration , la nanofiltration , l'osmose inverse , la dialyse (biochimie) utilisant des membranes synthétiques , séparent les espèces de taille micrométrique ou plus petites.
• La floculation consiste à séparer un solide d'un liquide dans un colloïde, en utilisant un floculant, qui favorise l'agglutination du solide en flocs.
• Distillation fractionnée
• Congélation fractionnée
• Séparation magnétique
• Séparation huile-eau , sépare par gravimétrie les gouttelettes d'huile en suspension des eaux usées dans les raffineries de pétrole , les usines pétrochimiques et chimiques , les usines de traitement du gaz naturel et les industries similaires
• Précipitation
• Recristallisation
• Épuration , séparation de particules (solides) ou de gaz d'un flux gazeux à l'aide d'un liquide.
• Sédimentation , séparation à l'aide des différences de pression de densité vocale
  • Séparation par gravité
• Tamisage
• Éponge , adhésion d'atomes, d'ions ou de molécules de gaz, de liquide ou de solides dissous à une surface
• Décapage
• Sublimation
• Séparation vapeur-liquide , séparation par gravité, basée sur l'équation de Souders-Brown
• Vannage
• Raffinage de zone