A filtração é um método mecânico que é usado para a separação de sólidos suspensos em fluidos (líquidos ou gases), através da utilização de um meio pelo qual apenas o fluido consegue passar. O fluido que passa por essa matriz é denominado por filtrado. Os sólidos que possuem dimensões superiores ao calibre dos poros da matriz são retidos, no entanto a separação não é completa, dado que os sólidos podem apresentar-se contaminados com algum fluido e o filtrado poderá conter algumas partículas mais finas (dependendo do calibre dos poros e da espessura do filtro). O termo filtração é também utilizado para descrever alguns processos biológicos, especialmente os utilizados no tratamento de águas, nos quais os resíduos são removidos por absorção por um filme biológico, crescido numa matriz sólida.
A filtração é uma técnica muito utilizada em química, na purificação e separação de materiais de diferente composição química. Um solvente é escolhido para dissolver um dos componentes, sem dissolver os restantes. Assim, o componente dissolvido passa, juntamente com o solvente, ao longo dos poros, enquanto os restantes componentes ficam retidos no filtro.
A filtração difere da peneiração, dado que nesse processo a separação ocorre por utilização de uma rede ou malha composta por uma única camada. Na peneiração, as partículas que são demasiado grandes para passar pelos buracos da malha ficam retidas. Na filtração, uma matriz porosa composta por diversas camadas retém as partículas que não conseguem percorrer a rede de canais que constitui o filtro. Partículas com tamanhos muito superiores às dimensões dos poros podem acumular-se no topo do filtro, formando uma camada que impede a passagem da fase fluida pelo mesmo. Também se utiliza o termo filtro para membranas cuja matriz porosa é tão fina que a separação ocorre quase exclusivamente à superfície da mesma, o que não é correto, dado tratarem-se de peneiras.
A filtração difere de adsorção, dado que esse processo não depende do tamanho das partículas, mas sim da carga da superfície da matriz. Alguns mecanismos de adsorção utilizam carvão activado ou resinas de troca iónica são também denominados comercialmente por filtros.
Existem diversas formas de filtração, mas todas elas se baseiam no principio de separação por retenção de partículas.
Filtração a pressão reduzida com filtro de vidro sinterizado
Dois tipos de filtros são utilizados em Química: filtros de superfície, uma peneira sólida que aprisiona as partículas sólidas, com ou sem o recurso a um papel de filtro (funil de Büchner, filtro em disco, etc); e filtros de profundidade, camas de material granular que retém as partículas à medida que a suspensão a atravessa (filtro de areia). O primeiro tipo de filtros permite a recolha das partículas intactas, enquanto o segundo tipo não o permite. No entanto, o primeiro tipo tem maior tendência a formar camadas compactas de partículas que interferem com o fluxo do filtrado, dada a sua menor área de contacto.
Na filtração, o fluido percorre o filtro por acção de uma diferença de pressão – este flui do local de maior pressão para o local de menor pressão, deixando as partículas pelo caminho. O método mais simples é o de filtração com recurso à gravidade: a acção da gravidade sobre o fluido faz com que atravesse o filtro, exercendo pressão sobre a superfície do filtro superior à pressão atmosférica. Em laboratório, o processo pode ser acelerado e optimizado, quer por aumento de pressão, por recurso a ar comprimido, no local de alimentação do filtro, quer por diminuição de pressão, através da criação de vácuo, no local de recolha do filtrado. No entanto isto leva a uma maior compressão das partículas que ficam retidas e pode levar até à passagem de partículas finas. Alternativamente, o fluido pode circular ao longo do filtro por auxílio de uma bomba, método esse comummente usado na Indústria para reduzir o tempo do processo. Nestes últimos casos, o filtro não necessita de ser montado na vertical.
Nalguns casos recorre-se a determinados materiais inertes como percolite, compostos de sílica, celulose ou terra diatomácea incompressível. Estes materiais podem ser usados de duas formas: podem ser usados como primeira camada do filtro, que irá impedir a formação de depósitos muito compactos de partículas e impedir que partículas mais gelatinosas adiram ao filtro; podem também ser adicionados à suspensão antes da filtração, o que aumenta a porosidade das lamas formadas no filtro e diminui a sua resistência durante a filtração. Estes compostos adicionados são usados apenas quando o precipitado não interessa ou quando as partículas retidas conseguem ser quimicamente separadas destes materiais.
Como alternativa à filtração, por vezes recorre-se à centrifugação – as partículas depositam-se no fundo do recipiente devido à força centrífuga nelas exercida e devido às diferenças de densidade entre estas e o fluido em que estão suspensas. Após centrifugação, o filtrado pode ser facilmente decantado. Este método é especialmente importante na separação de compostos que não são facilmente filtráveis, como partículas gelatinosas ou partículas finas.
Como exemplos de filtrações temos: o filtro do café, que separa o café dos grãos; os filtros HEPA do ar condicionado; os sistemas de cintos usados para se separar metais preciosos nas minas; os rins, que filtram cerca de 180 litros de sangue por dia.