סינון
סינון הוא תהליך פיזיקלי של הפרדת תערובות, בדרך כלל בין מוצקים לנוזלים או בין מוצקים בעלי גודל שונה הנמצאים ביחד בתמיסה. התהליך מבוסס על מסנן (פילטר, ממברנה) בעל פתחים בגודל מסוים, כך שרק חלק מהמרכיבים בתמיסה מסוימת יכולים לעבור דרכם. בצד כניסת החומר יש להפעיל לחץ כדי להאיץ את תהליך הסינון וכדי להתגבר על הלחץ האוסמוטי שנוצר תוך כדי ההפרדה.
מאקרו-סינון
מאקרו-סינון מתבצע תוך שימוש במסנן בעל חורים גדולים להפרדת מוצקים גדולים. לדוגמה, בשלב קדם-טיפול במי שפכים מסננים ברשתות מתכת בעלות חורים בקוטר של כ-5 - 10 ס"מ, להפרדת אשפה גדולה כגון: פסולת פלסטיק, שברי קרשים וכדומה. סוג סינון זה נפוץ בכל תחומי החיים ותחת הגדרתו נכללים מסננים רבים, החל ממסננים במטבח הביתי (כגון: מסננת, פילטר לקפה) וכלה במסננים בתעשייה.
סוגי הפרדה באמצעות ממברנות
תהליכים אלו מאופיינים בלחצים גבוהים.
מיקרופילטרציה
הפרדה בין מולקולות שעוברות את המסנן לבין בקטריות שנחסמות. בעזרת סינון זה ניתן לבצע עיקור (סטריליזציה) לתמיסה. מיקרופילטרציה משמשת בעיקר כאשר עיקור בחימום או באולטרה סגול אינו אפשרי כיוון שיהרוס את המולקולות הדרושות מהתמיסה.
אולטרפילטרציה
הפרדה בין מולקולות שונות על פי גודלן. לדוגמה: הפרדה בין חלבונים (מולקולה גדולה) למלחים (מולקולה קטנה).
ננו-פילטרציה ואוסמוזה הפוכה
בעוד כאשר מסננים חלקיקים גדולים יחסית מה שקובע אם החלקיק יעבור או לא זה רק גודל הפתחים במסנן ואין השפעה לחומר ממנו עשוי המסנן (כגון בסינון עלים ממים אין הבדל אם הרשת עשויה פלדה או פולימר ככל שיורדים בגודל החלקיקים גדלה השפעת הכוחות הבין מולקולריים עד שניתן להכליל ולומר שמגודל חלקיקים של 100 ננומטר לא ניתן לדבר על מושג של "גודל חורים" אלא רק על התאמת כוחות אלקטרוסטטיים. לדוגמה אוסמוזה הפוכה - הפרדה בין יונים למולקולות מים הינה תהליך של ננופילטרציה בה משתמשים בממברנה מפוליאמיד או מפוליסולפיד בדרך כלל, בו המולקולות של היונים הגדולות יותר אינן עוברות ואילו מולקולות המים הקטנות יותר עוברות את הממברנה.
דחיסות ה"עוגה"
כאשר מצטברים מוצקים על המסנן, התכונות הפיזיקליות של החומר המצטבר משפיעות על הפיזיקה של הסינון. המוצקים שמצטברים על המסנן נקראים "עוגה". דחיסות העוגה היא יכולת העוגה להשתנות בהתנגדות סגולית כפונקציה של לחץ (כאשר תחת לחץ ניתן לדחוס את העוגה).
עוגה לא דחיסה
במצב זה המוצקים המצטברים על המסנן אינם דחיסים ומניחים שעקב כך אינם משפיעים על הסינון. ניתן להניח שהחללים בין המוצקים גדולים מספיק כדי לא להצר את קוטר הסינון והם מאטים רק במעט את קצב הסינון.
בעת סינון-מגבש, כלומר כאשר המוצקים שמצטברים על המסנן מתגבשים עליו, עקב הגעה לנקודת רוויית המסיסות, ניתן בדרך כלל להניח שהעוגה לא דחיסה.
עוגה דחיסה
במצב זה המוצקים מצטברים ונדחסים כך שהם חוסמים גם את המולקולות שמעוניינים שיעברו את המסנן. במצב זה תהליך הסינון מואט משמעותית ויש להגביר את הלחץ מצד הכניסה. מצב זה גורם לדחיסה נוספת של העוגה, אך לא ניתן להימנע מכך. עלול אף להיווצר מצב שלא יתקבל התוצר שבו מעוניינים. בסינון אבקות או תאים ישנה בדרך כלל עוגה דחיסה.
בתעשיית התרופות והביוטכנולוגיה קיימים תהליכים בהם לפני הסינון מוסיפים מוצקים שיצרו עוגה דחיסה כדי להעלות את כושר הסינון.
