Proceso de separación

Un proceso de separación es un método que convierte una mezcla o una solución de sustancias químicas en dos o más mezclas de productos distintas, ^{[ 1 ]} un proceso científico de separación de dos o más sustancias para obtener pureza. Al menos una de las mezclas de productos resultante de la separación está enriquecida en uno o más de los componentes de la mezcla original. En algunos casos, una separación puede dividir completamente la mezcla en componentes puros. Las separaciones aprovechan las diferencias en las propiedades químicas o físicas (como tamaño, forma, carga, masa, densidad o afinidad química) entre los componentes de una mezcla. ^{[ 2 ]}

Los procesos suelen clasificarse según las propiedades particulares que aprovechan para lograr la separación. Si no se puede utilizar una sola diferencia para conseguir la separación deseada, a menudo se pueden combinar varias operaciones para lograr el resultado deseado. Los diferentes procesos también se clasifican a veces según su agente de separación, es decir, agentes de separación por masa o agentes de separación por energía . ^{[ 3 ]} Los agentes de separación por masa funcionan mediante la adición de material para inducir la separación, como la adición de un antisolvente para inducir la precipitación. En cambio, las separaciones basadas en energía provocan la separación mediante calentamiento o enfriamiento, como en la destilación.

Los elementos y compuestos presentes en la naturaleza son impuros en cierta medida. A menudo, estas materias primas deben someterse a un proceso de separación antes de poder ser utilizadas productivamente, lo que hace que las técnicas de separación sean esenciales para la economía industrial moderna.

El propósito de la separación puede ser:

• analítico : para identificar el tamaño de cada fracción de una mezcla que es atribuible a cada componente sin intentar extraer las fracciones.
• preparatorio : "preparar" fracciones para su uso en procesos que se benefician cuando los componentes están separados.

Las separaciones pueden realizarse a pequeña escala, como en un laboratorio con fines analíticos, o a gran escala, como en una planta química .

Algunos tipos de separación requieren la purificación completa de un componente determinado. Un ejemplo es la producción de aluminio a partir de bauxita mediante refinación por electrólisis . En cambio, un proceso de separación incompleta puede especificar que el producto final sea una mezcla en lugar de un único componente puro. Un buen ejemplo de una técnica de separación incompleta es la refinación de petróleo . El petróleo crudo se presenta naturalmente como una mezcla de diversos hidrocarburos e impurezas. El proceso de refinación separa esta mezcla en otras mezclas más valiosas, como gas natural , gasolina y materias primas químicas , ninguna de las cuales son sustancias puras, pero cada una de las cuales debe separarse del crudo.

Tanto en la separación completa como en la incompleta, puede ser necesaria una serie o cascada de separaciones para obtener los productos finales deseados. En el caso del refinado de petróleo, el crudo se somete a una larga serie de etapas de destilación individuales , cada una de las cuales produce un producto o intermedio diferente .

• La centrifugación y la separación ciclónica separan en función de las diferencias de densidad.
• Quelación
• La cromatografía separa las sustancias disueltas según su interacción con (es decir, su recorrido a través de) un material.
  • Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
  • Cromatografía de capa fina (TLC)
  • Cromatografía a contracorriente (CCC)
  • Cromatografía contracorriente de gotas (DCC)
  • Cromatografía en papel
  • Cromatografía iónica
  • Cromatografía de exclusión por tamaño (SEC)
  • Cromatografía de afinidad
  • Cromatografía de partición centrífuga
  • Cromatografía de gases y cromatografía de gases inversa
• Cristalización
• Decantación
• Desempañador (de vapor) , elimina las gotas de líquido de las corrientes de gas.
• Destilación , utilizada para mezclas de líquidos con diferentes puntos de ebullición.
• El secado consiste en eliminar el líquido de un sólido mediante vaporización o evaporación.
• La electroforesis separa las moléculas orgánicas en función de su diferente interacción con un gel bajo un potencial eléctrico (es decir, su diferente recorrido).
  • electroforesis capilar
• La separación electrostática funciona según el principio de descarga de corona, donde se colocan dos placas muy cerca una de la otra y se aplica un alto voltaje. Este alto voltaje se utiliza para separar las partículas ionizadas.
• Elutriación
• Evaporación
• Extracción
  • Lixiviación
  • Extracción líquido-líquido
  • Extracción en fase sólida
  • Extracción con fluidos supercríticos
  • Extracción de fluidos subcríticos
• Fraccionamiento del flujo de campo
• Filtración : Los filtros de malla , bolsa y papel se utilizan para eliminar partículas grandes suspendidas en fluidos (por ejemplo, cenizas volantes ), mientras que los procesos de membrana , incluidos la microfiltración , la ultrafiltración , la nanofiltración , la ósmosis inversa y la diálisis (bioquímica) que utilizan membranas sintéticas , separan especies de tamaño micrométrico o más pequeñas.
• La floculación separa un sólido de un líquido en un coloide mediante el uso de un floculante, que promueve la agrupación del sólido en flóculos.
• destilación fraccionada
• Congelación fraccionada
• Separación magnética
• La separación de agua y aceite separa gravimétricamente las gotas de aceite suspendidas de las aguas residuales en refinerías de petróleo , plantas petroquímicas y químicas , plantas de procesamiento de gas natural e industrias similares.
• Precipitación
• Recristalización
• Lavado , separación de partículas (sólidos) o gases de una corriente de gas mediante un líquido.
• La sedimentación separa mediante diferencias de presión de densidad vocal.
  • Separación por gravedad
• Tamizado
• Esponja , adhesión de átomos, iones o moléculas de gas, líquido o sólidos disueltos a una superficie.
• Desnudando
• Sublimación
• Separación vapor-líquido , separación por gravedad, basada en la ecuación de Souders-Brown.
• Aventado
• Refinación por zonas

• Química analítica : estudio de la separación, identificación y cuantificación de la materia. 
• Proceso químico : un método o medio para cambiar de alguna manera uno o más productos químicos o compuestos químicos .
• Cromatografía líquida de alta resolución : una técnica en química analítica. 
• Operación unitaria : paso básico en un proceso. 
• Filtración : proceso que separa los sólidos de los fluidos. 

• Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (2019). Una agenda de investigación para transformar la ciencia de la separación (Informe). Washington, DC: The National Academies Press. doi : 10.17226/25421 . ISBN 978-0-309-49170-9.{{cite report}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )

• Separación de mezclas mediante diferentes técnicas. Archivado el 5 de junio de 2013 en Wayback Machine . Instrucciones para realizar experimentos en el aula.
• Separación de componentes de una mezcla. Archivado el 5 de junio de 2013 en Wayback Machine . Instrucciones para realizar experimentos en el aula.