Razlika med filtracijo in centrifugiranjem

Ključna razlika - filtracija proti centrifugiranju
 

Preden se lotimo poglobljene analize razlike med filtriranjem in centrifugiranjem, dvema tehnikoma ločevanja, najprej poglejmo, kaj je tehnika ločevanja. V biološki znanosti in tehniki se za ločevanje želene sestavine iz mešanice uporablja tehnika ločevanja. To je pojav množičnega prenosa, ki mešanico sestavnih delov pretvori v dve ali več ločenih frakcij. Ločevanje zmesi je odvisno od razlik v kemijskih lastnostih ali fizikalnih lastnostih, kot so masa, gostota, velikost, oblika ali kemijska afiniteta med sestavinami mešanice. Tehnike ločevanja so pogosto razvrščene glede na posebne razlike, ki jih uporabljajo za dosego ločitve. Filtracija in centrifugiranje sta najpogosteje uporabljeni tehniki ločevanja, ki temeljita samo na fizičnem gibanju želenih delcev. The ključna razlika med filtriranje in centrifugiranje je uporabljena sila in metoda. Filtracija pogosto uporablja tehniko sejanja za odstranjevanje / odstranjevanje onesnaževal ali nezaželenih materialov s pomočjo gravitacije. To lahko dosežemo s fizičnimi ovirami, kot so mediji, membrane ali cedila. Centrifugiranje uporablja centrifugalno silo, da loči želene spojine in delce glede na molekulsko maso. Za to ločevanje se uporablja stroj za centrifugiranje. Gostejše spojine se prenesejo na zunanjo stran centrifuge in jih je od tam mogoče odstraniti. V tem članku si poglejmo razlike med filtracijo in centrifugiranjem.

Kaj je filtracija?

Filtracija se uporablja za ločevanje želenih delcev ali sestavin v mešanici ali suspenziji. Glede na uporabo je mogoče s tehniko filtriranja izolirati eno ali več zainteresiranih komponent. je fizikalna metoda ločevanja v kemiji, znanosti o hrani in inženirstvu je zelo pomembno, da ločimo materiale različne kemične sestave ali prečistimo spojine. Med filtracijo pride do ločevanja na enem ali več perforiranih slojih. Pri filtriranju se zadržijo preveliki delci, da bi lahko šli skozi luknje perforirane plasti. Potem lahko veliki delci tvorijo ostanke ali sloj pogače na vrhu filtra in lahko tudi blokirajo mrežico filtra, kar preprečuje, da bi tekoča faza prešla filter.

Slika 1: Ilustracija preproste filtracije.

Kaj je centrifugiranje?

Centrifugiranje je postopek, s katerim a stroj za centrifugiranje se uporablja za ločevanje želenih sestavin kompleksne tekoče zmesi / kaše. Zaradi centrifugiranja se oborina hitreje in v celoti nabere na dnu epruvete za centrifugo. Preostala tekočina je znana kot supernatantna tekočina. Ta supernatant nato bodisi hitro prenesemo iz epruvete, ne da bi motili oborino, ali odstranimo s pomočjo Pasterjeve pipete. Delci, ki se oborijo v centrifugiranju, so odvisni od centrifugalnega pospeška, velikosti in oblike delcev, prostorninskega deleža trdnih snovi, razlike v gostoti med delcem in tekočino in viskoznosti.

Slika 2: Prikaz postopka centrifugiranja

Kakšna je razlika med filtracijo in centrifugiranjem?

Opredelitev filtracije in centrifugiranja

Filtracija: dejanje ali postopek odstranjevanja nečesa neželenega iz tekočine.

Centrifugiranje: postopek ločevanja lažjih delov raztopine ali mešanice.

Značilnosti Filtriranje in centrifugiranje

Filtriranje in centrifugiranje imata lahko bistveno različne značilnosti in jih lahko razvrstimo v naslednje podskupine;

Uporabljena sila

Filtracija: Gravitacijska sila se uporablja pri filtraciji.

Centrifugiranje: Centrifugalna sila se uporablja pri centrifugiranju.

Oprema

Filtracija: Lahko se uporabijo sita ali perforirana plast ali cedilo ali medij ali fizikalna membrana ali lijak filtra ali njihove kombinacije. Nekatere filtrirne pripomočke lahko uporabite za filtracijo. To so običajno nestisljiva diatomejska zemlja ali kremen.

Centrifugiranje: Uporabljajo se stroji za centrifugiranje in cevi za centrifugo.

Način delovanja

Filtracija: Veliki delci v mešanici ne morejo preiti mrežaste / perforirane strukture filtra, medtem ko tekočina in majhni delci prehajajo pod silo gravitacije, ki postane filtrat (slika 1)

Centrifugiranje: Mešanico raztopine centrifugiramo, da težje / gostejšo trdno snov na dno, kjer pogosto ustvari trden kolač. Tekočino nad to torto lahko odstranimo ali odcedimo. Ta metoda je še posebej uporabna za ločevanje trdnih snovi, ki ne filtrirajo dobro (Npr. Želatinozni ali drobni delci). (Slika 2)

Vrste

Filtracija: Obstajajo tri tehnike filtriranja na podlagi pričakovanega rezultata, znanega kot vroča, hladna in vakuumska filtracija. Vroča filtracija tehnika se uporablja predvsem za ločevanje trdnih snovi od vroče raztopine. To se uporablja, da se prepreči razvoj kristalov v lijaku filtra, ki pride v stik z raztopino. Hladna filtracija tehnika se uporablja predvsem za hitro hlajenje raztopine, ki jo je treba kristalizirati. Ta metoda ima za posledico razvoj zelo majhnih kristalov, ki nasprotujejo pridobivanju velikih kristalov s počasnim hlajenjem raztopine na sobno temperaturo. Vakuumska filtracija Metoda se uporablja predvsem za majhno serijo raztopine za hitro sušenje majhnih kristalov. To je najučinkovitejša tehnika filtriranja v primerjavi s toplo in hladno filtracijo.

Centrifugiranje: Obstajajo tri tehnike centrifugiranja in sicer mikrocentrifuge, hitri centrifuge in ultracentrifuge. Mikrocentrifuga se pogosto uporablja v raziskovalnih dejavnostih za obdelavo majhnih količin bioloških molekul. Ta stroj je dovolj majhen, da ga lahko pritrdite na mizo. Centrifuge za visoke hitrosti lahko prenese večje količine vzorcev in se v glavnem uporablja v velikih industrijskih aplikacijah. Ultracentrifugiranje se uporablja predvsem za raziskovalne namene, kot je preučevanje lastnosti bioloških delcev. Je najučinkovitejša metoda ločevanja v primerjavi z mikrocentrifugami in centrifugami z visokimi hitrostmi.

Namen

Filtracija: Glavni namen filtracije je doseganje želenega rezultata z odstranjevanjem nečistoč iz mešanice ali izolacijo trdnih snovi iz mešanice.

Centrifugiranje: Glavni namen centrifugiranja je izolacija trdnih snovi iz raztopine.

Učinkovitost

Filtracija: Preproste tehnike filtriranja lahko potrebujejo veliko časa za ločitev želenega materiala, zato je filtracija manj učinkovita kot centrifugiranje.

Centrifugiranje: Ločevanje se zgodi zelo hitro v primerjavi s tehnikami filtriranja. Zato je centrifugiranje učinkovitejše od filtracije.

Slabosti

Filtracija: Če filtriramo zelo majhne količine raztopine, lahko večino te raztopine absorbira filtrirni medij. Mešanice, ki vsebujejo želatinske ali drobne delce, ne filtrirajo dobro. Zato lahko za ločevanje teh zmesi uporabimo centrifugiranje.

Centrifugiranje: Ta metoda zahteva znanje in električno energijo v primerjavi s tehnikami filtriranja.

Cena

Filtracija: Stroški so odvisni od zapletenosti postopka filtracije in ponavadi preproste tehnike filtriranja ne potrebujejo električne energije kot tudi usposobljene osebe. Zato so lahko povezani stroški v primerjavi s centrifugiranjem nizki.

Centrifugiranje: Stroški so visoki v primerjavi z enostavno tehniko filtriranja, ker centrifuga potrebuje elektriko in usposobljeni tehniki.

Prijave

Filtracija: Kavni filter, vodni filter, peči filter za odstranjevanje delcev, Pnevmatični transportni sistemi uporabljajo filtre, v laboratoriju se za filtriranje uporablja stekleni lijak, Buchnerjev lijak ali lijak iz sintranega stekla. V človeški ledvici se ledvična filtracija uporablja za filtriranje krvi in ​​selektivno ponovno absorpcijo številnih elementov, ki so vitalni za telo, da ohrani homeostazo.

Centrifugiranje: Eden najbolj pogoste aplikacije je čiščenje blata iz čistilnih naprav, pri čemer je ločitev trdne snovi iz visoko koncentriranih suspenzij. Centrifugiranje se uporablja tudi za postopek obogatitve urana. Poleg tega se ta tehnika uporablja v bioloških raziskavah za izolacijo želene trdne snovi ali tekočine iz mešanice. Poleg tega se centrifugiranje uporablja za odstranjevanje maščob iz mleka za proizvodnjo posnetega mleka, za čiščenje in stabilizacijo vina ter za ločevanje sestavin urina in krvnih elementov v forenzičnih in medicinskih raziskovalnih laboratorijih.

Za zaključek sta filtracija in centrifugiranje različni tehniki ločevanja, ključna razlika med njima pa je uporabljena oprema za silo in ločevanje. Posledično imajo lahko bistveno drugačne aplikacije.

  Literatura: Harrison, Roger G., Todd, Paul, Rudge, Scott R. in Petrides D.P. Znanost in inženiring biorazdelitve. Oxford University Press, 2003. Cao, W. in Demeler B. (2008). Modeliranje analitičnih eksperimentov ultracentrifugiranja z prilagodljivo raztopino končnih elementov prostora in časa za večkomponentne reakcijske sisteme. Biofizični vestnik, (95), 54–65.